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EP2537209A1 - Hochstromkontaktelement - Google Patents

Hochstromkontaktelement

Info

Publication number
EP2537209A1
EP2537209A1 EP10784695A EP10784695A EP2537209A1 EP 2537209 A1 EP2537209 A1 EP 2537209A1 EP 10784695 A EP10784695 A EP 10784695A EP 10784695 A EP10784695 A EP 10784695A EP 2537209 A1 EP2537209 A1 EP 2537209A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact element
current contact
high current
electrical
metal layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10784695A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Langhoff
Michael Knödler
Till Beck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Original Assignee
Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amphenol Tuchel Electronics GmbH filed Critical Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Publication of EP2537209A1 publication Critical patent/EP2537209A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/193—Means for increasing contact pressure at the end of engagement of coupling part, e.g. zero insertion force or no friction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/10—Sockets for co-operation with pins or blades
    • H01R13/11—Resilient sockets
    • H01R13/111—Resilient sockets co-operating with pins having a circular transverse section

Definitions

  • the present invention relates to an electrical
  • Such high current contact elements are, for example, i n
  • Hybrid drives used.
  • the invention is therefore based on the object, an easy to
  • the invention is based on the idea of increasing the contact force between the high-current contact element and a corresponding mating contact to be contacted by increasing the temperature in order to control the mechanical and / or electrical
  • High current contact element for transmitting current from a, in particular designed as a contact socket counter-contact, current source to one, in particular with the
  • High current contact element and the mating contact in electrical contact bringable, electrical conductor of a pantograph thus serves on the one hand for mechanical connection and on the other hand for electrical contacting of the pantograph with the Stromquel le over a
  • High current contact element is strengthened automatically, is solved in a simple manner existing especially at high temperatures problem of secure contact of the mating contact, which the use of the high current contact element and such electrical connectors at higher temperatures, in particular over 200 ° C and up to 400 ° C, allows.
  • the high current contact element can be provided with Vortei l as a plug, while the mating contact as the plug receiving
  • Embodiment i st also provided the contact socket with the features of the invention of the high current contact element, so that a double effect of the contact reinforcement is given.
  • the mechanical connection is influenced by the contacting force acting on the contact surface and the contact surface and, advantageously, the contact force and / or the contact surface
  • the contact pressure remains substantially constant by simultaneously increasing the contact force and the contact surface. According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the high-current contact element is at
  • Reinforcement of the mechanical connection takes place solely by deformation of the high-current contact element. On an additional suspension for pressing the high current contact element and to ensure the electrical connection can be dispensed with according to the invention.
  • the high-current contact element is integrally formed on a first electrical conductor, in particular
  • the high current contact element is a rolled, in particular roll-clad, preferably formed as a bimetallic strip of metal
  • the high-current contact element can be mass produced in a simple and inexpensive manner.
  • the bi-metal 1 is preferably a bimetallic bimetal, preferably one of those listed in the following technical specification
  • Thermobimetals are particularly preferred are the Thermobimetal le with the abbreviation GCuZ.
  • the inventive embodiment is a thermoplastic resin having the abbreviation GCuZ.
  • Thermobimetals which are derived from TB Ge, with
  • the high-current contact element is not circumferentially closed and / or tubular, in particular in
  • the axial direction is at least partially conical, preferably cylindrical, and more preferably circular cylindrical.
  • High current contact element optimally to the mating contact.
  • the assembly is further facilitated and on the other hand realizes a rising automatically upon deformation of the high current contact element contact surface, so that the current transfer is even better with increasing temperature by the contact surface between the
  • Bimetal lstrei fen with a facing away from the contact surface A first metal l lact from egg nem material with a larger thermal
  • the high-current contact element at least one end extending in the axial direction incisions for, in particular automatic locking of the high-current contact element with the
  • Bimetallic automatically around the counter contact to be contacted by the sections formed by the incisions project beyond the mating contact.
  • an electrical connector comprising a high current contact element according to the above description and a corresponding mating contact is also provided, wherein the
  • High current contact element is an electrical contact and a mechanical connection with the mating contact on a contact surface A of the high-current contact element effecting removablebi LODEN.
  • High current contact element in a deformed state a perspective view of the high current contact element according to Figure 2a, a perspective view of an electrical connector according to the invention described, consisting of the high current contact element and a
  • FIGS. 1 a, 1 b, 2 a and 2 b show a high-current contact element 1, which in the present case comprises an inner, first metal layer 2
  • Aluminum and an outer, second metal layer 3 is formed of copper.
  • the outer metal layer 3 encloses the inner
  • Metal layer 2 over the entire surface and the first metal layer 2 and the second metal layer 3 have a common, extending in the radial direction slot 5, depending on the state of the
  • High current contact element 1 is smaller or larger.
  • the slot 5 is small and extends over a circumferential angle section between 1 ° and 10 °, preferably between 1 ° and 5 °.
  • formed mating contact 20 is used according to Figure 4 and with a contact surface A, which corresponds to the outer surface of the second metal layer 3, is in electrical contact, one over the entire
  • Deformation of the high-current contact element 1 according to Figure 2a is effected by increasing the temperature.
  • the temperature increase is due to the bimetallic property of the thermobimetal formed High current contact element 1 causes, because the inner, first metal ltik 2 has a much higher thermal
  • the first metal layer 2 and the second metal layer 3 are flush at their end faces 6, 7 and according to Figures l b and 2b on the circumference of the first and second metal layer 2, 3 distressed arranged incisions 4, which are due to the bimetallic property of
  • opposite side of the high current contact element 1 may be provided accordingly, so that in both directions with increasing temperature, an additional stabilization of the high-current contact element 1 i n the counter contact 20 takes place.
  • Temperature sensor may be provided on the high-current contact element 1 or integrated in this, in particular between the first metal layer 2 and the second metal layer 3. This is particularly suitable for wear-prone applications such as
  • Mating contact as a high current contact element 1 'ausgebi LET is n and opposite to the high current contact element 1 acting provided in that the position shown in FIG. 2a represents the initial position and the position illustrated in FIG. 1a represents the position deformed at a higher temperature and the contact surface A 'on the inside of the
  • High current contact element 1 ' is arranged.
  • the high-current contact element 1 shown in FIGS. 3 and 4 is provided with a contact terminal 8, to which an electrical conductor or a printed circuit board can be electrically contacted, in particular by
  • the high current contact element 1 consists in this embodiment of a deformation section 9 mi t
  • High current contact element 1 made of one piece i st, here egg nem walzplatt striv, at least partially bimetal leigenschaften having metal lstMail, the manufacture of this high-current contact element 1 is possible in high production speed and extremely low cost in mass production.
  • High-current contact element 1 is characterized by a tapered first section 1 1 in the deformation section 9 and a two th section 1 2, which is gebi as in Figure 3 gebi LENGTHEN with increasing current flow and thus increasing temperature of the
  • High current contact element 1 "facilitates by the first portion 1 1 is arranged in a direction of insertion S of the high current contact element 1".

Landscapes

  • Contacts (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hochstromkontaktelement zur elektrischen Kontaktierung und mechanischen Verbindung des Hochstromkontaktelements mit einem korrespondierenden Gegenkontakt über eine Kontaktfläche A des Hochstromkontaktelements. Die bestehenden technischen Probleme werden gelöst, indem das Hochstromkontaktelement die mechanische Verbindung bei durch Stromfluss steigender Temperatur des Hochstromkontaktelements selbsttätig verstärkend ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist auch eine elektrische Verbindung bestehend aus einem Hochstromkontaktelement und einem Gegenkontakt vorgesehen.

Description

Hochstromkontaktelement
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches
Hochstromkontaktelement gemäß Anspruch 1 sowie einen elektrischen Steckverbinder nach Anspruch 9.
Solche Hochstromkontaktelemente werden beispielsweise i n
Kraftfahrzeugen, insbesondere im Bereich von elektrischen
Hybridantrieben, eingesetzt. Technisches Problem bei der Kontaktierung der mit hohen Strömen arbeitenden Stromspeicher i st die hierbei auftretende Wärme. Wegen der erforderlichen Betriebssicherheit erfolgt die Kontaktierung typischerweise unter Einsatz einer federnden
Komponente, die eine mechanische Anpresskraft erzeugt. Die
Kontaktnormalkraft muss ausreichend groß sein und über die Lebensdauer aufrecht erhalten bleiben, um die Funktionsfähigkeit des Antriebs zu gewährleisten. Die Leistungsfähigkeit der federnden Komponente und damit der Steckverbindung wird durch die thermische Begrenzung der federnden Komponente l imitiert, da bei höheren Temperaturen ein
Erweichen durch Abbau der Eigenspannung stattfindet. Darüber hinaus besteht das technische Problem, dass auf Grund der hohen Ströme beträchtl iche Leitungsquerschnitte vorgesehen werden müssen .
Ein weiteres technisches Problem stellen die beim Betrieb von
Fahrzeugen auftretenden Vi brationen und Stöße dar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein einfach zu
fertigendes, verschleißarmes Hochstromkontaktelement vorzusehen, mit dem eine dauerhafte und sichere elektrische Verbindung insbesondere bei hohen Temperaturen geschaffen wird .
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbi ldungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fal len auch sämtliche
Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den
Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen. Bei
angegebenen Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten
Grenzen l iegende Werte als Grenzwerte offenbart gelten und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.
Der Erfindung l iegt der Gedanke zu Grunde, durch Temperatursteigerung die Kontaktkraft zwischen dem Hochstromkontaktelement und einem korrespondierenden, zu kontaktierenden Gegenkontakt selbstregelnd zu erhöhen, um die mechanischen und/oder elektrischen
Kontakteigenschaften zu verbessern. Das erfindungsgemäße
Hochstromkontaktelement zur Übertragung von Strom von einer, insbesondere einen als Kontaktbuchse ausgebildeten Gegenkontakt umfassenden, Stromquelle zu einem, insbesondere mit dem
Hochstromkontaktelement und dem Gegenkontakt in elektrischen Kontakt bringbaren, elektrischen Leiter eines Stromabnehmers dient damit einerseits zur mechanischen Verbindung und andererseits zur elektrischen Kontaktierung des Stromabnehmers mit der Stromquel le über eine
Kontaktfläche A des Hochstromkontaktelements mit dem Gegenkontakt. Indem die mechanische Verbindung bei durch Stromfluss steigender Temperatur des Hochstromkontaktelements durch das
Hochstromkontaktelement selbsttätig gestärkt wird, wird auf einfache Art und Weise das insbesondere bei hohen Temperaturen bestehende Problem der sicheren Kontaktierung des Gegenkontakts gelöst, was den Einsatz des Hochstromkontaktelements sowie solcher elektrischen Steckverbinder bei höheren Temperaturen, insbesondere über 200°C und bis zu 400°C, ermöglicht.
Das Hochstromkontaktelement kann mit Vortei l als Stecker vorgesehen sein, während der Gegenkontakt als den Stecker aufnehmende
Kontaktbuchse ausgebildet ist. In einer besonders bevorzugten
Ausführungsform i st auch die Kontaktbuchse mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des Hochstromkontaktelements versehen, so dass eine doppelte Wirkung der Kontaktverstärkung gegeben ist.
Die mechanische Verbindung wird durch die an der Kontaktfläche anl iegende Kontaktkraft sowie die Kontaktfläche beeinflusst und mit Vorteil wird die Kontaktkraft und/oder die Kontaktfläche durch
Erwärmung bei Stromfluss vergrößert, so dass bei höherer Temperatur ein immer festerer Kontakt und/oder eine größere Kontaktfläche vorgesehen ist. Eine spezielle Ausführungsform besteht darin, dass der Kontaktdruck durch gleichzeitige Erhöhung der Kontaktkraft und der Kontaktfläche im Wesentlichen konstant bleibt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Hochstromkontaktelement sich bei
Temperaturanstieg selbsttätig in Richtung des Gegenkontakts verformend ausgebildet ist. Es müssen demnach bei dieser Ausführungsform keine gelenkigen Verbindungen geschaffen werden, da die selbsttäti ge
Verstärkung der mechanischen Verbindung allein durch Verformung des Hochstromkontaktelements erfolgt. Auf eine zusätzliche Federung zum Anpressen des Hochstromkontaktelements und zur Sicherstellung der elektrischen Verbindung kann erfindungsgemäß verzichtet werden.
Mit Vortei l i st weiterhin vorgesehen, dass das Hochstromkontaktelement an einem ersten elektrischen Leiter angeformt, insbesondere
angeschweißt, ist. Durch diese Maßnahme wird die Bewegl ichkeit des Hochstromkontaktelements in nur ei ner Richtung erlaubt, so dass die ontaktierung eines der beiden elektrischen Leiter bereits durch
Materialschluss gegeben ist.
Indem das Hochstromkontaktelement ein gerollter, insbesondere walzplattierter, vorzugsweise als Bimetall ausgebildeter, Metallstreifen ist, kann das Hochstromkontaktelement auf einfachste und kostengünstige Art und Weise in Massenfertigung hergestellt werden. Bei dem Bi metal l handelt es sich vorzugsweise um ein Thermobimetall , vorzugsweise eines der in nachfolgender technischer Spezi fikation aufgeführten
Thermobimetalle. Besonders bevorzugt sind die Thermobimetal le mit dem Kurzzeichen GCuZ. Für die erfindungsgemäße Ausgestaltung,
insbesondere bei der Verwendung in hohen Temperaturbereichen zwischen 200°C und 400°C, also bei Leitung hoher Ströme, eignet sich am besten GCuZ6. TECHNISCHE SPEZIFIKATIONEN THERMOBIMETALL
Kurzzeichen Kurzzeichen Linraritätsbe- Anwendungs- Beschreibung " , ' · ' ' · : · ' · '■ G.RAU 0IN1715 • reich ab -20eC - grenze
Ge TB 1577 A bis 200 "C 450 "C Kostengünstiges Thermobimetall (TB) mit guter thermischer
Empfindlichkeit
Ge15 TB 1577 B bis 200 °C 450 °C TB mit gleichen thermischen Eigenschalten wie TB Ge jedoch mit
höherer zulässiger Biegespannung
M TS 20110 bis 200 "C 350 eC Standardthermobimetall mit hoher thermischer Empfindlichkeit
M 80/20 bis 200 °C 350 "C Thermobimetall mit guter thermischer Empfindlichkeit und optimalem elektrischem Widerstand
MS bis 230 °C 350 °C Thermobimetall mit höchster thermischer Empfindlichkeit
G25 TB 1425 bis 200 "C 450 °C
G35 TB 1435 bis 200 °C 450 "C
Thermobimetalle. die sich von TB Ge ableiten, mit
G38 bis 220 °C 450 °C Nickelzwischenlagen und damit abgestuften spezifischen
G 5 bis 200 °C 450 °C elektrischen Widerständen für Anwendungen
mit direkter elektrischer Beheizung
G50 bis 200 °C 450 °C
G55 TB 1555 bis 200 °C 450 °C
GCuZ3 bis 200 "C 450 °C
GCuZ6 bis 200 °C 400 °C
GCuZ 11 TB 1511 bis 200 °C 400 "C Thermobimetalle. die sich von TB Ge ableiten, mit
Kupferzwischenlagen und damit abgestuften spezifischen
GCuZ 15 bis 200 °C 400 °C elektrischen Widerständen für Anwendungen mit
direkter elektrischer Beheizung
GCu217 bis 200 °C 400 °C
GCuZ 19 bis 200 °C 400 °C
MS bis 200 °C 350 "C
IO bis 200 °C 350 °C
M IS bis 200 °C 350 °C Thermobimetalle. die sich von TB M ableiten, mit Kupfer- oder
M20 bis 200 °C 350 °C Nickelzwischenlagen und damit abgestuften spezifischen
elektrischen Widerständen für Anwendungen mit
M30 bis 200 °C 350 "C direkter elektrischer Beheizung
M 0 bis 200 °C 350 °C
BO bis 200 °C 350 °C
H TB 1170 A bis 380 "C 450 °C Standard-TB mit mittlerer thermischer Empfindlichkeit für
Anwendungen bei höheren Temperaturen
H 15 TB 1170 B bis 380 °C 450 °C TB mit gleichen thermischen Eigenschaften wie TB H Jedoch mit
besseren federeigenschaften
HCuZ TB 1109 bis 380 °C 400 °C TB wie TB H mit Cu-Zwischenlage für schnellere Reaktionszeiten
und besserer Temperaturverteilung
H 6 TB 0965 bis 425 °C 450 °C Thermobimetall ähnlich TB H für Anwendungen bis 450 °C
RH 46 bis 425 °C 450 °C Thermobimetall H 46 mit Korrosionsschutzauflage auf aktiver
Komponente
RGR bis 225 °C 450 "C Thermobimetall Ge mit Korrosionsschutzauflage auf beiden Seiten
R100A bis 200 °C 550 °C Rostfreies TB mit hoher Anwendungsgrenze, lineares Verhalten
jedoch nur bis 200°C
RR bis 550 °C 550 °C Rostfreies TB mit hoher Anwendungsgrenze und großem
Linearitätsbereich
RM bis 200 °C 350 °C Thermobimetall M mit Korrosionsschutzauflage auf aktiver
Komponente
RS bis 400 °C 650 °C Aushärtbares korrosionsbeständiges TB mit mittlerer thermischer
Empfindlichkeit und hoher Anwendungsgrenze Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Hochstromkontaktelement nicht umfangsgeschlossen und/oder rohrförmig, insbesondere in
Axialrichtung zumi ndest tei lweise koni sch, vorzugswei se zyl inderförmig, noch bevorzugter kreiszylinderförmig, ausgebi ldet ist. Indem am Umfang des Hochstromkontaktelements ein Schlitz in Axialrichtung vorgesehen ist, also das Hochstromkontaktelement nicht umfangsgeschlossen ausgebildet ist, ist das Hochstromkontaktelement einerseits auf einfache Art und Weise montierbar und andererseits schm iegt sich das
Hochstromkontaktelement optimal an den Gegenkontakt an. Durch konische Ausgestaltung des Hochstromkontaktelements wird einerseits die Montage weiter erleichtert und andererseits eine bei Verformung des Hochstromkontaktelements automatisch ansteigende Kontaktfläche realisiert, so dass die Stromübertragung bei steigender Temperatur sogar noch verbessert wird, indem die Kontaktfläche zwischen dem
Gegenkontakt und dem Hochstromkontaktelement vergrößert wird.
Besonders vortei l haft i st es, das Hochstromkontaktelement al s
Bimetal lstrei fen mit einer von der Kontaktfläche A abgewandten ersten Metal lschicht aus ei nem Material mit einem größeren thermischen
Ausdehnungskoeffizienten als eine zumindest tei lweise die Kontaktfläche A bi ldende zweite Metallschicht auszubilden. Hierdurch kann auf kleinsten Raum ein selbsttätig verformendes Hochstromkontaktelement vorgesehen werden, das gleichzeitig optimale Leitfähigkeit besitzt, da es vollständig aus Metall gebi ldet ist. Besonders vorteilhaft i st es, die erste Metallschicht aus Aluminium und die zweite Metallschicht aus Kupfer, insbesondere als Kupferlegierung, besonders bevorzugt als
Kupferlegierung der ersten Metallschicht, auszubilden . In einer weiteren, vortei lhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Hochstromkontaktelement an mindestens einem Ende i n Axialrichtung verlaufende Einschnitte zur, insbesondere selbsttätigen Verriegelung des Hochstromkontaktelements mit dem
Gegenkontakt aufweist. Die durch die Einschnitte gebildeten Abschnitte am Ende des Hochstromkontaktelements rollen sich auf Grund der
Bimetalleigenschaft selbsttätig um den zu kontaktierenden Gegenkontakt, indem die durch die Einschnitte gebildeten Abschnitte den Gegenkontakt überragen .
Erfindungsgemäß ist außerdem ein elektrischer Steckverbinder bestehend einem Hochstromkontaktelement nach der obigen Beschreibung und einem korrespondierenden Gegenkontakt vorgesehen, wobei das
Hochstromkontaktelement eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung mit dem Gegenkontakt an einer Kontaktfl äche A des Hochstromkontaktelements bewirkend ausgebi ldet ist.
Für besonders hochwerti ge und extremen Verhältni ssen ausgesetzte Verbindungen ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen, dass der Gegenkontakt als zweites
Hochstromkontaktelement mit den oben beschriebenen Merkmalen, aber in umgekehrter Ausgestaltung zu dem zu kontaktierenden
Hochstromkontaktelement ausgebildet ist. Somit wirken beide
Hochstromkontaktelemente bei dieser Ausgestaltung 'jeweils für sich erfindungsgemäß.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie an Hand der Zeichnungen . Diese zeigen in: Eine Radialansicht eines erfindungsgemäßen
Hochstromkontaktelements i n einer Ausgangsl age, eine perspektivische Ansicht des Hochstromkontaktelements gemäß Figur l a, eine Radialansicht des erfindungsgemäßen
Hochstromkontaktelements in einem verformten Zustand, eine perspektivische Ansicht des Hochstromkontaktelements gemäß Figur 2a, eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß beschriebenen elektrischen Steckverbinders, bestehend aus dem Hochstromkontaktelement und einem
korrespond ierenden Gegenkontakt, eine perspektivische Ansicht des Steckverbinders gemäß Fig 3 in gestecktem Zustand und eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Hochstromkontaktelements mit teilweise konischem Verformungsabschnitt.
In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit demselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Figuren la, lb, 2a und 2b zeigen ein Hochstromkontaktelement 1, das im vorliegenden Fall aus einer inneren, ersten Metallschicht 2 aus
Aluminium und einer äußeren, zweiten Metallschicht 3 aus Kupfer gebildet ist. Die äußere Metallschicht 3 umschließt die innere
Metallschicht 2 vollflächig und die erste Metallschicht 2 und die zweite Metallschicht 3 weisen einen gemeinsamen, sich in Radialrichtung erstreckenden Schlitz 5 auf, der je nach Zustand des
Hochstromkontaktelements 1 kleiner oder größer ist.
Im Fall des in Figur la gezeigten Ausgangszustands bei
Normaltemperatur, beispielsweise bei der Montage des
Hochstromkontaktelements 1, ist der Schlitz 5 klein und erstreckt sich über einen Umfangswinkelabschnitt zwischen 1° und 10°, vorzugsweise zwischen 1 ° und 5°.
In dem in Figur 2a gezeigten, gegenüber Figur la verformten Zustand ist der Schlitz weiter geöffnet, insbesondere über einen Umfangswinkel von 5° bis 90°, vorzugsweise 20° bis 50°.
Durch die gezeigte Verformung wächst der Durchmesser Dl gemäß Figur la auf einen Durchmesser D2 gemäß Figur 2a an. Hierdurch wird, wenn das Hochstromkontaktelement 1 in einem als Kontaktbuchse
ausgebildeten Gegenkontakt 20 gemäß Figur 4 eingesetzt ist und mit einer Kontaktfläche A, die der äußeren Mantelfläche der zweiten Metallschicht 3 entspricht, in elektrischem Kontakt steht, eine über die gesamte
Kontaktfläche A wirkende höhere Kontaktkraft erzeugt, wenn eine
Verformung des Hochstromkontaktelements 1 gemäß Figur 2a durch Temperaturerhöhung bewirkt wird. Die Temperaturerhöhung wird durch die Bimetalleigenschaft des als Thermobimetall ausgebildeten Hochstromkontaktelements 1 bewirkt, denn die innere, erste Metal lschicht 2 weist einen deutlich höheren thermischen
Ausdehnungskoeffizienten auf.
Die erste Metallschicht 2 und die zweite Metallschicht 3 sind an ihren Stirnflächen 6, 7 bündig und weisen gemäß Figuren l b und 2b am Umfang der ersten und zweiten Metallschicht 2, 3 vertei lt angeordnete Einschnitte 4 auf, die sich auf Grund der Bimetalleigenschaft des
Hochstromkontaktelements 1 am Rand 2 1 des Gegenkontakts 20 um den Rand 2 1 des Gegenkontakts 20 in radialer Richtung entrollen, wenn der Gegenkontakt 20 mit seinem Rand 2 1 von dem Hochstromkontaktelement 1 an den Stirnflächen 6 und 7 überragt wird . Hierdurch wird ei ne
Stabili sierung der radialen Lage des Hochstromkontaktelements 1 in dem Gegenkontakt 20 erreicht. Diese Maßnahme kann auch an der
gegenüberliegenden Seite des Hochstromkontaktelements 1 entsprechend vorgesehen sein, so dass in beiden Richtungen bei steigender Temperatur eine zusätzliche Stabi l i sierung des Hochstromkontaktelements 1 i n dem Gegenkontakt 20 erfolgt.
Zur Beurteil ung der Kontaktgüte kann zur Temperaturmessung ein
Temperaturfühler am Hochstromkontaktelement 1 vorgesehen oder in dieses integriert sein, insbesondere zwischen der ersten Metallschicht 2 und der zweiten Metallschicht 3. Dies ist in besonderem Maße für verschleißanfäl lige Anwendungen wie zum Beispiel
Batteriewechselsysteme oder Ladestecker von Vorteil .
Zusätzlich zu dem Hochstromkontaktelement 1 kann auch der
Gegenkontakt als Hochstromkontaktelement 1 ' ausgebi ldet sei n und entgegengesetzt zum Hochstromkontaktelement 1 wirkend vorgesehen sein, i ndem die in Figur 2a gezeigte Lage die Ausgangslage darstel lt und die in Figur l a dargestellte Lage die bei höherer Temperatur verformte Lage darstellt und die Kontaktfläche A ' an der Innenseite des
Hochstromkontaktelements 1 ' angeordnet ist.
Somit können auch zwei gegenläufige Hochstromkontaktelemente 1 , vorgesehen sein, deren mechanische Verbindung selbsttätig gegenseitig verstärkend ausgebildet ist.
Das in Figur 3 und 4 gezeigte Hochstromkontaktelement 1 ist mit einem Kontaktanschluss 8 versehen, an welchem ei n elektrischer Leiter oder eine Leiterplatte elektrisch kontaktierbar ist, insbesondere durch
Schweißverbindung. Das Hochstromkontaktelement 1 besteht bei dieser Ausführungsform aus einem Verformungsabschnitt 9 mi t
Bimetalleigenschaften und einem den Kontaktanschluss 8 aufweisenden Anschlussabschnitt 1 0 zum Anschluss eines elektri schen Leiters oder einer Leiterplatte. Besonders vortei lhaft ist hierbei , dass das
Hochstromkontaktelement 1 aus einem Stück gefertigt i st, hier ei nem walzplattierten, zumindest teilweise Bimetal leigenschaften aufweisenden Metal lstreifen, die Herstel lung dieses Hochstromkontaktelements 1 ist in hoher Fertigungsgeschwindigkeit und bei äußerst geringen Kosten in Massenfertigung möglich.
Die in Figur 5 gezeigte Ausführungsform eines
Hochstromkontaktelements 1 " ist gekennzeichnet durch einen konisch zulaufenden ersten Abschnitt 1 1 im Verformungsabschnitt 9 und einen zwei ten Abschnitt 1 2, der wie in Figur 3 gebi ldet ist. Bei steigendem Stromfluss und damit steigender Temperatur des
Hochstromkontaktelements 1 " wird die Kontaktfläche A selbsttätig vergrößert, indem sich das Hochstromkontaktelement 1 " im ersten Abschnitt 1 1 ausdehnt. Gleichzeitig wird die Montage des
Hochstromkontaktelements 1 " erleichtert, indem der erste Abschnitt 1 1 in einer Steckrichtung S des Hochstromkontaktelements 1 " angeordnet ist.
Hochstromkontaktelement B e z u g s ze i c h e n l i s t e
A Kontaktfläche
D Durchmesser D
1, 1', i" Hochstromkontaktelement
2 erste Metallschicht
3 zweite Metallschicht
4 Einschnitte
5 Schlitz
6 Stirnflächen
7 Stirnflächen
8 Kontaktanschluss
9 Verformungsabschnitt
10 Verformungsabschnitt
11 erster, konischer Abschnitt
12 zweiter Abschnitt
20 Gegenkontakt
21 Rand

Claims

Hochstromkontaktelement P a t e n ta n s p r ü c h e
1. Hochstromkontaktelement (1) zur elektrischen Kontaktierung und mechanischen Verbindung des Hochstromkontaktelements (1) mit einem korrespondierenden Gegenkontakt (20) über eine
Kontaktfläche A des Hochstromkontaktelements (1),
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hochstromkontaktelement (1) die mechanische Verbindung bei durch Stromfluss steigender Temperatur des
Hochstromkontaktelements (1) selbsttätig verstärkend ausgebildet ist.
2. Hochstromkontaktelement ( 1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Hochstromkontaktelement ( 1 ) sich bei Temperaturanstieg selbsttätig in Richtung des Gegenkontakts (20) verformend ausgebildet ist.
3. Hochstromkontaktelement ( 1 ) nach einem der vorherigen
Ansprüche, bei dem das Hochstromkontaktelement ( 1 ) an einem ersten elektrischen Leiter angeformt, insbesondere angeschweißt ist.
4. Hochstromkontaktelement ( 1 ) nach einem der vorherigen
Ansprüche, bei dem das Hochstromkontaktelement ( 1 ) ein gerol lter, insbesondere walzplattierter, vorzugsweise als Bimetall
ausgebi ldeter, Metal lstreifen ist.
5. Hochstromkontaktelement ( 1 ) nach einem der vorherigen
Ansprüche, bei dem das Hochstromkontaktelement ( 1 ) rohrförmig und/oder nicht umfangsgeschlossen, insbesondere in Axialrichtung zumindest tei lweise konisch, vorzugsweise zylinderförmig, noch bevorzugter kreiszylinderförmig, ausgebildet ist.
6. Hochstromkontaktelement ( 1 ) nach einem der vorherigen
Ansprüche, bei dem das Hochstromkontaktelement ( 1 ) als
Bimetal lstreifen mit ei ner von der Kontaktfläche A abgewandten ersten Metal lschicht (2) aus einem Material mit einem größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als eine zumindest teilweise die Kontaktfläche A bi ldendende zweite Metallschicht (3)
ausgebildet ist. Hochstromkontaktelement ( 1 ) nach einem der vorherigen
Ansprüche, bei dem die erste Metallschicht (2) aus Aluminium und die zweite Metal lschicht (3) aus Kupfer, insbesondere als
Kupferlegierung der ersten Metallschicht, ausgebi ldet sind .
Hochstromkontaktelement ( 1 ) nach einem der vorherigen
Ansprüche, bei dem das Hochstromkontaktelement ( 1 ) an mindestens einem Ende in Axialrichtung verlaufende Einschnitte (4) zur, insbesondere selbsttätigen, Verriegelung des
Hochstromkontaktelements ( 1 ) mit dem Gegenkontakt (20) aufwei st.
Elektrischer Steckverbinder bestehend aus einem
Hochstromkontaktelement ( 1 ) nach einem der vorherigen
Ansprüche und einem korrespondierenden Gegenkontakt (20), wobei das Hochstromkontaktelement ( 1 ) eine elektri sche
Kontaktierung und eine mechani sche Verbindung mit dem
Gegenkontakt (20) an einer Kontaktfläche A des
Hochstromkontaktelements ( 1 ) bewirkend ausgebildet ist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 9, bei dem der
Gegenkontakt (20) als Hochstromkontaktelement ( Γ ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebi ldet ist.
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