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DE102021003410A1 - Electrical plug connection - Google Patents

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DE102021003410A1
DE102021003410A1 DE102021003410.4A DE102021003410A DE102021003410A1 DE 102021003410 A1 DE102021003410 A1 DE 102021003410A1 DE 102021003410 A DE102021003410 A DE 102021003410A DE 102021003410 A1 DE102021003410 A1 DE 102021003410A1
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    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02Contact members
    • H01R13/15Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure
    • H01R13/17Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure with spring member on the pin
    • HELECTRICITY
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    • H01R13/193Means for increasing contact pressure at the end of engagement of coupling part, e.g. zero insertion force or no friction

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  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Die Erfindung ist eine Steckverbindung mit einer Kontaktbuchse (1) und einem Kontaktstift (2) mit einem Ring (3), die alle aus dem gleichen Kupfer hergestellt werden. Dadurch wird ab einer Schließkraft von > 10 N ein Kontaktwiderstand von < 0,03 mOhm erreicht. Durch die Schulter (2a) entsteht eine dritte Kontaktlinie, die die Steckverbindung wesentlich elektrisch verbessert. Durch die Bundschulter (2a) entsteht eine dritte Kontaktlinie. Die Steckverbindung ist skalierbar.The invention is a plug connection with a contact socket (1) and a contact pin (2) with a ring (3), all of which are made from the same copper. As a result, a contact resistance of < 0.03 mOhm is achieved from a closing force of > 10 N. The shoulder (2a) creates a third contact line, which significantly improves the electrical connection. A third contact line is created by the collar shoulder (2a). The connector is scalable.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electrical plug connection according to the preamble of claim 1.

Für die Übertragung von insbesondere hohen Strömen ist der Kontaktwiderstand von maßgebender Bedeutung. Die Schnittstellen für die Verbindung von Stromquellenüber Leitungen hin zum Verbraucher werden meist über lösbare Verbindungen hergestellt. Es ist ein möglichst niedriger Übergangswiderstand notwendig, um an diesen Verbindungen wenig Energie zu verbrauchen. Ferner ist für ein wiederholtes Verbinden und Lösen der Trennstellen die Beschädigung der Kontaktflächen eine Ursache für einen undefinierten Kontaktwiderstand. Federnde Kontakte haben dann noch den Nachteil, dass durch Erwärmung der Kontaktstelle die Federkraft negativ beeinflusst wird und die Kontaktanpresskraft nachlässt. Somit unterliegen diese elektrischen Verbindungen entgegenwirkenden Eigenschaften und Ursachen, wie z. B. einer hohen Federkraft die beim Zusammenstecken dann die Kontaktfläche beschädigen.The contact resistance is of decisive importance for the transmission of high currents in particular. The interfaces for connecting power sources via lines to the consumer are usually made using detachable connections. A contact resistance that is as low as possible is necessary in order to consume little energy at these connections. Furthermore, damage to the contact surfaces is a cause of undefined contact resistance for repeated connection and disconnection of the separation points. Spring-loaded contacts then have the disadvantage that the spring force is negatively influenced by heating the contact point and the contact pressure force decreases. Thus, these electrical connections are subject to adverse properties and causes such as B. a high spring force which then damage the contact surface when plugged together.

In der DE 102013018065A1 ist eine Verbindungstechnik beschrieben, die einen Kontaktstift steckkraftlos durch eine Federkombination in eine Kontaktbuchse fügen lässt. Eine elektrische Verbindung entsteht erst dann, wenn eine Druckfeder durch axiale Krafteinwirkung und ein damit verbundenes Zusammendrücken der Druckfeder eine Kontaktfeder oder einzelne Kontaktfederringe aufspreizt. Damit wird deren Außendurchmesser vergrößert und eine Berührung der Kontaktfeder zur Innenwand der Kontaktbuchse hergestellt. Somit entsteht über die Berührungslinien der Kontaktfeder nach außen und einer zweiten Berührungslinie nach innen zum Kontaktstift eine berührende Verbindung vom Kontaktstift zur Kontaktbuchse. Diese mehrstufige Kontaktierung zur elektrischen Stromübertragung steht in Abhängigkeit der Maßgenauigkeit von Kontaktfeder und Druckfeder und im Besonderen der gratfreien Federenden, die eine umlaufende Linienberührung verhindern können. Die Vormontage der Druckfeder mit der Kontaktfeder ist für eine Großserienfertigung machbar.In the DE 102013018065A1 describes a connection technology that allows a contact pin to be inserted into a contact socket without insertion force using a combination of springs. An electrical connection is only established when a compression spring spreads open a contact spring or individual contact spring rings as a result of the action of an axial force and the compression of the compression spring associated therewith. This increases the outer diameter of the contact spring and makes contact between the contact spring and the inner wall of the contact socket. This creates a touching connection from the contact pin to the contact socket via the contact lines of the contact spring to the outside and a second contact line to the inside to the contact pin. This multi-stage contacting for electrical power transmission is dependent on the dimensional accuracy of the contact spring and pressure spring and in particular the burr-free spring ends, which can prevent circumferential line contact. The pre-assembly of the compression spring with the contact spring is feasible for mass production.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steckverbindung schaffen, bei der die eingangs beschriebenen Nachteile behoben sind und ein möglichst niedriger Übergangswiderstand erreicht wird. Ebenso soll die Herstellbarkeit einfach, bei bescheidener Genauigkeit und Präzision möglich sein.The object of the present invention is to provide a plug connection in which the disadvantages described above are eliminated and the lowest possible contact resistance is achieved. Likewise, the manufacturability should be simple, possible with modest accuracy and precision.

Diese Aufgabe wird durch Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by features of claim 1.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further expedient and advantageous configurations of the invention emerge from the dependent claims.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

  • 1 einen Längsschnitt durch Kontaktstift im gesteckten Zustand.
The invention is explained in more detail with reference to drawings. Show it
  • 1 a longitudinal section through the contact pin when plugged in.

In 1 ist ein elektrischer Kontaktring 3 gezeigt, der als ein Kupfer- oder versilberter Ring hergestellt wird und auf einem Kontaktstift 2 montiert ist. Der Kontaktstift 2 weist eine Nut x auf, in welcher der Ring 3 liegt. Man kann diesen Kontakt nach der DE 10 2017 007 091.1 herstellen.In 1 An electrical contact ring 3 is shown which is manufactured as a copper or silver plated ring and mounted on a contact pin 2 . The contact pin 2 has a groove x in which the ring 3 lies. You can contact this after the EN 10 2017 007 091.1.

Die Funktionen von Buchse, Ring oder Stift und das jeweilige Gegenstück können in drei Teile, nämlich der Buchse 1, dem Ring 3 und dem Stift 2, aufgeteilt werden, die sowohl gemeinsam als auch unabhängig voneinander funktionieren.The functions of socket, ring or pin and their counterpart can be divided into three parts, namely socket 1, ring 3 and pin 2, which function both together and independently.

Die Kontaktbuchse wird dadurch wesentlich einfacher in der Herstellung und kann aus jedem leitenden, vorzugsweise verformbaren Werkstoff, wie Kupfer, Aluminium, Messing u. a. hergestellt werden, da keine federnde Funktion nötig ist.This makes the contact socket much easier to manufacture and can be made of any conductive, preferably malleable, material such as copper, aluminium, brass, etc. be made, since no resilient function is necessary.

Der Kontakt besteht aus einem versilberten Ring 3 und wird vom Kontaktstift 2 in die Buchse 1 gedrückt, wie 1 zeigt.The contact consists of a silver-plated ring 3 and is pressed into the socket 1 by the contact pin 2, like 1 shows.

Der Druck von 15 N oder höher kann durch die Abmessungen des Ringdrahtes beliebig dimensioniert werden. Das Ringmaterial kann Kupfer versilbert, oder ein anderes elektrisch leitfähiges Material sein. Mit Kupferstift/Buchse und versilbertem Ring wird eine elektrische Leitfähigkeit von K (Kappa) = 58 erreicht, was für Steckverbinder technisch einmalig ist.The pressure of 15 N or higher can be dimensioned as required by the dimensions of the ring wire. The ring material can be silver-plated copper or another electrically conductive material. With a copper pin/socket and silver-plated ring, an electrical conductivity of K (kappa) = 58 is achieved, which is technically unique for connectors.

Die axiale Bewegung des Kontaktstiftes 2 kann durch die konische Steigung 5 von 20 ° in der Kontaktbuchse 1 dimensioniert werden. Dadurch wird die Kraft am Ring optimal verdreifacht.The axial movement of the contact pin 2 can be dimensioned by the conical pitch 5 of 20° in the contact socket 1. This optimally triples the force on the ring.

Dieser Weg ergibt eine einstellbare Druckkraft von 10 - 25 N, die ausreicht, den optimalen Kontaktwiderstand von weniger als 0,03 mOhm zu erreichen.This way results in an adjustable compressive force of 10 - 25 N, which is sufficient to achieve the optimal contact resistance of less than 0.03 mOhm.

Die Erfindung beschreibt die Technik, wie der Ringkontakt 3 montiert werden kann um eine hohe Kontaktkraft und dadurch ein niedrigen Kontaktwiderstand zu erreichen.The invention describes the technology of how the ring contact 3 can be mounted in order to achieve a high contact force and thus a low contact resistance.

Der Kontaktstift 2 mit dem Ringkontakt 3 wird in eine Kontaktbuchse 1 ohne Steckkraft eingesteckt. Die Kontaktkraft entsteht durch das Verriegeln der Steckverbindung, wie 1 zeigt.The contact pin 2 with the ring contact 3 is inserted into a contact socket 1 without insertion force. The contact force is created by the locking of the connector, such as 1 shows.

Diese drei Teile, Kontaktstift 2, Kontaktbuchse 1 und Ring 3 können Kupfer blank, versilbert, oder anderen Materialien sein wodurch die elektrische Leitfähigkeit optimiert wird.These three parts, contact pin 2, contact socket 1 and ring 3 can be bare copper, silver-plated or other materials, which optimizes the electrical conductivity.

Der Ringkontakt 3 wird auf dem Kontaktstift 2 montiert, oder kann auch in der Kontaktbuchse 1 montiert sein.The ring contact 3 is mounted on the contact pin 2, or can also be mounted in the contact socket 1.

Der Kontaktstift 2 und die Kontaktbuchse 1 können mit Lötanschluss, Crimpanschluss, oder anderen Anschlusstechniken an Kabel angeschlossen werden.The contact pin 2 and the contact socket 1 can be connected to cables with a solder connection, crimp connection or other connection techniques.

Da die Steck- und Ziehkräfte nahe Null sind, können hochpolige Steckverbinder, hergestellt werden, deren Polzahl nur durch die aufzubringende Schließkraft des Steckverbinders begrenzt wird. Dadurch entsteht ein Kontakt zwischen allen drei Teilen 1 zu 3 und 3 zu 2.Since the insertion and withdrawal forces are almost zero, high-pole connectors can be manufactured whose number of poles is only limited by the closing force to be applied to the connector. This creates contact between all three parts 1 to 3 and 3 to 2.

Der wichtigste Vorteil gegenüber heutigen Kontakten mit Schlitzbuchsen, mit Reibung ist der Ring 3. Wird dieser exakt geführt, kann dadurch ein geringer Steckweg von weniger als 0,2 mm erreicht werden.The most important advantage compared to today's contacts with slotted sockets, with friction, is the ring 3. If this is guided precisely, a small insertion distance of less than 0.2 mm can be achieved.

Alle drei Teile, Kontaktstift 2, Kontaktbuchse 1 und Ring 3 haben eine elektrische Funktion und sind deshalb aus gut leitendem Material hergestellt.All three parts, contact pin 2, contact socket 1 and ring 3 have an electrical function and are therefore made of highly conductive material.

Der Kontaktstift 2 hat eine Nut, die den Ring 3 verliersicher macht und den Ring in die Kontaktbuchse 1 und den Konus 9 schiebt. Der Konus 9 hat 20 °. Der Kontaktstift 2 hat einen Bund X, der durch den Ring 3 axial kontaktiert wird und dadurch eine dritte, weitere Kontaktlinie bildet, die die Kontaktflächen an Kontaktstift 2 und Kontaktbuchse 3 nahezu gleich groß macht.The contact pin 2 has a groove that makes the ring 3 captive and pushes the ring into the contact socket 1 and the cone 9. The cone 9 has 20°. The contact pin 2 has a collar X, which is contacted axially by the ring 3 and thereby forms a third, further contact line, which makes the contact surfaces on the contact pin 2 and contact socket 3 almost the same size.

Der Federweg ist exakt zu dimensionieren, wodurch auch die Federkraft und der Kontaktwiderstand exakt einstellbar werden. Das Kontaktsystem ist mit sehr geringer innerer Reibung und sehr kleinen Wegen herstellbar.The spring deflection must be dimensioned exactly, which means that the spring force and the contact resistance can also be precisely adjusted. The contact system can be produced with very little internal friction and very small distances.

Bei Kontakten mit einem Stiftdurchmesser von > 10 mm und einem Federdrahtdurchmesser von > 1 mm kann der Weg des Rings 3 radial erhöht werden. Der Weg des Rings bestimmt auch den Verschlussweg des Bojonett- oder anderer Verschlüsse.In the case of contacts with a pin diameter of >10 mm and a spring wire diameter of >1 mm, the path of the ring 3 can be increased radially. The path of the ring also determines the locking path of the bayonet or other clasps.

Das Kontaktsystem ist skalierbar.The contact system is scalable.

BezugszeichenlisteReference List

11
Kontaktbuchsecontact socket
22
Kontaktstiftcontact pin
2 a2 a
Bundschulter am Kontaktstift (Planfläche)Collar shoulder on the contact pin (flat surface)
33
Kontaktringcontact ring
3 a3 a
Berührungslinie von Ring 3 zur Nut 7Contact line from ring 3 to groove 7
3 b3 b
Berührungslinie von Ring 3 zur Kontaktbuchse 1Line of contact from ring 3 to contact socket 1
3 c3 c
Berührungslinie von Ring 3 zur Schulter 2 a am KontaktstiftLine of contact between ring 3 and shoulder 2a on the contact pin
44
Führungsabschnitt Kontaktstift 2 zur Kontaktbuchse 1Guide section of contact pin 2 to contact socket 1
55
Konus in der Kontaktbuchse 1Cone in contact socket 1
66
Führungsabschnitt 2 Kontaktstift zur KontaktbuchseGuide section 2 contact pin to contact socket
77
Nut zur Verliersicherung des Rings 3 auf dem Kontaktstift 2Groove for securing the ring 3 on the contact pin 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102013018065 A1 [0003]DE 102013018065 A1 [0003]
  • DE 102017 [0008]DE 102017 [0008]

Claims (6)

Elektrische Steckverbindung mit einer Kontaktbuchse (1) und einem Kontaktstift (2) dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (2) einen Ring (3) und eine Schulter (2a) aufweist. Der Ring (3) liegt in einer Nut (7) verliersicher. Durch die Bundschulter (2a) entsteht eine dritte Kontaktlinie und die drei Teile (1, 2, 3) bestehen aus dem gleichen Material, z. B. Kupfer.Electrical plug connection with a contact socket (1) and a contact pin (2) , characterized in that the contact pin (2) has a ring (3) and a shoulder (2a). The ring (3) lies captively in a groove (7). The collar shoulder (2a) creates a third contact line and the three parts (1, 2, 3) are made of the same material, e.g. e.g. copper. Steckverbindung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkräfte durch die Steigung des Konus (5) in der Kontaktbuchse (1) dosierbar sind.connector after claim 1 . characterized in that the contact forces can be metered by the slope of the cone (5) in the contact socket (1). Steckverbindung nach Anspruch 1. und 2. dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (3) und die Kontaktbuchse (1) über den Kontaktstift elektrisch verbunden werden.connector after claim 1 . and 2. characterized in that the ring (3) and the contact socket (1) are electrically connected via the contact pin. Steckverbindung nach Anspruch 1. bis 3. dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte mit dem Gehäuse verriegelbar sind.connector after claim 1 . to 3. characterized in that the contacts can be locked to the housing. Steckverbindung nach Anspruch 1. bis 4. dadurch gekennzeichnet, dass die Wege beim Stecken, Ziehen und Kontaktieren durch die Steigung des Konus (5) der Kontaktbuchse (1) und den Bund (2) des Kontaktstiftes (2) dimensioniert werden.connector after claim 1 . to 4 , characterized in that the paths when plugging, pulling and contacting are dimensioned by the slope of the cone (5) of the contact socket (1) and the collar (2) of the contact pin (2). Steckverbindung nach Anspruch 1. bis 5. dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (1) und der Stift (2) aus Kupfer und der Kontaktring (3) aus 5 um versilbertem Kupfer bestehen, was den elektrischen Leitwert K < 58 ergibt.connector after claim 1 . to 5. characterized in that the socket (1) and the pin (2) are made of copper and the contact ring (3) are made of 5 μm silver-plated copper, resulting in the electrical conductivity K <58.
DE102021003410.4A 2021-07-03 2021-07-03 Electrical plug connection Withdrawn DE102021003410A1 (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017C (en)
DE102013018065A1 (en) 2013-06-04 2014-12-04 Linde Aktiengesellschaft Process for gas metal arc welding

Patent Citations (2)

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DE102017C (en)
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