接触环和接触系统
阅读说明：本技术 接触环和接触系统 (Contact ring and contact system ) 是由 I.伊万诺夫 M.伯格哈特 H.施密特 H.波洛克 S.萨克斯 M.沃尔夫 C.科斯马尔 于 2021-04-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于至少连接第一和第二导电接触元件(1、2)的接触环(10、100),该接触环(10、100、1000)包括：包括导电材料的条带(12),其中,所述条带(12)在至少一个纵向侧上包括多个突起(14、104、1004),其中,所述突起(14、104)构造为使得它们接触所述接触元件(1、2)的导电材料并在它们之间建立导电连接。本发明还涉及一种接触系统,其包括接触环(100)、接地圆柱体(200)和具有定心突起的屏蔽圆柱体(300),其中接触环设置在这两个圆柱体之间,并且其中接地圆柱体(200)和屏蔽圆柱体(300)通过压配合彼此连接。(The invention relates to a contact ring (10, 100) for connecting at least a first and a second electrically conductive contact element (1, 2), the contact ring (10, 100, 1000) comprising: a strip (12) comprising an electrically conductive material, wherein the strip (12) comprises a plurality of protrusions (14, 104, 1004) on at least one longitudinal side, wherein the protrusions (14, 104) are configured such that they contact the electrically conductive material of the contact element (1, 2) and establish an electrically conductive connection between them. The invention further relates to a contact system comprising a contact ring (100), a grounding cylinder (200) and a shielding cylinder (300) with a centering projection, wherein the contact ring is arranged between the two cylinders, and wherein the grounding cylinder (200) and the shielding cylinder (300) are connected to each other by a press fit.)
技术领域
本发明涉及一种接触环，该接触环以导电方式连接接触元件，并且涉及一种接触系统，该接触系统包括接地圆柱体、屏蔽圆柱体以及以导电方式连接这两个圆柱体的接触环。
背景技术
已知的接触环是以压缩弹簧触头的形式，其由导电材料制成并且因此可以在接触元件之间建立导电连接。这些接触环通常是平坦的并且具有例如波形，使得它们交替地触摸接触元件的表面。
图1A和1B示出了不具有连接构件的两个接触元件1和2(图1A)和具有连接构件3的两个接触元件3(图1B)的常规布置。图1B中的连接构件3是从现有技术中已知的典型接触环3。接触环3是平坦且波浪形的，并且通常由弹簧钢制成，该弹簧钢具有良好的机械性能但是差的电热性能，这也很难通过厚的镀银来补偿。已知的接触环的接触部分也不能以典型的接触力可靠地穿透电绝缘表面层，比如氧化铝。它们也容易腐蚀。
接触元件尽管包含其表面由电绝缘层(比如天然氧化物)制成的导电材料，但是不能通过现有技术中描述的接触元件以足够的导电方式连接。此外，接触元件没有构造成避免接触元件之间的空气间隙。因此，这种连接的电磁屏蔽在高频情况下效率低下。因此，需要一种连接构件，其在具有由电绝缘层制成的表面的接触元件之间提供导电连接以及有效的电磁屏蔽。
发明内容
该问题通过独立权利要求的主题解决。在从属权利要求中提出了本发明的有利实施例。
为了连接具有导电芯和电绝缘表面层的接触元件，本发明基于以下思想：使用由导电材料制成并且分别穿透接触元件的电绝缘表面层的接触构件。
根据本发明的接触构件具有环的形状，其中本申请中的术语“环”是指圆环结构以及在拓扑上等同于圆环结构的结构。例如，这包括不重叠的多边形结构。为了确保更好地理解，以下仅使用术语“环”，而无需进一步说明。附图通过示例示出了圆环结构，尽管也包括在拓扑上等同于圆环结构的结构。
接触构件的环形尤其能够使圆柱形接触元件与相应的底部区域有效地连接，因为后者具有在有限的环形安装空间中使用的合适架构。由此产生，将可以镀银的导电材料(例如铜合金)的条带封闭，以形成环形结构。使用可以镀银的铜合金是有利的，因为它代表了机械和电热性能之间的良好折衷。
该条带在至少一个纵向侧包括突起。突起具有尖端或锋利边缘，该尖端或锋利边缘穿透接触元件的电绝缘表面层，从而在接触元件的导电芯之间建立导电连接。通过使用大量的短突起，根据本发明的接触构件受益于多接触物理的优点并且具有有利的电热特性。每个突起建立导电接触，由此在接触元件之间建立多个导电连接，这导致许多短电流流动和冗余接触。
与具有用于触摸接触元件的平面接触部分的已知接触环相反，根据本发明的接触环的接触部分非常有限，从而减少了腐蚀的发生。
根据有利实施例，接触环的条带布置成圆柱体的形状并且因此可以很好地适合于圆柱形接触元件。
该实施例的突起逐渐变细到尖端并且具有S形横截面，使得其尖端以钝角影响接触元件的表面。这避免了突起与接触元件的表面的更大的侧向接触或表面接触。这继而减少了微动腐蚀的发生。
至少一对相邻的突起具有设置在两个突起之间的平坦段。所述平坦段在接触元件之间的预组装和最终组装期间用作突起的过度拉伸保护。通过围绕圆柱形布置的条带接合的螺旋弹簧，圆柱形接触元件上的接触环可以可选地甚至更稳定。
根据另一有利实施例，条带被封闭以形成环形结构并且以平坦方式布置。
根据第二实施例的接触环可以用作接触系统的一部分，该接触系统除了根据本发明的接触环之外，还包括接地圆柱体和屏蔽圆柱体，它们成形为使得与平坦接触环的无间隙组装是可能的，从而实现完美的电磁屏蔽。该连接是通过双重压配合建立的，因此特别坚固。此外，它还减少了相对运动和振动。由于这种连接，根据本发明的接触系统包括有效的电磁屏蔽，特别是在高频情况下，并且可以有利地用于多位置连接器中。
根据本发明的屏蔽圆柱体还具有三个定心突起，其使得屏蔽圆柱体相对于接地圆柱体能够有效地定心并且防止它们之间的相对运动和振动，从而额外地稳定连接。
接触系统的圆柱体优选包括导电材料铝。其他材料也是可以想到的。
根据第三有利实施例，条带也被封闭以形成环形结构并且以平坦的方式布置，但还具有曲折结构，该曲折结构具有向内和向外交替面向的部分，其中，向内面向的部分从环的平面向上或向下弯曲并形成用于接触元件的导电接触的突起。
根据所有实施例的接触环在突起的定向、布置、数量和构造方面具有高度的适应性。
为了更好地理解本发明，将通过以下附图中所示的实施例进行详细说明。相同的元件在此用相同的附图标记和相同的部件标记表示。此外，示出和描述的不同实施例的一些特征或特征的组合本身也可以是独立的发明解决方案或者是根据本发明的解决方案。
附图说明
图1A示出了第一和第二接触元件。
图1B示出了在已知实施例中通过接触环连接的图1A中的两个接触元件。
图2A示出了根据本发明第一实施例的条带。
图2B示出了根据本发明第一实施例的可选的封闭件。
图2C示出了根据本发明第一实施例的接触环。
图3示出了根据本发明第一实施例的两个接触元件和接触环的构造。
图4示出了根据本发明第二实施例的接触环。
图5示出了根据本发明第二实施例的接触系统，包括根据第二实施例的接触环、接地圆柱体和屏蔽圆柱体。
图6A示出了根据第二实施例的接触环和接触系统的接地圆柱体。
图6B示出了第二实施例的接触环和接触系统的接地圆柱体的细节。
图7A示出了根据本发明第二实施例的包括具有定心突起的屏蔽圆柱体的接触系统。
图7B示出了根据本发明第二实施例的包括具有定心突起的屏蔽圆柱体的接触系统的横截面。
图7C示出了根据本发明第二实施例的包括具有定心突起的屏蔽圆柱体的接触系统的放大细节。
图8示出了根据第二实施例的接触环，可替代地具有齿而不是内部突起。
图9A示出了根据本发明第三实施例的以具有曲折结构的环形方式封闭的条带。
图9B示出了根据本发明第三实施例的接触环，具有指向相同方向的突起。
图9C示出了根据本发明第三实施例的接触环，具有指向不同方向的突起。
图10示出了根据第三实施例的接触环的可能应用。
图11A示出了根据第三实施例的接触环，带有具有平坦形状的附接突起。
图11B示出了根据第三实施例的接触环，带有具有弯曲突起的附接突起。
图11C示出了在第二变型中的根据第三实施例的接触环，带有具有平坦形状的附接突起。
图11D示出了在第二变型中的根据第三实施例的接触环，带有具有弯曲突起的附接突起。
图11E示出了在第三变型中的根据第三实施例的接触环，带有具有平坦形状的附接突起。
图11F示出了在第三变型中的根据第三实施例的接触环，带有具有弯曲突起的附接突起。
图12A示出了在具有平坦形状的示例性变型中的根据第三实施例的接触环。
图12B示出了在具有弯曲突起的示例性变型中的根据第三实施例的接触环。
图12C示出了在具有平坦形状的另一示例性变型中的根据第三实施例的接触环。
图12D示出了在具有弯曲突起的另一示例性变型中的根据第三实施例的接触环。
图13A示出了作为第一变型中的接触系统的一部分的根据第三实施例的接触环。
图13B示出了作为第二变型中的接触系统的一部分的根据第三实施例的接触环。
图13C示出了作为第三变型中的接触系统的一部分的根据第三实施例的接触环。
图13D示出了作为第四变型中的接触系统的一部分的根据第三实施例的接触环。
具体实施方式
以下将参考图2A至13D详细描述本发明的实施例。
图2A至2C示出了根据本发明第一实施例的接触环10。如图2A所示，接触环10包括由导电材料制成的条带12。条带12在至少一个纵向侧设置有突起14。突起14逐渐变细并在其端部形成尖端。图2B示出了条带12可以在端部装备有封闭件16，其允许条带12被封闭以形成环形的圆柱形布置的结构，如在图2C中可以看到。这种结构允许通过冲压和弯曲来简单且廉价地生产接触环10。如图2C所示，突起14向外弯曲并具有S形横截面。
螺旋弹簧(未示出)可以可选地同心地围绕接触环10，使得接触环10和圆柱形接触元件2之间的连接甚至更加稳定。
另外，也可以使条带在没有封闭件的情况下在端部打开。在这种情况下，螺旋弹簧可以可选地将条带保持在一起。另一种可能性是，条带稍长一些而没有封闭件，并且在端部包括重叠。
接触环10的材料优选包括可以镀银的铜合金。与弹簧钢相比，这种材料具有良好的机械性能以及良好的电热性能。
图3示出了接触环10的应用示例。接触环10布置在两个接触元件1和2之间，使得其以S形突起14的尖端触摸接触元件1和2的相对设置的表面。如果接触元件1和2彼此按压，则突起14的尖端穿透电绝缘表面层，比如氧化铝层，其自然地形成在由导电铝制成的接触元件的表面上。
因此，即使接触元件1和2包括使它们彼此电隔离的绝缘表面，也可以借助于接触环10在第一接触元件1的导电芯和第二接触元件2的导电芯之间建立导电连接。如图2C所示，在接触环10的两侧的大量突起14(例如24个)对两个接触元件1和2之间的连接的电热性能具有物理上的积极影响。
接触环10的具有用于触摸接触元件1和2的其尖锐突起14的结构还使接触元件1和2的保护表面被损坏的接触部分的面积最小化。由此可以抵消接触元件1和2的腐蚀。
图4示出了根据本发明第二实施例的接触环100。该接触环100包括由导电材料制成的平坦环。平坦环在两个窄侧设置有突起104。突起104朝其末端逐渐变细。突起104弯曲成使得它们指向由环100跨越的平面之外，其中，在环100的外侧的突起104和在环100的内侧的突起104指向相反的方向。突起104优选地但不是必须地以规则的间隔布置，其中内部突起104也可以具有单独的更大间隔。
环100的外侧的突起104具有S形横截面。它们定向成使得它们围绕它们通过平坦侧触摸的共同内切圆。环100的内侧的突起104定向成使得它们各自通过边缘触摸共同内切圆。该边缘是锋利的，因此能够穿透绝缘表面。环的外侧的突起104也可以可选地定向成使得它们各自通过锋利的边缘触摸共同内切圆，并因此可以穿透绝缘表面。
如根据第一实施例的接触环10，根据第二实施例的接触环100的材料优选地包括铜合金，其可被镀银并且具有良好的机械性能以及良好的电热性能。
接触环100的结构可以通过冲压和弯曲以简单且廉价的方式形成为卷对卷条带。
图5示出了根据第二实施例的接触环100如何与接地圆柱体200和屏蔽圆柱体300一起布置在接触系统400中。环的外侧的突起104围绕屏蔽圆柱体300接合。环的内侧的突起104靠着接地圆柱体200从内侧扩展开。通过压配合建立连接，使得接触环100、接地圆柱体200和屏蔽圆柱体300彼此触摸而在它们之间没有任何空气间隙。
如图6A和6B所示，接触环100通过环的内侧的突起104的锋利边缘接触接地圆柱体200。由于压配合的压力，锋利边缘穿透接地圆柱体200的表面。如关于根据第一实施例的接触环10所述，这在接触环100和接地圆柱体200的导电芯之间建立导电连接。由于接触环100和接地圆柱体200之间的接触部分扩展，腐蚀得以进一步减少。
如图7A至7C所示，屏蔽圆柱体300包括三个定心突起302。屏蔽圆柱体300连接到接触环100，使得定心突起302每个被定位在接触环100包括具有较大间隔的内部突起104的位置。结果，定心突起302可以围绕接触环100弯曲，使得它们从内侧接触接地圆柱体200而不受接触环100的突起104阻碍。
定心突起302将屏蔽圆柱体300牢固地保持在接地圆柱体200处。结果，它们有助于屏蔽圆柱体300相对于接地圆柱体200定心并稳定接触系统400。定心突起302和接触系统400的压配合从而确保由接触环100、接地圆柱体200和屏蔽圆柱体300构成的连接没有任何空气间隙，也没有部件的任何相对运动和振动。结果，可以确保有效的电磁屏蔽，特别是在高频的情况下。
如图8所示，根据第二实施例的接触环100可以替代地包括齿106，而不是内部突起104。根据第二实施例的接触环100的这种替代可以通过深拉、冲压和弯曲以简单且廉价的方式生产。
图9示出了根据本发明第三实施例的接触环1000。如第二实施例的接触环100，接触环1000由条带构成，该条带被封闭以形成平坦的环形结构。另外，第三实施例的接触环1000具有曲折结构，具有交替地向内指向1008和向外指向1009的部分。这是由于条带设置有切口1010和1011，该切口1010和1011从条带的内边缘和外边缘交替地开始并延伸到条带的内部(见图9A)。向内指向的曲折弯曲离开环的平面，并以此方式形成用于接触元件的导电接触的突起1004。突起1004可以指向相同的方向，如图9B所示，或者指向不同的方向，如图9C所示。
图10示出了用于连接两个接触元件1和2的根据第三实施例的接触环1000的可能应用。由于其结构，接触环1000在多个扩展方向上是弹性的。一方面，可以通过使接触元件1和2朝向彼此或相互远离地移动来改变外部部分1009和弯曲的内部部分1008之间的角度，从而改变接触环1000离开环的平面的扩展。另一方面，可以通过扩展或压缩曲折结构来改变接触环1000的半径，从而增加或减小接触环1000的周长。在图10所示的接触元件1的示例中，该特性允许径向弹性接触环1000被拉过闩锁台阶1012，该闩锁台阶1012在一侧设置有斜坡1014。在目标位置，接触环1000靠在保持环1015上，并通过闩锁步骤1012防止其滑出接触元件1。
根据第三实施例的曲折结构允许接触元件的机械上有利的连接，因为它们可被有效地分离并且因此可以减小振动。该构造也非常可变并且可以轻松地适应给定的空间条件。例如，图11A至11F示出了根据第三实施例的接触环1000的变型，其包括指向环的平面之外的外弯曲部1016的附加部分，并且因此适于附接到圆柱形接触元件。然后可以改变向内和向外指向的切口的长度和形状，从而可以使接触环1000的空间弹性特性适应于相应的条件。图12A至12D还示出了附接突起的变型，该附接突起可以例如通过焊接连接至接触元件。
如图13A至13D所示，根据第三实施例的接触环1000也可以用作用于连接接地圆柱体200和屏蔽圆柱体300的接触系统的一部分。
附图标记列表
1、2接触元件
3已知实施例中的接触环
10、100、1000接触环
12条带
14、104、1004突起
15平坦段
16封闭件
18线圈弹簧
102增加的间隔
106齿
200接地圆柱体
300屏蔽圆柱体
302定心突起
400接触系统
1007附接突起
1008向内面向的部分
1009向外面向的部分
1010向内面向的切口
1011向外面向的切口
1012闩锁台阶
1013内斜坡
1014外斜坡
1015保持环
1016指向环的平面之外的外部部分中的部分
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