DE29911558U1 - Contact element with a housing in which at least one contact spring is held - Google Patents
Contact element with a housing in which at least one contact spring is heldInfo
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Description
Kontaktelement mit einem Gehäuse, in dem mindestens eine Kontaktfeder gehalten ist.Contact element with a housing in which at least one contact spring is held.
Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.The invention relates to a contact element according to the preamble of claim 1.
Kontaktfedern aus elektrisch leitendem Material werden in der Elektrotechnik und &iacgr;&ogr; Elektronik in vielfältiger Weise zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen zwei Bauteilen benutzt. Hierbei werden sie beispielsweise auf einem Teil ihrer Länge mittels eines anderen Bauteils oder in einem Gehäuse gehalten, wogegen der verbleibende Teil der Gesamtlänge oder eines Abschnitts davon in räumlichen und damit elektrischen Kontakt mit einem Gegenkontaktelement kommt. Die grundlegende technische Anforderung an solche elektrische Kontakte besteht in der Zuverlässigkeit der Kontaktherstellung insbesondere auch unter wechselnden äußeren Bedingungen wie Temperatur oder auch dynamischer Beanspruchung beispielsweise durch Vibrationen, Erschütterungen oder Schwingungen sonstiger Natur: Bei allen diesen Betriebszuständen soll der einmal hergestellte Kontakt zuverlässig erhalten bleiben, es sollen keine Kontaktunterbrechungen oder sonstige Beeinträchtigungen auftreten, die die Funktion der über die Kontakte hergestellten elektrischen Verbindungen und damit der von diesen betriebenen Bauteile beeinträchtigen könnten. Die Zuverlässigkeit von Kontakten ist daher ein wesentliches Merkmal der Zuverlässigkeit und Lebensdauer von elektrischen Geräten überhaupt.Contact springs made of electrically conductive material are used in many different ways in electrical engineering and electronics to create an electrical contact between two components. For example, they are held over part of their length by another component or in a housing, while the remaining part of the total length or a section thereof comes into spatial and thus electrical contact with a mating contact element. The basic technical requirement for such electrical contacts is the reliability of the contact establishment, particularly under changing external conditions such as temperature or dynamic stress, for example due to vibrations, shocks or oscillations of another nature: In all of these operating states, the contact once established should be reliably maintained, and there should be no contact interruptions or other impairments that could impair the function of the electrical connections established via the contacts and thus of the components operated by them. The reliability of contacts is therefore an essential feature of the reliability and service life of electrical devices in general.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kontaktfeder so in einem Gehäuse zu halten, daß das beschriebene "Kontaktverhalten" unter einem großen Toleranzbereich verschiedenster Umweltbedingungen auch mit im wesentlichen gleichen elektrischen Eigenschaften erhalten bleibt.The object of the invention is to hold a contact spring in a housing in such a way that the described "contact behavior" is maintained under a wide tolerance range of different environmental conditions even with essentially the same electrical properties.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved according to the characterizing part of patent claim 1.
Der Grundgedanke der Erfindung ist folglich darin zu sehen, daß der Endabschnitt der Kontaktfeder, der in sein Gehäuse zurückgebogen ist, mit einer Gleitfläche im Gehäuse zusammenwirkt und zwar derart, daß die Kontaktkraft über einen weiten Bereich des Federwegs einen vorgebbaren Verlauf annimmt, insbesondere innerhalb vorgegebener Toleranzen bleibt. Dies bedeutet, daß auch bei thermischen Beanspruchungen der benachbarten Bauteile oder auch bei mechanischen Beanspruchungen wie Erschütterungen, die beide zu einer Änderung des Abstandes zwischen dem Gehäuse der Kontaktfeder einerseits und dem Gegenkontaktelement führen können, solche Abstandsschwankungen bei Erhalt im wesentlichen der gleichen Kontaktkraft und damit der gleichen mechanischen und elektrischen Eigenschaften durch die Federwirkung der Kontaktfeder ausgeglichen werden.The basic idea of the invention is therefore that the end section of the contact spring, which is bent back into its housing, interacts with a sliding surface in the housing in such a way that the contact force assumes a predeterminable course over a wide range of the spring travel, in particular remains within specified tolerances. This means that even in the case of thermal stresses on the adjacent components or mechanical stresses such as vibrations, both of which can lead to a change in the distance between the housing of the contact spring on the one hand and the counter contact element, such distance fluctuations are compensated for by the spring effect of the contact spring while maintaining essentially the same contact force and thus the same mechanical and electrical properties.
Ein weiterer Vorteil dieser Eigenschaft besteht darin, daß auch bereits bei der Montage von Gehäuse mit Kontaktfeder einerseits und dem entsprechenden Bauteil mit dem Gegenkontaktelement Abstandstoleranzen in Kauf genommen werden können, ohne daß die Qualität der Kontaktierung dadurch leidet.A further advantage of this property is that spacing tolerances can be accepted during assembly of the housing with contact spring on the one hand and the corresponding component with the counter contact element on the other, without the quality of the contact being affected.
Über die Orientierung und Formgebung der Gleitfläche im Gehäuse lassen sich auf einfachste Art verschiedene Kontaktkraftkennlinien erzielen, wobei insbesondere der Neigungswinkel der Gleitfläche relativ zur Kontaktfläche des Gegenkontaktelements ein wesentlicher Parameter ist.Different contact force characteristics can be achieved in a very simple way by orienting and shaping the sliding surface in the housing, whereby the angle of inclination of the sliding surface relative to the contact surface of the counter contact element is an important parameter.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further advantageous embodiments of the solution according to the invention emerge from the subclaims.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:A preferred embodiment will now be explained in more detail with reference to the drawings. They show:
Figur 1: Eine perspektivische Darstellung eines Kontaktelements, bei dem in einem Gehäuse sechs Kontaktfedern untergebracht sind,Figure 1: A perspective view of a contact element in which six contact springs are housed in a housing,
Figur 2: Einen Vertikalschnitt durch die Mittelebene einer der in Figur 1 dargestellten Kontaktfedern mit dem umgebenden Gehäuse, mit einer ebenen Gleitfläche bei Herstellung des Kontaktes,Figure 2: A vertical section through the center plane of one of the contact springs shown in Figure 1 with the surrounding housing, with a flat sliding surface when making the contact,
Figur 3: eine Darstellung gemäß Figur 2 mit dem Endabschnitt der Kontaktfeder auf der Gleitfläche,Figure 3: a representation according to Figure 2 with the end section of the contact spring on the sliding surface,
Figur 4: ein Funktionsdiagramm der Kontaktkraftcharakteristik gegenüber dem Federweg, undFigure 4: a functional diagram of the contact force characteristic versus the spring travel, and
Figur 5,6: Schnittdarstellungen entsprechend Figur 2 und 3, mit einem Gehäuse mit gekrümmter Gleitfläche für den Endabschnitt der Kontaktfeder.Figure 5,6: Sectional views corresponding to Figures 2 and 3, with a housing with a curved sliding surface for the end section of the contact spring.
Bei beiden dargestellten Ausführungsbeispielen ist der eine Endabschnitt einer Kontaktfeder 20 innerhalb eines Gehäuses 10 auf übliche Art und Weise fixiert, wogegen der freie Abschnitt so abgebogen ist, daß er einerseits über einen Teil seiner Länge aus dem Gehäuse herausragt und dort zur Kontaktherstellung dient, andererseits aber mit einem Endabschnitt 21 wieder in das Gehäuse zurückgeführt ist, wo er mit einer Gleitfläche 11 zusammenarbeitet, sobald der Abstand D zwischen der Offnungsfläche des Gehäuses 10 einerseits und der Kontaktfläche 31 eines Gegenkontaktelements 30 einen bestimmten Wert unterschreitet. Beim in Figur 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist die Gleitfläche 11 um einen Winkel &agr; gegenüber der Normalen N zur Kontaktfläche 31 geneigt und es ist eine Funktionsposition dargestellt, bei der der Mittelabschnitt 22 der Kontaktfeder mit seinem Scheitel gerade die Kontaktfläche 31 berührt, d.h., der Federweg S ist gleich Null und dementsprechend ist die von der Feder auf das Gegenkontaktelement 30 ausgeübte Federkraft F ebenfalls gleich Null, d.h. wir befinden uns in der grafischen Darstellung der Figur 4 im Koordinatenursprung F= FO / S=SO. Dementsprechend beträgt der Abstand D zwischen Kontaktfläche 31 und entsprechender Gegenfläche des Gehäuses 10 D=DO.In both embodiments shown, one end section of a contact spring 20 is fixed within a housing 10 in the usual way, whereas the free section is bent so that on the one hand it projects over part of its length from the housing and is used there to make contact, but on the other hand it is led back into the housing with an end section 21, where it cooperates with a sliding surface 11 as soon as the distance D between the opening surface of the housing 10 on the one hand and the contact surface 31 of a mating contact element 30 falls below a certain value. In the first embodiment shown in Figure 2, the sliding surface 11 is bent by an angle α inclined relative to the normal N to the contact surface 31 and a functional position is shown in which the middle section 22 of the contact spring with its apex just touches the contact surface 31, i.e. the spring travel S is zero and accordingly the spring force F exerted by the spring on the counter contact element 30 is also zero, i.e. in the graphic representation of Figure 4 we are at the coordinate origin F=FO / S=SO. Accordingly, the distance D between the contact surface 31 and the corresponding counter surface of the housing 10 is D=DO.
Wird der Abstand D verringert (D<DO), wenn das Gehäuse 10 mit der Feder näher an das Gegenkontaktelement 30 herangeführt wird, so verschiebt sich der Mittelabschnitt 22 einerseits in der Kontaktfläche 31, andererseits wird der Endabschnitt 21 der Kon-If the distance D is reduced (D<DO) when the housing 10 with the spring is brought closer to the counter contact element 30, the middle section 22 is displaced on the one hand in the contact surface 31, and on the other hand the end section 21 of the contact
taktfeder 20 in Richtung zur Gleitfläche 11 hin gedrückt, bis er nach einem Federweg S1 (Figur 4) die Gleitfläche 11 kontaktiert. In diesem Zustand (in den Figuren 2 und 3 nicht dargestellt) übt die Kontaktfeder 20 auf das Gegenkontaktelement 30 eine Federkraft F1 aus.contact spring 20 is pressed in the direction of the sliding surface 11 until it contacts the sliding surface 11 after a spring travel S1 (Figure 4). In this state (not shown in Figures 2 and 3), the contact spring 20 exerts a spring force F1 on the counter-contact element 30.
Mit der weiteren Verringerung des Abstandes zwischen Gehäuse 10 und Gegenkontaktelement 30 ändert sich durch die Kraftbeaufschlagung des Endabschnitts 21 durch die Gleitfläche 11 das Federverhalten der Feder in dem Sinne, daß die Federkraft F bei Durchlaufen des restlichen Federweges &Dgr; S bis zum Wert S2 nur noch geringfügig &iacgr;&ogr; um einen Wert &Dgr; F = F2 - F1 zunimmt, wie dies in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist.As the distance between the housing 10 and the counter-contact element 30 is further reduced, the spring behavior of the spring changes due to the force applied to the end section 21 by the sliding surface 11 in such a way that the spring force F only increases slightly by a value Δ F = F2 - F1 when passing through the remaining spring travel Δ S up to the value S2, as is shown in Figures 3 and 4.
Wählt man nun einen "Arbeitspunkt" A etwa im Mittelbereich zwischen diesen beiden Abschnitten des Federweges S, so führt eine Abweichung im Federweg (verursacht durch eine Schwankung des Abstandes D) nur zu geringfügiger Änderung der Federkraft F im Bereich F21, d.h., die "steile" Federkennlinie der Figur 4 drückt nichts anderes aus als eine weitgehende Unempfindlichkeit der Federkraft und damit auch des elektrischen Kontaktes gegenüber Schwankungen des Abstandes D und den dadurch hervorgerufenen Schwankungen des Federweges S. Auch abrupte Veränderungen des Abstandes D, wie sie beispielsweise im KFZ-Bereich durch Vibrationen oder Beschleunigungen auftreten können, werden durch diese Federcharakteristik sicher ausgeglichen. If one now selects an "operating point" A approximately in the middle area between these two sections of the spring travel S, a deviation in the spring travel (caused by a fluctuation in the distance D) only leads to a slight change in the spring force F in the area F2 1 , i.e. the "steep" spring characteristic curve in Figure 4 expresses nothing other than a largely insensitivity of the spring force and thus also of the electrical contact to fluctuations in the distance D and the fluctuations in the spring travel S caused by this. Even abrupt changes in the distance D, such as can occur in the automotive sector due to vibrations or accelerations, are reliably compensated by this spring characteristic.
Der absolute Wert der Federkraft kann darüber hinaus in üblicher Weise noch durch die Gestaltung der Kontaktfeder selbst, insbesondere deren Querschnitte im federnden Bereich,sowie die Anordnung und Formgebung des Mittelabschnittes als Kontaktbereich eingestellt werden, aber auch die Gleitfläche selbst kann durch Vorgabe ihrer räumlichen Gestaltung und/oder ihrer Werkstoffauswahl eine Festlegung der Federkennlinie ermöglichen.Auch kann ein bestimmter Reibungskoeffizient zwischen Kontaktfeder 20 und Gleitfläche 11 vorgegeben werden, der in eine gewisse "Trägheit" oder Dämpfung beim dynamischen Verhalten der Kontaktfeder erzeugt, die im Sinne eines Toleranzausgleichs hier durchaus erwünscht ist und beispielsweise die Neigung der Kontaktfeder zu Schwingungen in ihrem Resonanzbereich verringert.The absolute value of the spring force can also be set in the usual way by the design of the contact spring itself, in particular its cross-sections in the spring area, as well as the arrangement and shape of the middle section as the contact area, but the sliding surface itself can also enable the spring characteristic curve to be determined by specifying its spatial design and/or its material selection. A certain coefficient of friction between the contact spring 20 and the sliding surface 11 can also be specified, which produces a certain "inertia" or damping in the dynamic behavior of the contact spring, which is definitely desirable here in the sense of tolerance compensation and, for example, reduces the tendency of the contact spring to oscillate in its resonance range.
it «· ·· Hi»» ·* ·♦ it «· ·· Hi»» ·* ·♦
Die Figuren 5 und 6 zeigen ergänzend ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die Gleitfläche 11' nicht mit konstantem Winkel gegenüber der Normalen N geneigt ist, sondern mit einem Winkel &agr;', der zwischen zwei Endwerten al und cx2 sich mit zunehmender Eintauchtiefe des Endabschnittes der Feder vergrößert. Hierdurch kann ebenfalls eine Einstellung oder Vorgabe der Federcharakteristik erfolgen.Figures 5 and 6 additionally show a second embodiment in which the sliding surface 11' is not inclined at a constant angle to the normal N, but at an angle α' which increases between two end values a1 and cx2 with increasing immersion depth of the end section of the spring. This can also be used to adjust or specify the spring characteristics.
Bei den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen arbeiten blattfederähnliche Kontaktfedern mit einer ebenen Kontaktfläche eines Gegenkontaktelements zusammen; die Erfindung kann jedoch auch ohne weiteres Anwendung finden, wenn beispielsweise eine (oder mehrere) entsprechend geformte Kontaktfedern radial über die Innenwandung einer Steckerbuchse verteilt sind; das Gegenkontaktelement ist dann ein Steckerelement oder Pin eines zugehörigen Steckers. Auch bei solchen konstruktiv abweichenden Realisierungen eines Kontaktelementes läßt sich das wesentliche Merkmal der Erfindung, das Zusammenwirken der Kontaktfeder mit einer Gleitfläche im Gehäuse, vorteilhaft umsetzen.In the two embodiments shown, leaf spring-like contact springs work together with a flat contact surface of a counter-contact element; however, the invention can also be used without any problems if, for example, one (or more) correspondingly shaped contact springs are distributed radially over the inner wall of a plug socket; the counter-contact element is then a plug element or pin of an associated plug. Even with such structurally different implementations of a contact element, the essential feature of the invention, the interaction of the contact spring with a sliding surface in the housing, can be advantageously implemented.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29911558U DE29911558U1 (en) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | Contact element with a housing in which at least one contact spring is held |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29911558U DE29911558U1 (en) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | Contact element with a housing in which at least one contact spring is held |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29911558U1 true DE29911558U1 (en) | 1999-09-09 |
Family
ID=8075607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29911558U Expired - Lifetime DE29911558U1 (en) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | Contact element with a housing in which at least one contact spring is held |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29911558U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1160926A1 (en) * | 2000-06-02 | 2001-12-05 | AMPHENOL-TUCHEL ELECTRONICS GmbH | Contact for receiving in a contactcarrier and corresponding contactcarrier |
-
1999
- 1999-07-02 DE DE29911558U patent/DE29911558U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1160926A1 (en) * | 2000-06-02 | 2001-12-05 | AMPHENOL-TUCHEL ELECTRONICS GmbH | Contact for receiving in a contactcarrier and corresponding contactcarrier |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19991014 |
|
| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20030201 |