DE2915352C3 - Sliding contact for adjustable resistances - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einem Schleifkontakt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.The invention is based on a sliding contact according to the preamble of claim 1.

Von ganz entscheidender Bedeutung für die ordnungsgemäße Funktion eines einstellbaren Widerstands ist die Ausbildung des Schleifkontaktes, der auch nach häufiger Betätigung bzw. längerem Betrieb und unter starken Temperaturschwankungen noch einen sicheren Kontakt gewährleisten soll. Außerdem soll ein Schleifkontakt kostengünstig herstellbar und bei der Montage problemlos zu handhaben sein.Critically important for an adjustable resistor to function properly is the formation of the sliding contact, which also after frequent actuation or prolonged operation and under strong temperature fluctuations still a safe one To ensure contact. In addition, a sliding contact should be inexpensive to manufacture and during assembly be easy to use.

Seit Jahrzehnten werden bei einstellbaren Widerständen in ein Rundloch der Schleiffeder eingesetzte konische Kohlekontakte verwendet Wenn das Einsetzen der Kohlekontakte während der Montage stattfindet, so treten meist keine Schwierigkeiten auf. Sollen die Kohlekontakte dagegen schon bei der Vormontage eingesetzt werden, so werden sie in das Aufnahmeloch mit großer Kraft eingedrückt, damit für eitlen Transport ein fester Halt gewährleistet ist Da der Durchmesser der Kohlekontakte und das in die Schleiffeder eingestanzte Loch den üblichen Fertigungstoleranzen unterliegen, kommt es häufig vor, daß beim Eindrücken der Kohlekontakt zu Bruch geht oder daß der Kohlekontakt beim Transport wieder herausfällt Um diesem Mangel abzuhelfen, hat man das Aufnahmeloch mehrkantig, wie z. B. vierkantig bis sechskantig, ausgebildet (DE-Gbm 19 75 285). Auch hat man bereits das Aufnahmeloch mit sternförmig radial verlaufenden Schlitzen versehen, so daß randseitig federelastische Zungen gebildet werden (DE-Gbm 7002 049). Unbeschadet dieser Maßnahme ist es doch schwierig, geradeFor decades the slide spring has been inserted into a round hole in the case of adjustable resistances Conical carbon contacts used If the carbon contacts are inserted during assembly, there are usually no problems. Should the Carbon contacts, on the other hand, are already used during pre-assembly, so they are inserted into the receiving hole pressed in with great force for vain transport a firm hold is guaranteed because the diameter of the carbon contacts and that in the slide spring punched hole are subject to the usual manufacturing tolerances, it often happens that when pressing the carbon contact breaks or the carbon contact falls out again during transport to remedy this deficiency, you have the receiving hole polygonal, such. B. square to hexagonal, trained (DE-Gbm 19 75 285). Also one already has the receiving hole is provided with star-shaped, radially extending slots so that the edge is resilient Tongues are formed (DE-Gbm 7002 049). Without prejudice to this measure, it is difficult to get straight Kohlepimpel mit konischer Form m automatischen Fertigungsstraßen zu handhaben, Man hat deshalb nach anderen Möglichkeiten für die Herstellung von Schleifkontakten gesuchtTo handle coal pimples with a conical shape in automatic production lines, one therefore has to looked for other possibilities for the production of sliding contacts

Es ist bereits ein Schleifkontakt bekannt (DE-Gbm 70 29 438), der aus einem Ein- oder Mehrkomponenten Epoxidharz besteht, dem ein leitfähiges Metallpulver beigemengt ist Außerdem kann dem Epoxidharz ein Härter und eventuell ein Gleitmittel, wie z. B. Molyb-A sliding contact is already known (DE-Gbm 70 29 438), which consists of a single or multi-component epoxy resin, which is a conductive metal powder is also added to the epoxy resin, a hardener and possibly a lubricant, such as. B. Molyb-

dändisulfid, beigegeben sein. Als Metallpulver wird üblicherweise Silber in verschiedenen Formen verwendet, so z. B. als Silberflocken, als feines Pulver oder als versilberte Kupferteilchen. Daneben finden auch GoId- und Kupferpulver Verwendung. Diese Mischung wirddändisulfid, be added. As metal powder is commonly used silver in various forms, e.g. B. as silver flakes, as a fine powder or as silver-plated copper particles. Gold and copper powders are also used. This mixture will entweder direkt auf die Schleiffeder aufgebracht oder sie wird in einer trichterförmigen Fassung der Schleiffeder gehalten.either applied directly to the slide spring or it is in a funnel-shaped version of the Slip pen held.

Epoxidharz ist ebenfalls das Bindemittel für einen weiteren bekannten Schleifkontakt (US-PS 31 02 990).Epoxy resin is also the binder for another known sliding contact (US-PS 31 02 990).

Daneben können noch andere Kunststoffe, wie z.B. Polytetrafluorethylen, Diallylphtalat, Phenolhaize und Formaldehydharze, als Bindemittel eingesetzt werden. Diesem Bindemittel mischt man Silber, Gold, Aluminium, Kupfer und deren Mischungen bzw. Legierungen inIn addition, other plastics, such as e.g. Polytetrafluoroethylene, Diallylphthalate, Phenolhaize and Formaldehyde resins, are used as binders. Silver, gold, aluminum, copper and their mixtures or alloys are mixed with this binder

Form von kleinsten Teilchen bei. Ebenso kann man Acetylen-Ruß oder Graphit als leitfähige Komponente hinzugeben. Graphit und Molybdändisulfid dienen außerdem als Gleitmittel. Diese Mischung wird unter Druck zu der gewünschten Form des SchleifkontaktesForm of the smallest particles. You can also use acetylene black or graphite as a conductive component to add. Graphite and molybdenum disulfide also serve as lubricants. This mixture is under Pressure on the desired shape of the sliding contact gesintert und an der Schleiffeder festgeklebt Ein derartiger Schleifkontakt wird bevorzugt bei einstellbaren Widerständen eingesetzt, deren Widerstandselement aus einer Cermetschicht hergestellt ist Ein ähnlicher Schleifkontakt ist auch aus der US-PSsintered and glued to the sliding spring. Such a sliding contact is preferably used with adjustable resistors, the resistance element of which is made from a cermet layer A similar sliding contact is also from the US-PS 35 97 720 bekannt Als Bindemittel wird ein duroplastisches Additionsprodukt in der Form eines Epoxidharzes mit einem Härter verwendet dessen Anteil an der Gesamtmischung 25 bis 40 Gew.-% beträgt In diesem Bindemittel sind mit 40 bis 70 Gew.-% Silberteilchen35 97 720 known A duroplastic addition product in the form of an epoxy resin is used as a binder used with a hardener whose proportion of the total mixture is 25 to 40 wt .-% In this Binders are 40 to 70 percent by weight silver particles und mit 5 bis 20 Gew.-% Graphitteilchen verteiltand distributed with 5 to 20% by weight of graphite particles

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schleifkontakt für einstellbare Widerstände nach der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Obergangswiderstand — auch in aggressiver Atmosphäre —The object of the present invention is to provide a sliding contact for adjustable resistors according to the to create the type mentioned at the beginning, whose transition resistance - even in an aggressive atmosphere -

insbesondere bei Widerstandsschichten mit rauher Oberfläche und mit einem Gesamtwiderstand größer 1 ΚΩ klein ist.especially in the case of resistance layers with a rough surface and with a greater overall resistance 1 ΚΩ is small.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebe-This object is according to the invention indicated by the in the characterizing part of claim 1

nen Merkmale gelöst.features solved.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous refinements of the invention can be found in the subclaims.

Der für einstellbare Widerstände geeignete Schleifkontakt besteht aus einem Bindemittel, dem Edelmetall-The sliding contact, which is suitable for adjustable resistors, consists of a binding agent, the precious metal teilchen und Graphitteilchen beigemengt sind. Als Bindemittel wird ein duroplastisches Additionsprodukt wie z. ß. Polyurethanharz, verwendet Dieses Polyurethanharz kann sowohl ein Einkomponentenharz wie auch eine Mischung aus einem Mehrkomponerttenharzparticles and graphite particles are added. A thermosetting addition product is used as the binding agent such as ß. Polyurethane resin, used This polyurethane resin can be either a one-component resin such as also a mixture of a multi-component resin sein. Als Edelmeiallteilchen werden Silber- und Palladiumteilehen in einem Verhältnis 70 zu 30 bis 50 zu 50 verwendet. Aus Versuchen hat sich ergeben, daß besonders ein Verhältnis 60 zu 40 sich günstig auf den Übergangswidersland auswirkt. Der Übergangswiderbe. Silver and Palladium parts are in a ratio of 70 to 30 to 50 50 used. Tests have shown that a ratio of 60 to 40 is particularly beneficial for the Transitional conflict. The transitional antagonist stand wird üblicherweise in Prozent vom Gesamtwider stand angegeben. Bei den Versuchen wurde ein Übergangswiderstand von etwa 1% erreicht. Es ist üblich, dem Polyurethanharz noch einstand is usually a percentage of the total resistance was stated. A contact resistance of around 1% was achieved in the tests. It is common to add a polyurethane resin

Lösungsmittel beizumengen, das ein Ester, ein Keton oder ein aromatisches Verschnittmittel, wie z, B, Xylol oder Toluol, sein kann. Insgesamt beträgt der Anteil Polyurethanharz zusammen mit dem Lösungsmittel etwa 30 bis50 Gew-% von derGesaintmisenungrMix in solvent, which is an ester, a ketone or an aromatic co-solvent such as, for example, xylene or toluene. The total is Polyurethane resin together with the solvent about 30 to 50% by weight of the total iron content

Der Gew,-%-Antei! der Silber- und Palladiumteilchen beträgt 43 bis 34_T Der Anteil des Graphits liegt bei 21 bis 16 Gew.-%, wobei der 30%ige Harz/Lösungsmittel-Anteil zu einem mederohmigen und der 50%ige Harz/Lösungsmittel-Anteil zu einem höherohmigen Schleifkontakt führt Je höher der Harz/Lösungsmittel-Anteil ist, desto geringer ist die Widerstandsänderung bezogen auf den Gesamtwiderstand. Das Graphit hat im übrigen noch die Aufgabe eines Gleitmittels. Insgesamt ist das Polyurethanharz ein Nichtleiter, die Silber- und is Palladiumteilchen in der Größenordnung < 15 μπι sind ein guter Leiter und das Graphit ist ein Leiter bzw. Halbleiter. Außerdem gibt man der Gesamtmischung noch 1 bis 2 Gew.-% eines Entschäumers bei.The weight percent share! of the silver and palladium particles is 43 to 34 _parts. The proportion of graphite is 21 to 16% by weight, the 30% resin / solvent proportion being a medium resistance and the 50% resin / solvent proportion being a higher resistance Sliding contact leads The higher the resin / solvent content, the lower the change in resistance in relation to the total resistance. The graphite also has the function of a lubricant. Overall, the polyurethane resin is a non-conductor, the silver and is palladium particles in the order of <15 μm are a good conductor and the graphite is a conductor or semiconductor. In addition, 1 to 2% by weight of a defoamer is added to the total mixture.

Die Gesamtmischung wird mittels einer Dosierspritze in Tropfenfoijnin die Kalotte einer Schleifkontaktfeder eingefüllt Die Schleifkontaktfedern laufen durch einen Trockenofen zum Aushärten der Gesamtmischung. Die Temperatur wird langsam hochgefahren, um Blasenbildung zu verhindern. Bei einer Temperatur von 180⁰C werden die Schleifkontakte eine Stunde lang ausgehärtet Die Schleifkontakte besitzenijann eine Shore-Härte von etwa 60—80. Bei der Montage der Schleifkontaktfedern ergibt sich durch die Andruckkraft von 0,5 bis 0,8 N eine flächenhafte Auflage, so daß sich hierdurch eine wesentliche Reduzierung des Obergangswiderstands ergibtThe total mixture is poured into the dome of a sliding contact spring using a dosing syringe in drop foam. The sliding contact springs run through a drying oven to harden the total mixture. The temperature is increased slowly to prevent the formation of bubbles. The sliding contacts are cured for one hour at a temperature of 180 ^° C. The sliding contacts have a Shore hardness of about 60-80. When assembling the sliding contact springs, the contact pressure of 0.5 to 0.8 N results in an extensive support, so that this results in a significant reduction in the contact resistance

Wenn das Verhalten der Übergangswiderstände untersuchen will, so muß man immer das Gesamtsystem Schleifkontakt-Widerstandsschlcht betrachten. Per erfindungsgemäße Schleifkontakt ist insbesondere für Widerstandsschichten mit einer rauhen Oberfläche geeignet Aber auch für Widerstandsschichten aus einem leitenden Kunststoff (conductive plastic oder moulded track) kommt der Schleifkontakt in Frage, insbesondere da Kunststoff auf Kunststoff trifft Der Gesarotwiderstand sollte mehr als 1 ΚΩ betragen, da der minimale Durchgangswiderstand des Schleifkontaktes etwa 1 Ω beträgt Durch die rauhe Oberfläche der Widerstandsschicht wird, vom Schleifkontakt Material abgerieben. Dieses besteht im wesentlichen aus leitenden Metall- und Graphitteilchen, sowie den nichtleitenden Bindemittelteilchen. Die Graphitteilchen erzeugen einen Schmierfilm zwischen Schleifkontakt und Widerstandsschicht und schützen so die Widerstandsschicht Die Metallteilchen sorgen für einen guten Kontakt zwischen Widerstandsschicht und Schleifkontakt Die Bindemittelteilchen verhindern die Ausbildung einer zusammenhängenden leitenden Schicht auf der Widerstandsschicht Es werden so leitende Inseln gebildet, die miteinander nur über die Widerstandsschicht eine elektrische Verbindung besitzen. Ein Schleifkontakt aus Metall führt bei Widerstandsschichten mit rauher Oberfläche unweigerlich zur Zerstörung der WiderstandsschichtIf you want to investigate the behavior of the contact resistances, you always have to look at the entire system Consider sliding contact resistance. Per invention Sliding contact is particularly useful for resistive layers with a rough surface But also suitable for resistive layers made of conductive plastic or Molded track) the sliding contact comes into question, especially since plastic meets plastic Total resistance should be more than 1 ΚΩ, as the minimum contact resistance of the sliding contact approx. 1 Ω is due to the rough surface of the resistance layer, from the sliding contact material rubbed off. This essentially consists of conductive metal and graphite particles, as well as the non-conductive binder particles. The graphite particles create a lubricating film between the sliding contact and resistance layer, thus protecting the resistance layer The metal particles ensure a good Contact between the resistance layer and the sliding contact The binder particles prevent the formation a continuous conductive layer on top of the resistive layer. This creates conductive islands formed that are connected to each other only via the resistive layer have an electrical connection. A sliding contact made of metal leads to resistance layers with a rough surface inevitably destroys the resistance layer

Gibt man dem Bindemittel nur Silberteilchen bei, so führt eine längere Lagerung insbesondere in aggressiver Umgebung durch Bildung von Silbersulfid zu einer Erhöhung des Obergangswiderstands. Beigaben von Palladiumteilchen zu den Silberteilen oder besser eine Silber-Palladium-Legierung reduzieren dies, wie Versuche gezeigt haben.If you only add silver particles to the binder, so prolonged storage, especially in an aggressive environment, leads to the formation of silver sulfide Increase in transition resistance. Additions of palladium particles to the silver parts or better one Silver-palladium alloys reduce this, as tests have shown.

Claims (3)

Patentansprüche; U Schleifkontakt für einstellbare Widerstände bestehend 1,1 aus einem Bindemittel auf der Basis eines duroplastischen Additionsproduktes, \2 aus in dem Bindemittel verteilten Silberteilchen und U aus in dem Bindemittel verteilten Graphitteilchen, dadurch gekennzeichnet,Claims; U sliding contact for adjustable resistors consisting of 1, 1 of a binding agent based on a thermosetting addition product, \ 2 of silver particles distributed in the binding agent and U of graphite particles distributed in the binding agent, characterized in 1.4 daß das duroplastische Additionsprodukt ein Polyurethanharz ist, das zusammen mit dem Lösungsmittel zu 30 bis 50 Gew.-% in der Gesamtmischung enthalten ist,1.4 that the thermosetting addition product is a polyurethane resin, which together with the 30 to 50% by weight of solvent is contained in the total mixture, 1.5 daß den Silberteilchen zusätzlich Palladiumteilchen im Gewichtsverhältnis 70/30 bis 50/50 zugesetzt sind und1.5 that the silver particles also have palladium particles in a weight ratio of 70/30 to 50/50 are added and 1.6 daß die Silber- und Palladiumteilchen zusammen 34 bis 43 Gew.-% und die Graphitteilchen Ί6 bis 21 Gew.-% der Gesamtmischung ausmachen.1.6 that the silver and palladium particles together 34 to 43 wt .-% and the graphite particles Ί6 to Make up 21% by weight of the total mixture. 2. Schleifkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. Sliding contact according to claim 1, characterized in that 2.1 daß ein Entschäumer mit 1 bis 2 Gew.-% der Gesamtmischung beigemengt ist2.1 that a defoamer with 1 to 2 wt .-% of Entire mixture is added 3. Schleifkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmitte!3. Sliding contact according to claim 1, characterized in that the solvent! 3.1 ein Ester oder3.1 an ester or 3232 ein Keton odera ketone or 33 ein aromatisches Verschnittmittel, wie z. B. Xyol oder Toluol, ist33 an aromatic co-solvent, such as. B. xyol or toluene