DE3817744C1 - - Google Patents

Abstract

A contact bolt (3) of steel or the like has a copper core (6) extending in a central bore for improving the electrical and thermal conductivity. The copper core (6) is brought into intimate contact with the bore of the steel bolt (3) by upsetting. The contact surface at the head (5) of the contact bolt can be formed by a plate-like widening (6a) of the copper core or by a fitted-on contact bead (8) on a contact material resistant to burn-up or welding, said contact bead being connected by the copper core (6) in form-locking manner to the steel bolt (3).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kontaktbolzen von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a contact pin of the specified in the preamble of claim 1.

Ein Kontaktbolzen dieser Art, der z. B. aus DE-OS 36 32 469 bekannt ist, muß eine dreifache Aufgabe erfüllen: Er muß erstens die Stromzuführung durch das Gehäuse gewährleisten, zweitens im Inneren des Gehäuses eine Kontaktfläche für das Zusammenwir­ ken mit einem beweglichen Schaltkontakt bilden und drittens an der Außenseite des Gehäuses als Kontak­ tierungs- und Befestigungspunkt für Anschluß der Stromanschlußkabel dienen.A contact pin of this type, the z. B. from DE-OS 36 32 469 is known, must be threefold To accomplish the task: Firstly, he must supply the electricity ensure through the housing, secondly inside the housing a contact surface for the interaction ken with a movable switch contact and third, on the outside of the housing as a contact tation and attachment point for connecting the Power connection cables are used.

Aufgrund dieser drei Funktionen werden die Kontaktbolzen sehr hohen elektrischen, thermischen und mechanischen Be­ lastungen ausgesetzt. Bei z. B. einem Anlaßvorgang treten sehr hohe Ströme auf, typischerweise von 200 bis 2000 Ampere. Ein Versagen der Kontaktierung, z. B. durch Kontaktabbrand, setzt den Schalter bzw. den Anlaßmotor außer Betrieb. Noch schlimmer ist ein Verschweißen der Kontakte. In diesem Fall wird der Anlaßmotor nach dem Starten des Verbrennungs­ motors nicht ausgeschaltet, das Schaltrelais bleibt in Eingriff, was in kürzester Zeit zur völligen Zerstörung des Anlaßmotors führt.Because of these three functions, the contact bolts very high electrical, thermal and mechanical loading exposed to loads. At z. B. a starting process occur very much high currents, typically from 200 to 2000 amps. A failure of contacting, e.g. B. by contact erosion, sets the switch or starter motor out of operation. Still welding the contacts is worse. In this Fall the starter motor after starting the combustion motors not switched off, the switching relay remains in Intervention, resulting in complete destruction in no time of the starter motor leads.

Entsprechend den hohen Strömen müssen zu dem Anlaßmotor auch entsprechend großdimensionierte und schwere Kabel führen, um den Spannungsabfall und die Wärmeverluste so gering wie möglich zu halten. Durch das mechanische An­ schließen dieser schweren Kabel, zusammen mit den Vibra­ tionen des Motors, wird der Kontaktbolzen auch mechanisch stark beansprucht.According to the high currents to the starter motor also correspondingly large and heavy cables lead to the voltage drop and heat loss so to keep it as low as possible. Due to the mechanical type close this heavy cable, along with the vibra tion of the motor, the contact pin is also mechanical heavily used.

Bisher sind Kontaktbolzen in zwei Ausführungen gebräuchlich.So far, contact bolts are used in two versions.

Bei der ersten Ausführungsform besteht der Bolzen ein­ stückig aus Kupfer. Dies hat den Vorteil, daß der Spannungs­ abfall sowohl im Bolzen als auch im Schaltkontakt gering ist, und daß durch die gute Wärmeleitfähigkeit des Kupfers auch die Wärmeabfuhr durch den Bolzen aus dem Schalter heraus sehr gut ist. In the first embodiment, the bolt exists pieces of copper. This has the advantage that the tension there is little waste in both the pin and the switch contact, and that because of the good thermal conductivity of the copper the heat dissipation by the bolt out of the switch is very good.  

Nachteilig ist einerseits der hohe Preis eines solchen Bolzens, der aus Kupfervollmaterial herausgedreht werden muß, sowie die geringe mechanische Festigkeit des Bolzens, so daß es durch die Belastung des Kabels zum Bruch des Bolzens kommen kann. Auch hat Kupfer als Werkstoff für eine Schaltkontaktfläche nicht ideale Eigenschaften. Bei hoher Belastung oder hoher Schalthäufigkeit ist der Kontaktab­ brand relativ hoch, und es kann unter ungünstigen Be­ dingungen trotz der guten Wärmeableitung aus dem Kontakt zu Kontaktverschweißungen kommen.One disadvantage is the high price of such a device Bolts that are turned out of solid copper material must, as well as the low mechanical strength of the bolt, so that it breaks due to the load on the cable Bolzens can come. Also has copper as a material for one Switch contact surface not ideal properties. At high Contact or a high switching frequency Brand relatively high, and it can be under unfavorable conditions conditions despite the good heat dissipation from the contact contact welding occurs.

Bei der zweiten Ausführung besteht der Bolzen aus Stahl. Er zeichnet sich durch sehr hohe mechanische Festigkeit aus, so daß die Bruchgefahr verringert ist. Da Stahl schlechte Kontakteigenschaften hat, wird an der Schalt­ kontaktstelle, also im Kopf des Kontaktbolzens, eine Kon­ taktpille aus Kupfer eingesetzt. Bei dieser Ausführungs­ form sind Ausfälle durch Bruch des Kontaktbolzens praktisch vollständig eliminiert. Es treten jedoch durch den hohen elektrischen Widerstand des Stahlbolzens, den Übergangs­ widerstand von der Kontaktpille auf den Bolzen sowie durch die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Stahlbolzens sehr hohe Temperaturen im Bereich des Schaltkontaktes auf. Hierdurch ist die Gefahr der Kontaktverschweißung sehr hoch. Diese Gefahr kann zwar durch Ersatz der Kontakt­ pille aus Kupfer durch eine solche aus einem verschweiß­ festen Kontaktmaterials herabgesetzt werden. Die hohen Temperaturen werden dadurch aber nicht gesenkt, so daß Kontaktabbrand und Verschweißneigung trotzdem noch immer störend sind.In the second version, the pin is made of steel. It is characterized by very high mechanical strength off so that the risk of breakage is reduced. Because steel has poor contact properties, is on the switching contact point, i.e. in the head of the contact bolt, a con clock pill made of copper. In this execution Failures due to breakage of the contact pin are practical completely eliminated. However, they occur due to the high electrical resistance of the steel bolt, the transition resistance from the contact pill to the bolt as well as through the bad thermal conductivity of the steel bolt very much high temperatures in the area of the switch contact. As a result, the risk of contact welding is very high high. This risk can be replaced by replacing the contact pill made of copper by one made of a welded solid contact material can be reduced. The high  This does not lower temperatures, however that contact erosion and tendency to weld anyway are still annoying.

Aus DE-PS 6 31 839, DE-PS 8 98 498 und DE-PS 9 26 745 sind jeweils Kontaktstifte für elektrische Kontakte bekannt, die aus einem Mantel aus einem unedlen Material und einer in einer Längsbohrung des Mantels angeordneten Seele aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie z. B. Kupfer oder Edelmetall, bestehen. Der Man­ tel dient zur mechanischen Befestigung des Kontakt­ stiftes und kann z. B. aus Stahl bestehen. Die Seele kann am Kopf des Kontaktstiftes eine Verbreiterung aufweisen und die Kontaktfläche bilden. Hierdurch kann zwar die Festigkeit bei gleichzeitiger guter elek­ trischer Leitfähigkeit des Kontaktstiftes verbessert werden, jedoch ist damit das Problem des Kontaktab­ brandes an der Kontaktfläche noch nicht gelöst.From DE-PS 6 31 839, DE-PS 8 98 498 and DE-PS 9 26 745 are each Contact pins for electrical contacts known from a coat of a base material and one core arranged in a longitudinal bore of the jacket made of a material with high electrical conductivity, such as B. copper or precious metal. The man tel is used for mechanical attachment of the contact pin and can e.g. B. consist of steel. The soul can widen at the head of the contact pin have and form the contact surface. Hereby can the strength with good elec tric conductivity of the contact pin improved be, however, that is the problem of contact fire on the contact surface has not yet been resolved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach und preisgünstig herstellbaren Kontaktbolzen der ein­ gangs genannten Art anzugeben, der sich durch hohe Kontaktbelastbarkeit der Kontaktfläche bei gleichzeiti­ ger guter und thermischer Leitfähigkeit und hoher me­ chanischer Belastbarkeit auszeichnet. The invention has for its object a simple and inexpensive to manufacture contact bolts of a Specify the type mentioned above, which is characterized by high Contact resilience of the contact surface at the same time good and thermal conductivity and high me is characterized by a high level of resilience.  

Die im Patentanspruch gekennzeichnete Lösung der Aufgabe bietet den Vorteil, daß der erfindungsgemäße Kontaktbol­ zen aus drei unterschiedlichen Materialien besteht, die im Hinblick auf die verschiedenen Funktionen der Kontakt­ gabe an der Kontaktoberfläche, der guten elektrischen Wärmeleitung und der mechanischen Belastbarkeit gezielt und unabhängig voneinander ausgewählt werden können, wo­ bei die Seele aus gut leitendem Material zusätzlich die Funktion eines die Bestandteile zusammenhaltenden Ver­ bindungselementes übernimmt.The solution to the problem characterized in the claim offers the advantage that the contact bolt according to the invention zen consists of three different materials in terms of the various functions of contact on the contact surface, the good electrical Thermal conduction and mechanical resilience targeted and can be selected independently of where in the case of the soul made of a highly conductive material Function of a Ver binding element takes over.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird näher erläutert. Gemäß der Zeichnung besteht der Kontaktbolzen 3 aus dem Gewindeschaft 4 und dem z. B. sechskantigen Kopf 5, die einstückig zusammenhängen und aus Stahl oder einem ähnli­ chen Werkstoff mit hoher mechanischer Festigkeit gefertigt sind. In einer zentralen Bohrung des Kontaktbolzens 3 verläuft ein Kern 6 aus einem Material mit hoher elektri­ scher und thermischer Leitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer.An embodiment of the invention is explained in more detail. According to the drawing, the contact pin 3 consists of the threaded shaft 4 and the z. B. hexagonal head 5 , which are connected in one piece and are made of steel or a similar material with high mechanical strength. In a central bore of the contact pin 3 , a core 6 made of a material with high electrical and thermal conductivity, preferably copper.

Auf den Kopf 5 des Stahlbolzens 3 ist eine Kontaktpille 8 aufgesetzt. Der Kern 6 aus Kupfer od. dgl. erstreckt sich durch Bohrungen des Stahlbolzens 3 und der Kontaktpille 8 und ist nach seinem Einsetzen an beiden Enden angestaucht worden, so daß hierdurch der Stahlbolzen 3 und die Kon­ taktpille 8 miteinander vernietet und mechanisch miteinan­ der verbunden sind. A contact pill 8 is placed on the head 5 of the steel bolt 3 . The core 6 made of copper od. Like. Extends through holes in the steel stud 3 and the contact pellet 8 and has been upset by its insertion on both ends, so that in this way the steel bolt 3 and the Kon clock pill of the associated 8 riveted together and mechanically miteinan .

Durch den Stauchvorgang füllt der Kupferkern 6 die Bohrung des Stahlbolzens und der Kontaktpille 8 voll­ kommen aus. Hierdurch wird ein inniger mechanischer und elektrischer Kontakt des Kupferkerns 6 mit dem Stahlbolzen 3 und der Kontaktpille 8 hergestellt, wo­ durch die Leitfähigkeit des Kontaktbolzens insgesamt verbessert und vor allem eine ausgezeichnete Wärmeab­ fuhr aus dem Kontaktbereich sichergestellt wird.Through the upsetting process, the copper core 6 fills the bore of the steel bolt and the contact pill 8 comes out completely. In this way, an intimate mechanical and electrical contact of the copper core 6 with the steel bolt 3 and the contact pill 8 is produced, where overall improved by the conductivity of the contact bolt and, above all, excellent heat removal from the contact area is ensured.

Die Kontaktpille 8 besteht aus einem abbrandfesten und verschweißfesten Kontaktmaterial, insbesondere in Form geeigneter Metallegierungen wie z. B. Kupfer- Nickel, Kupfer-Graphit, Wolfram-Molybdän oder Wolfram- Nickellegierungen. Insbesondere kann die Kontaktpille 8 pulvermetallurgisch hergestellt werden.The contact pill 8 consists of a burn-resistant and weld-resistant contact material, in particular in the form of suitable metal alloys such as. B. copper-nickel, copper-graphite, tungsten-molybdenum or tungsten-nickel alloys. In particular, the contact pill 8 can be produced by powder metallurgy.

Durch entsprechende Gestaltung sowohl der Form des Kontaktes als auch der Querschnittsabmessung können die mechanischen, elektrischen und thermischen Eigen­ schaften des Kontaktbolzens in weiten Grenzen variiert werden. Trotz seiner Überlegenheit gegenüber herkömmli­ chen Kontaktbolzen kann der erfindungsgemäße Bolzen in Großserie preisgünstig hergestellt werden.By designing both the shape of the Contact as well as the cross-sectional dimension can the mechanical, electrical and thermal properties Shafts of the contact bolt varied within wide limits will. Despite its superiority over conventional Chen contact pin can be the pin of the invention mass-produced inexpensively.

Claims (1)

Kontaktbolzen für Schalter, Schaltrelais od. dgl., mit einem Schaft und einem Kopf, die einstückig aus einem Material mit hoher mechanischer Festigkeit, insbeson­ dere Stahl, bestehen, wobei der Schaft zur Befestigung in der Wandung des Schaltergehäuses sowie zum Befesti­ gen einer Stromzuleitung an der Gehäuseaußenseite bestimmt ist und der im Inneren des Gehäuses angeordnete Kopf eine Kontaktfläche zum Zusammenwirken mit einem beweg­ lichen Schaltkontakt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt­ bolzen (3) eine über seine Länge durchgehende Bohrung aufweist, die von einem Kern (6) aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, insbesondere Kupfer, ausgefüllt ist, daß auf dem Kopf (5) des Kontaktbolzens (3) eine die Kontaktfläche bildende Kontaktpille (8) aus einem abbrand- und verschweißfesten Material aufgesetzt ist, und daß der Kern (6) den Kontaktbolzen (3) und die Kontaktpille (8) durchsetzt und diese mittels nieten­ artiger Anstauchungen formschlüssig miteinander verbindet.Contact bolts for switches, switching relays or the like, with a shaft and a head, which are made in one piece from a material with high mechanical strength, in particular steel, the shaft for fastening in the wall of the switch housing and for fastening a power supply line the outside of the housing is determined and the head arranged in the interior of the housing has a contact surface for interacting with a movable switching contact, characterized in that the contact bolt ( 3 ) has a continuous bore over its length, of a core ( 6 ) from a Material with high electrical conductivity, in particular copper, is filled in that on the head ( 5 ) of the contact bolt ( 3 ) a contact pill ( 8 ), which forms the contact surface and is made of an erosion and weld-resistant material, and that the core ( 6 ) Contact bolt ( 3 ) and the contact pill ( 8 ) passes through and these form-fitting by means of rivets-like upsets ig connects with each other.