DE102022001944B4

DE102022001944B4 - Device for clamping connectors

Info

Publication number: DE102022001944B4
Application number: DE102022001944.2A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Lembke
Original assignee: Best!le Tech GmbH; Best!le Technologies GmbH
Current assignee: Best!le Tech GmbH; Best!le Technologies GmbH
Priority date: 2022-06-03
Filing date: 2022-06-03
Publication date: 2025-08-21
Anticipated expiration: 2042-06-04
Also published as: DE102022001944A1

Abstract

Vorrichtung zur Klemmung für Steckverbinder zum temporären kraftschlüssigen Klemmen von Kontaktstiften eines Steckers in einer entsprechenden Kontaktbuchse einer Steckdose durch Einsatz von Formgedächtnismaterialien als Stellelemente zur Erzeugung der Klemm-und Kontaktkraft, bei der Kontaktstifte (2) eines Steckers (1) oder Kontaktbuchsen (14) einer Steckerbuchse (13) Klemmelemente (5,7,9,10,16,17,19,21,24) aufweisen, die gekoppelt mit Stellelementen aus Formgedächtnismaterial (4) im Nichtbetriebszustand an der Klemmung gehindert und im Betriebszustand in Klemmlage bringbar sind und wobei die Klemm- und Kontaktkraft der Kontaktstifte (2) des Steckers (1) in den Kontaktbuchsen (14) der Steckerbuchse (13) durch die Stellelemente aus Formgedächtnismaterial (4) schaltbar vorgesehen sind. A clamping device for plug connectors for the temporary, force-fitting clamping of contact pins of a plug in a corresponding contact socket of a socket by using shape memory materials as adjusting elements for generating the clamping and contact force, in which contact pins (2) of a plug (1) or contact sockets (14) of a plug socket (13) have clamping elements (5, 7, 9, 10, 16, 17, 19, 21, 24) which, coupled with adjusting elements made of shape memory material (4), are prevented from clamping in the non-operating state and can be brought into the clamped position in the operating state, and wherein the clamping and contact force of the contact pins (2) of the plug (1) in the contact sockets (14) of the plug socket (13) is provided in a switchable manner by the adjusting elements made of shape memory material (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klemmung für Steckverbinder zum temporären kraftschlüssigen Klemmen von Kontaktstiften eines Steckers in einer entsprechenden Steckerbuchse einer Steckdose durch Einsatz von, Stellelementen aus einem Formgedächtnismaterial zur Erzeugung der Klemm-und Kontaktkraft.The invention relates to a clamping device for plug connectors for the temporary non-positive clamping of contact pins of a plug in a corresponding plug socket of a socket by using adjusting elements made of a shape memory material for generating the clamping and contact force.

Steckverbinder dienen zum Trennen und Verbinden von elektrischen Leitungen, in denen die Verbindungsteile durch eine Federkraft kraftschlüssig lösbar fixiert und bei Bedarf zusätzlich durch eine formschlüssige mechanische Verbindung gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert sind. Sind schwere Kabel an eine Steckdose anzuschließen, kann die Haltekraft der gesteckten elektrischen Kontaktstifte die mechanische Stabilität der Steckverbindung nicht mehr gewährleistet werden, so dass eine zusätzliche formschlüssige mechanische Verbindung hergestellt werden muss. Bei Verbindungen innerhalb von Gehäusen wird oft eine einfache Snap-In-Technik verwendet, die sich manuell wieder lösen lässt und bei äußeren Verbindungen die Arretierung per Schraubverbindung. Je nach Anwendung der Steckverbindung sind spezielle Anforderungen an den elektrischen Übergangswiderstand zu stellen, beispielsweise die Stabilität des Kontaktwiderstandes über lange Zeiträume oder über eine hohe Anzahl von Steckungen. Bei kleinen Nutzspannungen muss zudem die Frittspannung weitgehend vermieden werden. Für den Kontaktwiderstand wichtig sind unter anderem die Kontaktkraft und die Kontaktfläche. Nicht immer ist eine große Kontaktfläche günstig, weil dann der flächenbezogene Kontaktdruck zu gering wird und der Kontakt nur punkt- oder linienförmig stattfindet. Bauformen für Steckverbinder sind beispielsweise Federstecker oder Lamellenstecker. Diese Stecker besitzen ein Biegefederelement, mit dem der Stecker fest, aber ohne Werkzeug lösbar, in der Steckerbuchse gehalten wird. Der Stecker ist durch das Federelement in seinem Durchmesser variabel. Lamellenstecker sind Büschelstecker, die statt der gebogenen Blattfeder eine Anzahl von federnden stromleitenden Federdrähten aufweisen, die vorzugsweise mit einer Kappe an der Spitze zusammengehalten werden. Die Büschelstecker sind günstiger in der Herstellung und leichter zu stecken, haben jedoch höhere Übergangswiderstände. Weiterhin sind Stecker bekannt, die ein kranzförmiges stromleitendes Korbfederelement aufweisen, welches beweglich auf dem Kontaktstift gelagert ist oder Stecker, die ein Federelement zwischen dem Kontaktstift des Steckers und der Kontaktbuchse der Steckdose vorsehen, um den Stecker gegen Lösen zu sichern und den Übergangswiderstand zu reduzieren, wobei die Federelemente zugleich den elektrischen Strom leiten. Die DE 10 2009 001 573 B3 beschreibt ein Federelement, eine Steckverbindung und ein Kontaktelement mit einem elektrisch leitenden Federelement, das mit dem Kontaktelement in Kontakt steht, um einen elektrischen Kontakt zu einem Gegenkontaktelement herzustellen, wobei das Federelement die Form eines offenen entlang einer Längsachse wenigstens teilweise eingerollten Bandes aufweist. In der DE 10 2004 040 118 A1 wird ein Druckkontakt mit einem elektrisch leitfähigen Kontaktstift, einer elektrisch leitfähigen Führung zum Aufnehmen des Kontaktstifts und einer elastischen, elektrisch leitfähigen Kontakteinrichtung zwischen dem Kontaktstift und der Führung beschrieben, wobei die Kontakteinrichtung seitlich an dem Kontaktstift befestigt ist und zum Aufbau einer elektrischen Verbindung zwischen diesen elastisch gegen die Führung drückt. Es ist auch bekannt, ein Federelement zwischen dem Kontaktstift des Steckers und der Kontaktbuchse einzusetzen, um den Stecker gegen Lösen zu sichern und den Übergangswiderstand zu reduzieren, welches jedoch nicht den elektrischen Strom leitet. Aus der Deutschen Patentschrift Nr. 328908 ist ein elektrischer Stecker mit an den Stiften befestigten Druckfedern bekannt, indem die Enden einer bügelartig ausgebildeten Feder derart mit den Kontaktstiften in Verbindung sind, dass die Feder durch ihre eigene Spannung am Kontaktstift haltbar ist und der eine Schenkel der Feder beim Einführen des Kontaktstiftes in die Kontakthülse sich entsprechend der dadurch stattfindenden Zusammenpressung des Bügels frei in der Längsrichtung des Kontaktstiftes bewegbar ist. Aus der Deutschen Patentschrift 704450 A ist ein Steckerstift für elektrische Stecker bekannt, indem eine Kontaktdruckfeder in einer Ausnehmung im Steckerstift aus einer quer zur Längsrichtung des Stiftes verlaufenden breiten Nut ausgebildet ist, an deren beiden Seitenflanken entgegengesetzt verlaufenden Bohrungen angeordnet sind, in die die beiden Enden einer frei liegenden, gewölbten Flachfeder greifen. Es ist weiterhin bekannt, ein Federelement zwischen dem Kontaktstift des Steckers und der Kontaktbuchse anzuordnen, welches in einer beweglichen Hülse geführt ist und nicht den elektrischen Strom leitet. Aus der Deutschen Patentschrift 851217 B ist ein Stecker mit federnder Klemmung bekannt, mit einer Feder mit beliebiger Vorspannung und geringem spezifischem Flächendruck infolge der Auflage der nahezu vollen Mantelfläche des Steckerstiftes in der Buchse. Der zylinderförmige Steckerstift und die die Federung erzeugenden Teile sind im Inneren des Steckers angeordnet. Die Federn drücken mindestens einen Ring exzentrisch über den Querschnitt des Steckerstiftes hinaus. Der Steckerstift und der Ring haben etwa gleiche Abmessungen. Bei der Einführung des Steckers in die Buchse wird der Ring gegen den Federdruck soweit wie erforderlich aus der Exzentrizität gedrückt. Es ist auch bekannt, dass der Kontaktstift selber ein Federelement darstellt. Aus der Patentschrift DD 16631 A1 ist ein Stecker bekannt, dessen Kontakt vermittelnde Teile aus mehreren gewölbten Drahtfedern ohne tragenden Mittelstift bestehen. Die Kontaktfedern sind haarnadelförmig ausgebildet und an ihrem Einsteckende bzw. Biegeende gruppenweise ineinander als geschlossenes Bündel verflochten und werden mittels einer übergezogenen Kappe zusammengehalten. Im Gegensatz zur technischen Lösung der Vorrichtung zur Klemmung für Steckverbinder zum temporären kraftschlüssigen Klemmen von Kontaktstiften eines Steckers in einer Steckbuchse einer Steckdose besitzen die erwähnten Steckfinder nur eine konstante nicht veränderliche Kontaktkraft und stellen einen Kompromiss aus den elektrischen Eigenschaften und dem Bedienkomfort dar. Aus der DE 102 43 900 B3 ist ein Steuergerätestecker mit Diebstahlsicherung bekannt. Die Steckverbindung besitzt zusätzlich zu den elektrischen Anschlusskontakten eine Steckverbindung, deren Buchsen oder Steckbolzen aus einer Formgedächtnislegierung bestehen. Die Paare von Steckbuchsen und korrespondierenden Steckbolzen weisen dabei mindestens zwei Formgedächtnislegierungen mit zwei verschiedenen Umwandlungstemperaturen auf. Im Unterschied zur vorliegenden Erfindung werden Formgedächtnislegierungen hier nur zur mechanischen Sicherung der elektrischen Anschlusskontakte eingesetzt und besitzen keinen Einfluss auf die Kontaktkraft bzw. den elektrischen Übergangswiderstand der Steckverbindung. Aus der DE 22 31 922 C3 ist eine Steckverbindung bekannt, bei der die Steckbuchse ein Federklemmelement aufweist und die Klemmkraft zur Herstellung der elektrischen Verbindung mit der Steckbuchse von einem Metallring aus einer Formgedächtnislegierung aufgebracht wird. Aus der US 4 487 465 A ist eine elektrische Steckverbindung bekannt, bei der die Metallhülse der Steckbuchse aus einer Formgedächtnislegierung ausgebildet ist und aus der US 4 720 270 A ist eine elektrische Steckverbindung bekannt, bei der zumindest entweder die Steckbuchse oder der Steckbolzen aus einer Formgedächtnislegierung bestehen. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung erfolgt die thermische Energiezufuhr einmalig durch eine externe Quelle. Die Klemmverbindung liegt bei Raumtemperatur im Austenit und damit klemmkrafterzeugend vor. Damit ist die Steckverbindung bei Raumtemperatur nicht lösbar. Müsste man die Verbindung mechanisch lösen, muss eine Martensitumwandlung der Formgedächtniskomponenten erfolgen. Diese kann durch eine externe Abkühlung initiiert werden. Eine mehrfach wiederholbare Klemmung ist im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung nicht vorgesehen. Aus der DE 10 2014 114 416 A1 ist eine Kontaktierungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes bekannt, bei der das Kontaktelement wenigstens ein Formgedächtniselement aufweist oder von diesem gebildet ist, das mittels einer größeren Außenkontur eine Anpresskraft auf eine an der Aufnahmebohrung anliegenden Wand des Kontaktelementes ausübt und aus der JP S63- 184 275 A ist eine elektrische Kontaktverbindung bekannt, mit einem drahtförmigen elastischen Klemmelement aus Formgedächtnismaterial. Aus der DE 10 2018 202 206 A1 ist ein Verfahren und eine Kontaktierungsvorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Stiftes bekannt, wobei der Eingangsbereich der Aufnahme geschlitzt ausgebildet ist und ein Netz aus einer Formgedächtnislegierung den Eingangsbereich der Aufnahme ummantelt, derart, dass der Innendurchmesser bei einer ersten Temperatur dem Startdurchmesser entspricht und bei einer zweiten Temperatur dem Kontaktdurchmesser. In der DE 10 2020 003 938 A1 wird eine elektrisch Kontaktverbindung mit einer Kontaktbuchse und einem Steckkontakt beschrieben, bei der die Kontaktbuchse zumindest einen Draht aus einer Formgedächtnislegierung umfasst, der sich bei einer Erwärmung derart zusammenzieht, dass eine zwischen der Kontaktbuchse und dem Steckkontakt wirkende Kontaktnormalkraft erhöht ist. Aus der Patentschrift DE 11 87 289 B ist ebenfalls eine Steckerbuchse bekannt, bei der die Hülse aus einem elastischen Material mit solchen Wärmeausdehnungseigenschaften hergestellt ist, die mit den Wärmeausdehnungseigenschaften einer Bimetallfeder derart in Beziehung steht, dass die Eingriffskraft innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches in Grenzen gehalten wird.Connectors are used to connect and disconnect electrical cables. The connecting parts are releasably secured by a spring force and, if necessary, additionally secured against accidental release by a positive mechanical connection. When heavy cables are connected to a socket, the holding force of the inserted electrical contact pins can no longer guarantee the mechanical stability of the connector, so an additional positive mechanical connection must be created. For connections within housings, a simple snap-in technology is often used, which can be released manually, while for external connections, a screw connection is used. Depending on the application of the connector, specific requirements must be placed on the electrical contact resistance, for example, the stability of the contact resistance over long periods of time or over a high number of mating operations. With low operating voltages, frit voltage must also be largely avoided. The contact force and the contact area are important factors for the contact resistance. A large contact area is not always optimal, because the surface-related contact pressure would then be too low, and contact would only occur at a point or line. Examples of connector designs include spring plugs or multi-lam plugs. These plugs have a flexible spring element that holds the plug firmly in the socket, but can be removed without tools. The plug's diameter is variable thanks to the spring element. Multi-lam plugs are cluster plugs that, instead of a bent leaf spring, have a number of resilient, current-conducting spring wires, which are preferably held together with a cap at the tip. Cluster plugs are cheaper to manufacture and easier to plug in, but have higher contact resistance. Furthermore, plugs are known that have a ring-shaped, current-conducting basket spring element that is movably mounted on the contact pin, or plugs that provide a spring element between the contact pin of the plug and the contact socket of the socket to secure the plug against loosening and reduce contact resistance, with the spring elements simultaneously conducting the electrical current. DE 10 2009 001 573 B3 describes a spring element, a plug connection and a contact element with an electrically conductive spring element that is in contact with the contact element in order to establish an electrical contact with a mating contact element, wherein the spring element has the shape of an open band that is at least partially rolled up along a longitudinal axis. DE 10 2004 040 118 A1 A pressure contact with an electrically conductive contact pin, an electrically conductive guide for receiving the contact pin, and an elastic, electrically conductive contact device between the contact pin and the guide is described, wherein the contact device is attached laterally to the contact pin and presses elastically against the guide to establish an electrical connection between them. It is also known to insert a spring element between the contact pin of the plug and the contact socket to secure the plug against loosening and to reduce the contact resistance, which, however, does not conduct the electrical current. German patent specification No. 328908 An electrical plug with compression springs attached to the pins is known, in which the ends of a bow-shaped spring are connected to the contact pins in such a way that the spring is held by its own tension on the contact pin and one leg of the spring is freely movable in the longitudinal direction of the contact pin when the contact pin is inserted into the contact sleeve in accordance with the resulting compression of the bow. German patent specification 704450 A A plug pin for electrical plugs is known in which a contact pressure spring is formed in a recess in the plug pin from a wide groove running transversely to the longitudinal direction of the pin, on the two side flanks of which oppositely extending bores are arranged, into which the two ends of a freely exposed, curved flat spring engage. It is also known to arrange a spring element between the contact pin of the plug and the contact socket, which spring element is guided in a movable sleeve and does not conduct the electrical current. German patent specification 851217 B A plug with spring-loaded clamping is known, with a spring with any preload and low specific surface pressure due to the contact of almost the entire outer surface of the plug pin in the socket. The cylindrical plug pin and the parts generating the spring are arranged inside the plug. The springs press at least one ring eccentrically beyond the cross-section of the plug pin. The plug pin and the ring have approximately the same dimensions. When the plug is inserted into the socket, the ring is pressed out of its eccentricity as far as necessary against the spring pressure. It is also known that the contact pin itself represents a spring element. From the patent specification DD 16631 A1 a plug is known, The contact-mediating parts consist of several curved wire springs without a supporting central pin. The contact springs are hairpin-shaped and interwoven into a closed bundle at their insertion or bending end and are held together by a cap. In contrast to the technical solution of the clamping device for connectors for the temporary, force-locking clamping of contact pins of a plug in a socket of a socket, the plug finders mentioned only have a constant, unchanging contact force and represent a compromise between electrical properties and ease of use. DE 102 43 900 B3 A control unit connector with anti-theft protection is known. In addition to the electrical connection contacts, the connector has a plug connection whose sockets or plug pins are made of a shape memory alloy. The pairs of plug sockets and corresponding plug pins comprise at least two shape memory alloys with two different transformation temperatures. In contrast to the present invention, shape memory alloys are used here only for the mechanical securing of the electrical connection contacts and have no influence on the contact force or the electrical contact resistance of the connector. DE 22 31 922 C3 A plug connection is known in which the socket has a spring clamping element and the clamping force for establishing the electrical connection with the socket is applied by a metal ring made of a shape memory alloy. US 4,487,465 A An electrical plug connection is known in which the metal sleeve of the socket is made of a shape memory alloy and from which US 4 720 270 A An electrical connector is known in which at least either the socket or the pin is made of a shape memory alloy. In contrast to the present invention, the thermal energy is supplied once by an external source. The clamping connection is in austenite at room temperature and thus generates clamping force. Therefore, the connector cannot be released at room temperature. If the connection had to be released mechanically, a martensite transformation of the shape memory components would have to occur. This can be initiated by external cooling. In contrast to the present invention, a clamping that can be repeated several times is not provided. DE 10 2014 114 416 A1 A contacting device and method for producing an electrical contact is known, in which the contact element has at least one shape memory element or is formed by this, which exerts a contact force on a wall of the contact element lying against the receiving bore by means of a larger outer contour and from which JP S63-184 275 A An electrical contact connection is known, with a wire-shaped elastic clamping element made of shape memory material. DE 10 2018 202 206 A1 A method and a contacting device for electrically contacting a pin is known, wherein the input area of the receptacle is slotted and a mesh made of a shape memory alloy encloses the input area of the receptacle, such that the inner diameter corresponds to the starting diameter at a first temperature and to the contact diameter at a second temperature. DE 10 2020 003 938 A1 An electrical contact connection with a contact socket and a plug contact is described, in which the contact socket comprises at least one wire made of a shape memory alloy, which contracts when heated in such a way that a contact normal force acting between the contact socket and the plug contact is increased. From the patent specification DE 11 87 289 B A plug socket is also known in which the sleeve is made of an elastic material with thermal expansion properties that are related to the thermal expansion properties of a bimetallic spring in such a way that the engagement force is kept within limits within a predetermined temperature range.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Klemmung für Steckverbinder zum temporären kraftschlüssigen Klemmen von Kontaktstiften eines Steckers in einer entsprechenden Kontaktbuchse einer Steckdose durch den Einsatz von Stellelementen aus Formgedächtnismaterial zu schaffen, die einfach aufgebaut ist, die die notwendige Klemmkraft während der Übertragung der elektrischen Leistung gewährleistet und gleichzeitig die zum Einstecken benötigte Kraft und den elektrischen Übergangswiderstand reduziert, mit dem Ziel, dass sie eine unzulässige Erwärmungen der Steckverbindung verhindert und die elektrische Leistungsübertragung erhöht. The object of the present invention is to provide a clamping device for plug connectors for the temporary non-positive clamping of contact pins of a plug in a corresponding contact socket of a socket by using adjusting elements made of shape memory material, which is of simple construction, ensures the necessary clamping force during the transmission of electrical power and at the same time reduces the force required for insertion and the electrical contact resistance, with the aim of preventing undue heating of the plug connection and increasing the electrical power transmission.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung für Steckverbinder zum temporären kraftschlüssigen Klemmen von Kontaktstiften eines Steckers in einer entsprechenden Kontaktbuchse einer Steckdose vor, bei der die Kontaktstifte eines Steckers oder Kontaktbuchsen einer Steckerbuchse Klemmelemente aufweisen, die gekoppelt mit Stellelementen aus Formgedächtnismaterial im Nichtbetriebszustand an der Klemmung gehindert und im Betriebszustand in die Klemmlage bringbar sind und die Klemm- Kontaktkraft der Kontaktstifte des Steckers in den Kontaktbuchsen der Steckerbuchse durch die aus Formgedächtnismaterial ausgebildeten Stellelemente schaltbar vorgesehen ist.To achieve this object, the invention proposes a device for plug connectors for the temporary force-fitting clamping of contact pins of a plug in a corresponding contact socket of a socket, in which the contact pins of a plug or contact sockets of a plug socket have clamping elements which, coupled with adjusting elements made of shape memory material, are prevented from clamping in the non-operating state and can be brought into the clamping position in the operating state, and the clamping contact force of the contact pins of the plug in the contact sockets of the plug socket is provided in a switchable manner by the adjusting elements made of shape memory material.

Bei der Nutzung des thermischen Effektes liegt die Formgedächtniskomponente erfindungsgemäß bei Raumtemperatur im Martensit vor. Die Aktivierung erfolgt durch die Eigenerwärmung der Steckverbindungen bei hohen elektrischen Leistungsübertragungen und wird somit intern und autark zur Verfügung gestellt. Damit wird die Stellkraft der Formgedächtniskomponente nur temporär bei hohen elektrischen Leistungsübertragungen generiert. Bei niedrigen Leistungen und im nicht aktiven Zustand wird die Klemmkraft durch die konventionelle Federkraft der Steckverbindung bereitgestellt.When utilizing the thermal effect, the shape memory component is in martensite at room temperature. Activation occurs through the self-heating of the connectors during high electrical power transmissions and is thus provided internally and independently. Thus, the actuating force of the shape memory component is only generated temporarily during high electrical power transmissions. At low power levels and in the inactive state, the clamping force is provided by the conventional spring force of the connector.

Die erfindungsgemäß neue Vorrichtung zur Klemmung für Steckverbinder zum temporären kraftschlüssigen Klemmen eines Kontaktstiftes eines Steckers in einer entsprechenden Kontaktbuchse einer Steckdose hat den Vorteil, dass zur temporären Veränderung der Klemmkraft Stellelemente aus Formgedächtnismaterial die benötigte thermische Energie intern und autark bereitgestellt wird. Dadurch erhält man eine Kombination aus leichtem Einstecken des Kontaktstiftes in eine Kontaktbuchse einer Steckdose und eine hohe Klemm- und Kontaktkraft im Betrieb mit daraus resultierenden geringen Übergangswiderständen. Dadurch wird eine optimale elektrische Leistungsübertragung gewährleistet.The novel clamping device for connectors according to the invention for temporarily clamping a contact pin of a plug into a corresponding contact socket of a socket has the advantage that the required thermal energy is provided internally and independently by adjusting elements made of shape memory material for temporarily changing the clamping force. This results in a combination of easy insertion of the contact pin into a contact socket of a socket and high clamping and contact force during operation, with resulting low contact resistance. This ensures optimal electrical power transmission.

Im Gegensatz zu konventionellen Klemmmechanismen bietet der Einsatz von Klemm- und Stellelementen aus Formgedächtnismaterial die Möglichkeit, durch einfach aufgebaute thermisch aktivierte Aktoren oder pseudoelastische Elemente die Klemmkraft temporär veränderbar zu gestalten. Zudem zeichnet sich das Formgedächtnismaterial durch eine hohe Leistungsdichte aus. Das bedeutet, dass man mit geringen Materialquerschnitten und kompakten Bauelementen hohe Kräfte realisieren kann. Weiterhin besitzen die Formgedächtnismaterialien die Möglichkeit zur Durchführung verschiedener Bewegungsarten und zeichnen sich durch eine weitgehende Freiheit in der Gestaltung von Bauelementen aus. Sie besitzen den großen Vorteil, dass im Prinzip jede Bauteilform herstellbar ist, indem ein Halbzeug aus einem Formgedächtnismaterial in die gewünschte Bauform bringbar ist. Diese Form stellt dann die Hochtemperaturform dar und wird dem Material durch einen Tempervorgang eingeprägt.In contrast to conventional clamping mechanisms, the use of clamping and adjusting elements made of shape memory material offers the possibility of temporarily varying the clamping force using simply constructed, thermally activated actuators or pseudo-elastic elements. Furthermore, the shape memory material is characterized by a high power density. This means that high forces can be achieved with small material cross-sections and compact components. Furthermore, the shape memory materials have the ability to perform various types of movement and are characterized by considerable freedom in the design of components. They have the great advantage that, in principle, any component shape can be manufactured by forming a semi-finished product made of a shape memory material into the desired shape. This shape then represents the high-temperature shape and is imprinted on the material through a tempering process.

Die Basis für die Nutzung des Formgedächtniseffektes in einem Steckkontakt mit wiederholbarer Steckung ist einerseits die Rückstellung in die ursprüngliche Form gegen eine von außen anliegende Kraft bei einer bestimmten Phasenübergangstemperatur beim thermischen Effekt und andererseits ein temperaturabhängiges pseudoelastisches Verhalten mit veränderbaren Steifigkeiten beim mechanischen Effekt. Wegen der Temperaturempfindlichkeit und der frei wählbaren Form lassen sich Formgedächtniskomponenten als multifunktionale Bauteile nutzen. Vorzugsweise werden Drähte, Federn oder Bleche als Bauelemente eingesetzt.The basis for the use of the shape memory effect in a plug-in contact with repeatable mating is, on the one hand, the recovery to the original shape against an external force at a specific phase transition temperature for the thermal effect, and, on the other hand, a temperature-dependent pseudoelastic behavior with variable stiffness for the mechanical effect. Due to their temperature sensitivity and freely selectable shape, shape memory components can be used as multifunctional components. Wires, springs, or sheets are preferably used as components.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die an dem Stecker angeordneten Kontaktstifte als geschlitzte Hülsen ausgebildet sind, in denen einseitig oder beidseitig radial verschiebbare kegelförmig ausgebildete Klemmelemente gekoppelt mit Stellelementen aus Formgedächtnismaterial angeordnet sind, wobei die Stellelemente aus Formgedächtnismaterial bei ihrer Erwärmung ihre Gestalt oder Steifigkeit ändern, derart, dass das kegelförmige Klemmelement in den Kontaktstift einziehbar ist und dadurch druckausübend gegen die Kontaktbuchse eine Erhöhung der Klemm- und Kontaktkraft der Steckverbindung erreichbar ist und wobei eine Rückstellfeder und die Änderung der Gestalt oder Steifigkeit des Stellelementes aus Formgedächtnismaterial bei der Abkühlung für die Rückstellung der Klemmvorrichtung vorgesehen sind. It is advantageously provided that the contact pins arranged on the plug are designed as slotted sleeves in which conical clamping elements which are radially displaceable on one side or on both sides and are coupled to adjusting elements made of shape memory material are arranged, wherein the adjusting elements made of shape memory material change their shape or rigidity when heated in such a way that the conical clamping element can be retracted into the contact pin and thereby, by exerting pressure against the contact socket, an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved, and wherein a return spring and the change in the shape or rigidity of the adjusting element made of shape memory material during cooling are provided for the return of the clamping device.

Vorteilhaft ist weiterhin, dass die an dem Stecker angeordneten Kontaktstifte eine Ausnehmung aufweisen, in der ein drahtförmiges elastisches Klemmelement und ein axial expandierendes oder axial kontrahierendes Stellelement aus Formgedächtnismaterial angeordnet sind. Das Stellelement aus Formgedächtnismaterial ändert bei einer Erwärmung seine Gestalt oder seine Steifigkeit derart, dass durch die Verformung des Klemmelementes das Klemmelement und der Kontaktstift gegen die Kontaktbuchse drücken und dadurch eine Erhöhung der Klemm- und Kontaktkraft der Steckverbindung erreichbar ist. Die Rückstellung der Klemmung ist durch die Federkraft des Klemmelementes und durch die Änderung der Gestalt oder Steifigkeit des Stellelementes aus Formgedächtnismaterial bei der Abkühlung vorgesehen.It is further advantageous that the contact pins arranged on the plug have a recess in which a wire-shaped, elastic clamping element and an axially expanding or axially contracting adjusting element made of shape memory material are arranged. When heated, the adjusting element made of shape memory material changes its shape or rigidity in such a way that the deformation of the clamping element causes the clamping element and the contact pin to press against the contact socket, thereby increasing the clamping and contact force of the plug connection. The clamping is reset by the spring force of the clamping element and by the change in the shape or rigidity of the adjusting element made of shape memory material upon cooling.

Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass die an dem Stecker angeordneten Kontaktstifte eine taschenförmigen Ausnehmung aufweisen, in der ein radial verschiebbares Klemmelement und ein Stellelement aus Formgedächtnismaterial angeordnet sind, wobei das Stellelement aus Formgedächtnismaterial bei einer Erwärmung seine Gestalt oder seine Steifigkeit ändert, derart, dass durch die radiale Bewegung des Klemmelementes das Klemmelement gegen die Kontaktbuchse drückt und dadurch eine Erhöhung der Klemm- und Kontaktkraft der Steckverbindung erreichbar ist und wobei eine Rückstellung der Klemmung durch die Änderung der Gestalt oder Steifigkeit des Stellelementes aus Formgedächtnismaterial bei der Abkühlung vorgesehen ist.It is further preferably provided that the contact pins arranged on the plug have a pocket-shaped recess in which a radially displaceable clamping element and an adjusting element made of shape memory material are arranged, wherein the adjusting element made of shape memory material changes its shape or its rigidity when heated, such that the radial movement of the clamping element presses the clamping element against the contact socket and thereby an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved and wherein a resetting of the clamping is provided by the change in the shape or rigidity of the adjusting element made of shape memory material during cooling.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung für Steckverbinder wird darin gesehen, dass in der taschenförmigen Ausnehmung des Kontaktstiftes des Steckers ein radial verschiebbares keilförmiges Klemmelement und ein keilförmiges Stellelement angeordnet sind, wobei das keilförmige Stellelement durch ein Stellelement aus Formgedächtnismaterial axial verschiebbar ist und wobei das Stellelement aus Formgedächtnismaterial bei einer Erwärmung seine Gestalt oder seine Steifigkeit ändert, derart, dass durch die Verschiebung des keilförmigen Stellelementes und der damit verbundenen radialen Bewegung des keilförmigen Klemmelementes das Klemmelement gegen die Kontaktbuchse drückt und dadurch eine Erhöhung der Klemm- und Kontaktkraft der Steckverbindung erreichbar ist und wobei eine Rückstellung der Klemmung durch eine gegen das keilförmige Stellelement wirkende Rückstellfeder und durch die Änderung der Gestalt oder Steifigkeit des Stellelementes aus Formgedächtnismaterial bei der Abkühlung vorgesehen ist.A further advantageous embodiment of the device for connectors is shown therein that a radially displaceable wedge-shaped clamping element and a wedge-shaped adjusting element are arranged in the pocket-shaped recess of the contact pin of the plug, wherein the wedge-shaped adjusting element is axially displaceable by an adjusting element made of shape memory material and wherein the adjusting element made of shape memory material changes its shape or its rigidity when heated in such a way that the displacement of the wedge-shaped adjusting element and the associated radial movement of the wedge-shaped clamping element presses the clamping element against the contact socket and thereby an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved and wherein a reset of the clamping is provided by a return spring acting against the wedge-shaped adjusting element and by the change in the shape or rigidity of the adjusting element made of shape memory material during cooling.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass in der Kontaktbuchse der Steckerbuchse ein axial verschiebbares elastisches Klemmelement angeordnet ist, das mit mindestens einem axial kontrahierenden oder expandierenden Stellelement aus Formgedächtnismaterial gekoppelt ist, wobei das Stellelement aus Formgedächtnismaterial bei einer Erwärmung seine Gestalt oder seine Steifigkeit ändert, derart, dass das Klemmelement gestaucht wird und die drahtförmigen Elemente oder Bereiche des Klemmelementes gegen den in der Kontaktbuchse vorgesehenen Kontaktstift drücken und dadurch eine Erhöhung der Klemm- und Kontaktkraft der Steckverbindung erreichbar ist und wobei eine Rückstellung der Klemmung durch die Federkraft des elastischen drahtförmigen Klemmelementes und durch die Änderung der Gestalt oder Steifigkeit des Stellelementes aus Formgedächtnismaterial bei der Abkühlung vorgesehen ist.A further preferred embodiment consists in that an axially displaceable elastic clamping element is arranged in the contact socket of the plug socket, which is coupled to at least one axially contracting or expanding actuating element made of shape memory material, wherein the actuating element made of shape memory material changes its shape or its rigidity when heated, such that the clamping element is compressed and the wire-shaped elements or regions of the clamping element press against the contact pin provided in the contact socket, thereby increasing the clamping and contact force of the plug connection, and wherein a resetting of the clamping is provided by the spring force of the elastic wire-shaped clamping element and by the change in the shape or rigidity of the actuating element made of shape memory material during cooling.

Eine weitere vorteilhafte Variante wird darin gesehen, dass die Kontaktbuchse der Steckerbuchse eine taschenförmigen Ausnehmung aufweist, in der ein radial verschiebbares Klemmelement und ein Stellelement aus Formgedächtnismaterial angeordnet sind, wobei das Stellelement aus Formgedächtnismaterial bei einer Erwärmung seine Gestalt oder seine Steifigkeit ändert, derart, dass das Klemmelement radial bewegt wird und gegen den in der Kontaktbuchse angeordneten Kontaktstift drückt und dadurch eine Erhöhung der Klemm- und Kontaktkraft der Steckverbindung erreichbar ist und wobei eine Rückstellung der Klemmung durch die Änderung der Gestalt oder Steifigkeit des Stellelementes aus Formgedächtnismaterial bei der Abkühlung vorgesehen ist.A further advantageous variant is seen in that the contact socket of the plug socket has a pocket-shaped recess in which a radially displaceable clamping element and an adjusting element made of shape memory material are arranged, wherein the adjusting element made of shape memory material changes its shape or its rigidity when heated, such that the clamping element is moved radially and presses against the contact pin arranged in the contact socket and thereby an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved and wherein a reset of the clamping is provided by the change in the shape or rigidity of the adjusting element made of shape memory material during cooling.

Bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass die Kontaktbuchse der Steckerbuchse eine taschenförmigen Ausnehmung aufweist, in der ein radial verschiebbares keilförmig ausgebildetes Klemmelement, ein axial verschiebbares keilförmiges Stellelement und ein Stellelement aus Formgedächtnismaterial angeordnet sind, wobei das keilförmige Stellelement mit dem Stellelement aus Formgedächtnismaterial gekoppelt ist, wobei das Stellelement aus Formgedächtnismaterial bei einer Erwärmung seine Gestalt oder seine Steifigkeit ändert, derart, dass durch die axiale Verschiebung des keilförmigen Stellelementes das keilförmige Klemmelement radial gegen den in der Kontaktbuchse angeordneten Kontaktstift drückt und dadurch eine Erhöhung der Klemm- und Kontaktkraft der Steckverbindung erreichbar ist und wobei eine Rückstellung der Klemmung durch die gegen das keilförmige Stellelement wirkende Rückstellfeder und durch die Änderung der Gestalt oder Steifigkeit des Stellelementes aus Formgedächtnismaterial bei der Abkühlung vorgesehen ist.It is further preferably provided that the contact socket of the plug socket has a pocket-shaped recess in which a radially displaceable wedge-shaped clamping element, an axially displaceable wedge-shaped adjusting element and an adjusting element made of shape memory material are arranged, wherein the wedge-shaped adjusting element is coupled to the adjusting element made of shape memory material, wherein the adjusting element made of shape memory material changes its shape or its rigidity when heated in such a way that the axial displacement of the wedge-shaped adjusting element presses the wedge-shaped clamping element radially against the contact pin arranged in the contact socket and an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved and wherein a reset of the clamping is provided by the return spring acting against the wedge-shaped adjusting element and by the change in the shape or rigidity of the adjusting element made of shape memory material during cooling.

Eine besonders bevorzugte Variante einer Vorrichtung zur Klemmung für Steckverbinder wird darin gesehen, dass die Kontaktbuchse der Steckerbuchse als geschlitzte kegelförmige Hülse ausgebildet ist, wobei auf der Außenseite der kegelförmigen Hülse ein axial verschiebbares ringförmiges Klemmelement mit einer äquivalent dazu angeordneten Kegelfläche vorgesehen ist, das mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial gekoppelt ist, wobei das Stellelement aus Formgedächtnismaterial bei einer Erwärmung seine Gestalt oder seine Steifigkeit ändert, derart, dass durch die Verschiebung des ringförmigen Klemmelementes die kegelförmige Hülse gegen den Kontaktstift drückt und dadurch eine Erhöhung der Klemm- und Kontaktkraft der Steckverbindung erreichbar ist und wobei eine Rückstellung der Klemmung durch die gegen das ringförmige Klemmelement wirkende Rückstellfeder und durch die Änderung der Gestalt oder Steifigkeit des Stellelementes aus Formgedächtnismaterial bei der Abkühlung vorgesehen ist.A particularly preferred variant of a device for clamping plug connectors is seen in that the contact socket of the plug socket is designed as a slotted conical sleeve, wherein on the outside of the conical sleeve there is provided an axially displaceable annular clamping element with an equivalently arranged conical surface, which is coupled to an adjusting element made of shape memory material, wherein the adjusting element made of shape memory material changes its shape or its rigidity when heated, such that by the displacement of the annular clamping element the conical sleeve presses against the contact pin and thereby an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved and wherein a reset of the clamping is provided by the return spring acting against the annular clamping element and by the change in the shape or rigidity of the adjusting element made of shape memory material during cooling.

Eine bevorzugte Ausführungsform wird auch darin gesehen, dass die Kontaktbuchse der Steckerbuchse als geschlitzte Hülse ausgebildet ist, die eine Wulst oder einen Absatz aufweist und an deren Außenseite ein axial verschiebbares ringförmiges Klemmelement vorgesehen ist, das mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial gekoppelt ist, wobei das Stellelement aus Formgedächtnismaterial bei einer Erwärmung seine Gestalt oder seine Steifigkeit ändert, derart, dass durch die Verschiebung des ringförmigen Klemmelementes über die Wulst die Hülse gegen den Kontaktstift drückt und dadurch eine Erhöhung der Klemm- und Kontaktkraft der Steckverbindung erreichbar ist und wobei eine Rückstellung der Klemmung durch die gegen das Klemmelement wirkende Rückstellfeder und durch die Änderung der Gestalt oder Steifigkeit des Klemmelementes aus Formgedächtnismaterial bei der Abkühlung vorgesehen ist.A preferred embodiment is also seen in that the contact socket of the plug socket is designed as a slotted sleeve which has a bead or a shoulder and on the outside of which an axially displaceable annular clamping element is provided which is coupled to an adjusting element made of shape memory material, wherein the adjusting element made of shape memory material changes its shape or its rigidity when heated, in such a way that by displacing the annular clamping element over the bead the sleeve presses against the contact pin and thereby an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved and wherein a reset of the clamping is achieved by the return spring acting against the clamping element and by the change in the shape or rigidity of the clamping element element made of shape memory material during cooling.

Vorteilhaft ist bei allen Ausführungen der Vorrichtung zur Klemmung für Steckverbinder, dass die von den Stellelementen aus Formgedächtnismaterial bereitgestellte Klemm- oder Stellkraft entweder durch eine thermische Aktivierung oder mittels der temperaturabhängigen Veränderung des pseudoelastischen Verhaltens generierbar ist.An advantage of all designs of the device for clamping connectors is that the clamping or actuating force provided by the adjusting elements made of shape memory material can be generated either by thermal activation or by means of the temperature-dependent change in the pseudoelastic behavior.

Weiterhin ist bei allen Ausführungen der Vorrichtung zur Klemmung für Steckverbinder vorteilhaft, dass die Stellelemente, die zur Stromleitung vorgesehen sind, zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit vorzugsweise aus einer Kupfer-Basis-Formgedächtnislegierung, wie CuAINi oder CuAIMn ausgebildet sind.Furthermore, in all embodiments of the device for clamping connectors, it is advantageous that the adjusting elements provided for current conduction are preferably made of a copper-based shape memory alloy, such as CuAINi or CuAIMn, to improve electrical conductivity.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematisch in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown schematically in the drawings.

Es zeigen:

1 Kontaktstift in Form einer geschlitzten federnden Hülse mit einem kegelförmigen Klemmelement, gekoppelt mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial;
2 Kontaktstift in Form einer geschlitzten federnden Hülse mit zwei kegelförmigen Klemmelementen, gekoppelt mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial;
3 Kontaktstift mit drahtförmigen federnden Elementen aus Formgedächtnismaterial;
4 Kontaktstift mit drahtförmigen federnden Elementen, gekoppelt mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial;
5 Kontaktstift mit einem radial verschiebbaren Klemmelement, gekoppelt mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial;
6 Kontaktstift mit einem radial verschiebbaren Klemmelement, gekoppelt mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial;
7 Kontaktstift mit einem radial verschiebbaren keilförmigen Klemmelement und einem axial verschiebbaren keilförmigen Stellelement, gekoppelt mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial;
8 Kontaktbuchse mit radial verformbaren drahtförmigen Klemmelementen, gekoppelt mit drahtförmigen Stellelementen aus Formgedächtnismaterial;
9 Kontaktbuchse mit radial verformbaren drahtförmigen Klemmelementen, gekoppelt mit einem federförmigen Stellelement aus Formgedächtnismaterial;
10 Kontaktbuchse mit einem radial verschiebbaren Klemmelement und einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial;
11 Kontaktbuchse mit einem radial verschiebbaren Klemmelement und einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial;
12 Kontaktbuchse mit einem radial verschiebbaren keilförmigen Klemmelement und einem axial verschiebbaren keilförmigen Stellelement, gekoppelt mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial;
13 Kontaktbuchse mit einem radial verschiebbaren keilförmigen Klemmelement und einem axial verschiebbaren keilförmigen Stellelement, gekoppelt mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial;
14 Kontaktbuchse in Form einer geschlitzten kegelförmigen Hülse mit einem axial verschiebbaren Klemmelement, gekoppelt mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial;
15 Kontaktbuchse in Form einer geschlitzten Hülse mit Wulst mit einem axial verschiebbaren Klemmelement, gekoppelt mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial.

They show:

1 Contact pin in the form of a slotted spring sleeve with a conical clamping element, coupled with an adjusting element made of shape memory material;
2 Contact pin in the form of a slotted spring-loaded sleeve with two conical clamping elements, coupled with an adjusting element made of shape memory material;
3 Contact pin with wire-shaped spring elements made of shape memory material;
4 Contact pin with wire-shaped spring elements, coupled with an actuating element made of shape memory material;
5 Contact pin with a radially displaceable clamping element, coupled with an adjusting element made of shape memory material;
6 Contact pin with a radially displaceable clamping element, coupled with an adjusting element made of shape memory material;
7 Contact pin with a radially displaceable wedge-shaped clamping element and an axially displaceable wedge-shaped adjusting element, coupled with an adjusting element made of shape memory material;
8 Contact socket with radially deformable wire-shaped clamping elements, coupled with wire-shaped adjusting elements made of shape memory material;
9 Contact socket with radially deformable wire-shaped clamping elements, coupled with a spring-shaped adjusting element made of shape memory material;
10 Contact socket with a radially movable clamping element and an adjusting element made of shape memory material;
11 Contact socket with a radially movable clamping element and an adjusting element made of shape memory material;
12 Contact socket with a radially displaceable wedge-shaped clamping element and an axially displaceable wedge-shaped adjusting element, coupled with an adjusting element made of shape memory material;
13 Contact socket with a radially displaceable wedge-shaped clamping element and an axially displaceable wedge-shaped adjusting element, coupled with an adjusting element made of shape memory material;
14 Contact socket in the form of a slotted conical sleeve with an axially displaceable clamping element, coupled to an adjusting element made of shape memory material;
15 Contact socket in the form of a slotted sleeve with a bead with an axially displaceable clamping element, coupled with an adjusting element made of shape memory material.

In den 1 bis 15 sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Klemmung für Steckverbinder mit Stellelementen aus Formgedächtnismaterial dargestellt.In the 1 to 15 Various embodiments of clamping devices for connectors with adjusting elements made of shape memory material are shown.

Die 1 und 2 zeigen Ausführungsbeispiele eins Steckers 1 mit Klemmvorrichtung, bei denen die an dem Stecker 1 angeordneten Kontaktstifte 2 als Hülsen mit schlitzförmigen Ausnehmungen 3 ausgebildet sind, in der einseitig oder beidseitig axial verschiebbare kegelförmig ausgebildete Klemmelemente 5 in Form eines Konus gekoppelt mit Stellelementen aus Formgedächtnismaterial 4 angeordnet sind. Durch die Stellelemente aus Formgedächtnismaterial 4 werden bei einer Erwärmung die kegelförmigen Klemmelemente 5 in den hülsenförmigen Kontaktstift 2 gezogen und dieser gegen die Kontaktbuchse 14 gedrückt. Die Rückstellung der Klemmverbindung erfolgt dabei durch eine gegen die kegelförmigen Klemmelemente 5 wirkende Rückstellfeder 6.The 1 and 2 show exemplary embodiments of a plug 1 with a clamping device, in which the contact pins 2 arranged on the plug 1 are designed as sleeves with slot-shaped recesses 3, in which conical clamping elements 5 in the form of a cone, axially displaceable on one or both sides, are arranged, coupled with adjusting elements made of shape memory material 4. When heated, the adjusting elements made of shape memory material 4 draw the conical clamping elements 5 into the sleeve-shaped contact pin 2, which is pressed against the contact socket 14. The clamping connection is reset by a return spring 6 acting against the conical clamping elements 5.

Die 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele des Steckers 1 mit Klemmvorrichtung, bei denen die an dem Stecker 1 angeordneten zylindrischen Kontaktstifte 2 Ausnehmungen 8 aufweisen, in denen drahtförmige Stellelemente aus Formgedächtnismaterial 4 oder elastische drahtförmige Klemmelemente 7 angeordnet sind, die mit axial kontrahierenden oder axial expandierenden Stellelementen aus Formgedächtnismaterial 4 gekoppelt sind, so dass bei Erwärmung die drahtförmigen Stellelemente aus Formgedächtnismaterial 4 oder drahtförmigen Klemmelemente 7 gegen die Kontaktbuchse 14 drücken.The 3 and 4 show embodiments of the plug 1 with clamping device, in which the cylindrical contact pins 2 arranged on the plug 1 have recesses 8 in which wire-shaped adjusting elements made of shape memory material 4 or elastic wire-shaped clamping elements 7 are arranged, which are coupled to axially contracting or axially expanding adjusting elements made of shape memory material 4, so that when heated, the wire-shaped adjusting elements elements made of shape memory material 4 or wire-shaped clamping elements 7 against the contact socket 14.

Die 5 und 6 zeigen Ausführungsbeispiele des Steckers 1 mit Klemmvorrichtung, bei denen in taschenförmigen Ausnehmungen 8 der Kontaktstifte 2 radial verschiebbare Klemmelemente 9 und Stellelemente aus Formgedächtnismaterial 4 angeordnet sind. Bei Erwärmung werden durch die Stellelemente aus Formgedächtnismaterial 4 die Klemmelemente 9 radial verschoben und drücken gegen die Kontaktbuchse 14.The 5 and 6 show embodiments of the plug 1 with a clamping device, in which radially displaceable clamping elements 9 and adjusting elements made of shape memory material 4 are arranged in pocket-shaped recesses 8 of the contact pins 2. When heated, the adjusting elements made of shape memory material 4 radially displace the clamping elements 9 and press against the contact socket 14.

Die 7 zeigt eine Variante der Klemmvorrichtung, bei der in der taschenförmigen Ausnehmung 8 des Kontaktstiftes 2 des Steckers 1 ein radial verschiebbares keilförmiges Klemmelement 10 und ein keilförmiges Stellelement 11 angeordnet sind. Das keilförmige Stellelement 11 ist durch Stellelemente aus Formgedächtnismaterial 4 axial verschiebbar, so dass bei einer Erwärmung eine axiale Verschiebung des keilförmigen Stellelementes 11 und eine damit verbundene radiale Bewegung des keilförmigen Klemmelementes 10 erfolgt, welches den Kontaktstift 2 gegen die Kontaktbuchse 14 drückt. Die Rückstellung der Klemmung ist durch eine gegen das keilförmige Stellelement 11 wirkende Rückstellfeder 12 vorgesehen.The 7 shows a variant of the clamping device in which a radially displaceable wedge-shaped clamping element 10 and a wedge-shaped adjusting element 11 are arranged in the pocket-shaped recess 8 of the contact pin 2 of the plug 1. The wedge-shaped adjusting element 11 is axially displaceable by adjusting elements made of shape memory material 4, so that upon heating, an axial displacement of the wedge-shaped adjusting element 11 and a related radial movement of the wedge-shaped clamping element 10 occur, which presses the contact pin 2 against the contact socket 14. The clamping is reset by a return spring 12 acting against the wedge-shaped adjusting element 11.

Die 8 und 9 zeigen Ausführungsbeispiele der Steckerbuchse 13 mit Klemmvorrichtung bei denen in der Kontaktbuchse 14 der Steckerbuchse 13 ein axial verschiebbares elastisches Klemmelement 17 angeordnet ist, das mit mindestens einem axial kontrahierenden oder expandierenden Stellelement aus Formgedächtnismaterial 4 gekoppelt ist. Bei einer Erwärmung wird das axial verschiebbare Klemmelement 17 durch das Stellelement aus Formgedächtnismaterial 4 gestaucht und dessen drahtförmige Elemente oder Abschnitte 16 drücken gegen den in die Kontaktbuchse 14 eingeführten Kontaktstift 2. In 8 ist das Stellelement aus Formgedächtnismaterial 4 als Zugdraht ausgebildet. In 9 besitzt das Stellelement aus Formgedächtnismaterial 4 eine Druckfederform.The 8 and 9 show embodiments of the plug socket 13 with clamping device in which an axially displaceable elastic clamping element 17 is arranged in the contact socket 14 of the plug socket 13, which is coupled to at least one axially contracting or expanding adjusting element made of shape memory material 4. Upon heating, the axially displaceable clamping element 17 is compressed by the adjusting element made of shape memory material 4 and its wire-shaped elements or sections 16 press against the contact pin 2 inserted into the contact socket 14. In 8 The adjusting element is made of shape memory material 4 and is designed as a pull wire. 9 the adjusting element made of shape memory material 4 has a compression spring shape.

Die 10 und 11 zeigen Ausführungsbeispiele der Steckerbuchse 13 mit Klemmvorrichtung, bei denen in taschenförmigen Ausnehmungen 18 der Kontaktbuchsen 14 der Steckerbuchse 13 radial verschiebbare Klemmelemente 19 angeordnet sind, die mittels Stellelementen aus Formgedächtnismaterial 4 stellbar sind. Bei einer Erwärmung werden die radial verschiebbaren Klemmelemente 19 durch die Stellelemente aus Formgedächtnismaterial 4 radial bewegt und gegen den in die Kontaktbuchse 14 eingeführten Kontaktstift 2 gedrückt.The 10 and 11 show embodiments of the plug socket 13 with a clamping device, in which radially displaceable clamping elements 19 are arranged in pocket-shaped recesses 18 of the contact sockets 14 of the plug socket 13, which clamping elements can be adjusted by means of adjusting elements made of shape memory material 4. Upon heating, the radially displaceable clamping elements 19 are moved radially by the adjusting elements made of shape memory material 4 and pressed against the contact pin 2 inserted into the contact socket 14.

Die 12 und 13 zeigen Ausführungsbeispiele der Steckerbuchse 13 mit Klemmvorrichtung, bei denen in den taschenförmigen Ausnehmungen 18 der Kontaktbuchsen 14 der Steckerbuchse 13 ein keilförmiges Stellelement 20 und ein keilförmiges Klemmelement 21 angeordnet sind. Das keilförmige Stellelement 20 ist axial verschiebbar und mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial 4 gekoppelt, so dass bei einer Erwärmung durch das Stellelement aus Formgedächtnismaterial 4 eine axiale Verschiebung des keilförmigen Stellelementes 20 erfolgt und dabei das keilförmige Klemmelement 21 radial verschoben wird und gegen den in die Kontaktbuchse 14 eingeführten Kontaktstift 2 drückt. Die Rückstellung der Klemmung erfolgt dabei durch die gegen das keilförmige Stellelement 20 wirkende Rückstellfeder 22.The 12 and 13 show embodiments of the plug socket 13 with a clamping device, in which a wedge-shaped adjusting element 20 and a wedge-shaped clamping element 21 are arranged in the pocket-shaped recesses 18 of the contact sockets 14 of the plug socket 13. The wedge-shaped adjusting element 20 is axially displaceable and coupled to an adjusting element made of shape memory material 4, so that when heated by the adjusting element made of shape memory material 4, an axial displacement of the wedge-shaped adjusting element 20 occurs, and the wedge-shaped clamping element 21 is thereby displaced radially and presses against the contact pin 2 inserted into the contact socket 14. The clamping is reset by the return spring 22 acting against the wedge-shaped adjusting element 20.

Die 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Steckerbuchse 13 mit Klemmvorrichtung, bei der die Kontaktbuchse 14 der Steckerbuchse 13 als geschlitzte kegelförmige Hülse 23 ausgebildet ist, die auf der Außenseite ein ringförmiges Klemmelement 24 mit einer äquivalent zur kegelförmigen Hülse 23 angeordneten Kegelfläche aufweist. Das ringförmige Klemmelement 24 ist axial verschiebbar und mit einem Stellelement aus Formgedächtnismaterial 4 gekoppelt. Bei einer Erwärmung verschiebt sich das ringförmige Klemmelement 24 mittels des Stellelementes aus Formgedächtnismaterial 4 und dadurch wird die kegelförmige Hülse 23 zusammengedrückt und klemmt den in die Kontaktbuchse 14 eingeführten Kontaktstift 2. Die Rückstellung der Klemmung erfolgt mit Hilfe der gegen das ringförmige Klemmelement 24 wirkenden Rückstellfeder 22.The 14 shows a further embodiment of the plug socket 13 with a clamping device, in which the contact socket 14 of the plug socket 13 is designed as a slotted, conical sleeve 23, which has an annular clamping element 24 on the outside with a conical surface arranged equivalent to the conical sleeve 23. The annular clamping element 24 is axially displaceable and coupled to an adjusting element made of shape memory material 4. Upon heating, the annular clamping element 24 is displaced by means of the adjusting element made of shape memory material 4, and as a result, the conical sleeve 23 is compressed and clamps the contact pin 2 inserted into the contact socket 14. The clamping is reset by means of the return spring 22 acting against the annular clamping element 24.

Die 15 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Steckerbuchse 13 mit Klemmvorrichtung, bei der die Kontaktbuchse 14 der Steckerbuchse 13 als geschlitzte Hülse 25 ausgebildet ist, die eine Wulst oder einen Absatz aufweist und an deren Außenseite ein ringförmiges Klemmelement 24 angeordnet ist. Das ringförmige Klemmelement 24 ist axial verschiebbar und mit dem Stellelement aus Formgedächtnismaterial 4 gekoppelt. Bei einer Erwärmung wird das ringförmige Klemmelement 24 mittels des Stellelementes aus Formgedächtnismaterial 4 über die Wulst geschoben, wodurch die Hülse 25 zusammendrückt wird und den in die Kontaktbuchse 14 eingeführten Kontaktstift 2 klemmt. Die Rückstellung der Klemmung ist ebenfalls mit Hilfe der gegen das ringförmige Klemmelement 24 wirkenden Rückstellfeder 22 vorgesehen.The 15 shows a further embodiment of the plug socket 13 with a clamping device, in which the contact socket 14 of the plug socket 13 is designed as a slotted sleeve 25 having a bead or a shoulder and on the outside of which an annular clamping element 24 is arranged. The annular clamping element 24 is axially displaceable and coupled to the adjusting element made of shape memory material 4. When heated, the annular clamping element 24 is pushed over the bead by means of the adjusting element made of shape memory material 4, whereby the sleeve 25 is compressed and clamps the contact pin 2 inserted into the contact socket 14. The clamping is also reset by means of the return spring 22 acting against the annular clamping element 24.

Die von den Klemmelementen und den Stellelementen aus Formgedächtnismaterial bereitgestellte Klemm- oder Stellkraft ist entweder durch eine Aktivierung des thermischen Effektes mittels Erwärmung oder durch die temperaturabhängige Veränderung der Steifigkeit beim mechanischen Effekt generierbar. Die Rückstellung der Klemmung erfolgt generell durch die Federkraft der elastischen Klemmelemente oder durch zusätzliche Rückstellfedern und durch die Änderung der Gestalt oder Steifigkeit der Stellelemente aus Formgedächtnismaterial bei der Abkühlung. In allen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind die aus Formgedächtnismaterial ausgebildeten Stellelemente insbesondere aus Rund- oder Flachmaterial ausgebildet. Zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit der im Stromfluss befindlichen Stellelementen ist vorzugsweise eine Kupfer-Basis-Formgedächtnislegierung, wie CuAINi oder CuAIMn zu verwenden. The clamping or adjusting force provided by the clamping elements and the adjusting elements made of shape memory material is either activated by the thermal effect by heating or by the temperature-dependent A change in stiffness can be generated by mechanical action. The clamping is generally reset by the spring force of the elastic clamping elements or by additional return springs and by the change in shape or stiffness of the adjusting elements made of shape memory material during cooling. In all embodiments of the present invention, the adjusting elements made of shape memory material are particularly made of round or flat material. To improve the electrical conductivity of the adjusting elements in the current flow, a copper-based shape memory alloy, such as CuAlNi or CuAlMn, is preferably used.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: SteckerPlug
22: Kontaktstiftcontact pin
33: schlitzförmige Ausnehmung im Kontaktstiftslot-shaped recess in the contact pin
44: Stellelement aus FormgedächtnismaterialAdjusting element made of shape memory material
55: kegelförmiges Klemmelementconical clamping element
66: RückstellfederReturn spring
77: drahtförmiges Klemmelementwire-shaped clamping element
88: taschenförmige Ausnehmung im Kontaktstiftpocket-shaped recess in the contact pin
99: radial verschiebbares Klemmelement im Kontaktstiftradially movable clamping element in the contact pin
1010: keilförmiges Klemmelementwedge-shaped clamping element
1111: keilförmiges Stellelementwedge-shaped adjusting element
1212: RückstellfederReturn spring
1313: Steckerbuchsesocket
1414: Kontaktbuchsecontact socket
1515: KontakthülseContact sleeve
1616: drahtförmiges Klemmelement in Kontaktbuchsewire-shaped clamping element in contact socket
1717: axial verschiebbares Klemmelement in Kontaktbuchseaxially movable clamping element in contact socket
1818: taschenförmige Ausnehmung in Kontaktbuchsepocket-shaped recess in contact socket
1919: radial verschiebbares Klemmelement in Kontaktbuchseradially movable clamping element in contact socket
2020: keilförmiges Stellelement in Kontaktbuchsewedge-shaped adjusting element in contact socket
2121: keilförmiges Klemmelement in Kontaktbuchsewedge-shaped clamping element in contact socket
2222: RückstellfederReturn spring
2323: kegelförmige Hülseconical sleeve
2424: ringförmiges Klemmelement in Kontaktbuchsering-shaped clamping element in contact socket
2525: Hülse mit WulstSleeve with bead

Claims

A clamping device for plug connectors for the temporary, force-fitting clamping of contact pins of a plug in a corresponding contact socket of a socket by using shape memory materials as adjusting elements for generating the clamping and contact force, characterized in that contact pins (2) of a plug (1) or contact sockets (14) of a plug socket (13) have clamping elements (5, 7, 9, 10, 16, 17, 19, 21, 24) which, coupled to adjusting elements made of shape memory material (4), are prevented from clamping in the non-operating state and can be brought into the clamped position in the operating state, and wherein the clamping and contact force of the contact pins (2) of the plug (1) in the contact sockets (14) of the plug socket (13) is provided so as to be switchable by the adjusting elements made of shape memory material (4).

Device for clamping connectors according to Claim 1 , characterized in that the contact pins (2) arranged on the plug (1) are designed as slotted sleeves in which conical clamping elements (5) which are radially displaceable on one side or both sides and are coupled to adjusting elements made of shape memory material (4) are arranged, wherein the adjusting elements made of shape memory material (4) change their shape or rigidity when heated in such a way that the conical clamping element (5) can be retracted into the contact pin (2) and thereby an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved by exerting pressure against the contact socket (14), and wherein a return spring (6) and the change in the shape or rigidity of the adjusting element made of shape memory material (4) during cooling are provided for the return of the clamping device.

Device for clamping connectors according to Claim 1 , characterized in that the contact pins (2) arranged on the plug (1) have a recess (8) in which an elastic clamping element (7) and an axially expanding or axially contracting adjusting element made of shape memory material (4) are arranged, wherein the adjusting element made of shape memory material (4) changes its shape or its rigidity when heated, such that the deformation of the clamping element (7) causes the clamping element (7) and the contact pin (2) to be pressed against the contact socket (14) and thereby an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved and wherein a reset of the clamping is provided by the spring force of the clamping element (7) and by the change in the shape or rigidity of the adjusting element made of shape memory material (4) during cooling.

Device for clamping connectors according to Claim 1 , characterized in that the contact pins (2) arranged on the plug (1) have a pocket-shaped recess (8) in which a radially displaceable clamping element (9) and an adjusting element made of shape memory material (4) are arranged, wherein the adjusting element made of shape memory material (4) changes its shape or its rigidity when heated in such a way that the radial movement of the clamping element (9) presses the clamping element (9) against the contact socket (14) and an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved and wherein a resetting of the clamping is provided by the change in the shape or rigidity of the adjusting element made of shape memory material (4) when cooling.

Device for clamping connectors according to Claim 1 , characterized in that a radially displaceable wedge-shaped clamping element (10) and a wedge-shaped adjusting element (11) are arranged in the pocket-shaped recess (8) of the contact pin (2) of the plug (1), wherein the wedge-shaped adjusting element (11) is axially displaceable by an adjusting element made of shape memory material (4) and wherein the adjusting element made of shape memory material (4) changes its shape or its rigidity when heated, in such a way that by the displacement of the wedge-shaped adjusting element (11) and the associated radial movement of the wedge-shaped clamping element (10), the clamping element (10) presses against the contact socket (14) and thereby an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved and wherein a resetting of the clamping is achieved by a return spring (12) acting against the wedge-shaped adjusting element (11) and by the change in the shape or rigidity of the adjusting element made of Shape memory material (4) is provided during cooling.

Device for clamping connectors according to Claim 1 , characterized in that an axially displaceable elastic clamping element (17) is arranged in the contact socket (14) of the plug socket (13), which is coupled to at least one axially contracting or expanding actuating element made of shape memory material (4), wherein the actuating element made of shape memory material (4) changes its shape or its rigidity when heated, such that the clamping element (17) is compressed and the wire-shaped clamping elements (16) of the clamping element (17) press against the contact pin (2) provided in the contact socket (14), thereby increasing the clamping and contact force of the plug connection, and wherein a resetting of the clamping is provided by the spring force of the elastic wire-shaped clamping elements (16) and by the change in the shape or rigidity of the actuating element made of shape memory material (4) during cooling.

Device for clamping connectors according to Claim 1 , characterized in that the contact socket (14) of the plug socket (13) has a pocket-shaped recess (18) in which a radially displaceable clamping element (19) and an adjusting element made of shape memory material (4) are arranged, wherein the adjusting element made of shape memory material (4) changes its shape or its rigidity when heated in such a way that the clamping element (19) is moved radially and presses against the contact pin (2) arranged in the contact socket (14) and thereby an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved and wherein a resetting of the clamping is provided by the change in the shape or rigidity of the adjusting element made of shape memory material (4) during cooling.

Device for clamping connectors according to Claim 1 , characterized in that the contact socket (14) of the plug socket (13) has a pocket-shaped recess (18) in which a radially displaceable wedge-shaped clamping element (21), an axially displaceable wedge-shaped adjusting element (20) and an adjusting element made of shape memory material (4) are arranged, wherein the wedge-shaped adjusting element (20) is coupled to the adjusting element made of shape memory material (4), wherein the adjusting element made of shape memory material (4) changes its shape or its rigidity upon heating, such that by the axial displacement of the wedge-shaped adjusting element (20), the wedge-shaped clamping element (21) presses radially against the contact pin (2) arranged in the contact socket (14) and thereby an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved and wherein a return of the clamping is achieved by the return spring acting against the wedge-shaped adjusting element (20). (22) and by changing the shape or stiffness of the adjusting element made of shape memory material (4) during cooling.

Device for clamping connectors according to Claim 1 , characterized in that the contact socket (14) of the plug socket (13) is designed as a slotted conical sleeve (23), wherein on the outside of the conical sleeve (23) an axially displaceable annular clamping element (24) with a conical surface arranged equivalently thereto is provided, which is coupled to an adjusting element made of shape memory material (4), wherein the adjusting element made of shape memory material (4) changes its shape or its rigidity when heated, such that the displacement of the annular clamping element (24) presses the conical sleeve (23) against the contact pin (2) and an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved and wherein a resetting of the clamping is provided by the return spring (22) acting against the annular clamping element (24) and by the change in the shape or rigidity of the adjusting element made of shape memory material (4) when cooling.

Device for clamping connectors according to Claim 1 , characterized in that the contact socket (14) of the plug socket (13) is designed as a slotted sleeve (25) which has a bead or a shoulder and on the outside of which an axially displaceable annular clamping element (24) is provided which is coupled to an adjusting element made of shape memory material (4), wherein the adjusting element made of shape memory material (4) changes its shape or its rigidity when heated in such a way that the displacement of the annular clamping element (24) over the bead presses the sleeve (25) against the contact pin (2) and thereby an increase in the clamping and contact force of the plug connection can be achieved and wherein a reset of the clamping is provided by the return spring (22) acting against the clamping element (24) and by the change in the shape or rigidity of the clamping element made of shape memory material (4) during cooling.

Device for clamping connectors according to Claim 1 , characterized in that the clamping or adjusting force provided by the adjusting elements made of shape memory material (4) can be generated either by thermal activation or by means of the temperature-dependent change in the pseudoelastic behavior.