TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement, insbesondere ein elektrisches
Verbindungselement.
STAND DER TECHNIK
[0002] Aus dem Stand der Technik sind Verbindungselemente bekannt, welche beispielsweise
einen Stift umfassen, welcher in eine entsprechende Stiftaufnahme lösbar eingeführt
werden kann. Bei der Verwendung solcher Verbindungselemente ist die Einhaltung der
Fertigungs- und Montagetoleranzen sehr wichtig, da sonst das Verbindungselement nicht
mehr in eine entsprechende Buchse einführbar ist.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[0003] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verbindungselement bereitzustellen,
welches auch bei grösseren Fertigungs- und Montagetoleranzen noch sicher in eine entsprechende
Buchse einführbar ist.
[0004] Diese Aufgabe wird durch ein Verbindungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst. Weitere Ausführungsformen des Verbindungselements, sowie eine Verbindungsanordnung,
sind durch die Merkmale von weiteren Ansprüchen definiert.
[0005] Ein erfindungsgemässes Verbindungselement umfasst ein Einschraubelement und einem
Kontaktelement, wobei das Einschraubelement stiftförmig ausgebildet ist und sich entlang
einer Längsachse erstreckt. An seinem ersten freien Ende umfasst das Einschraubelement
ein Gewinde und an seinem zweiten freien Ende ein Mitnahmeprofil und eine Aufnahme.
Das Kontaktelement ist mit seinem ersten freien Ende in der Aufnahme angeordnet und
an seinem zweiten freien Ende umfasst es einen Verbindungsstift, welcher in der Richtung
der Längsachse über das Einschraubelement hinausragt. Das Kontaktelement umfasst eine
Feder, welche zwischen dem Kontaktelement und dem Verbindungsstift angeordnet ist.
Durch die Feder können fertigungsbedingte Ungenauigkeiten kompensiert werden. D.h.
die Einschraubelemente müssen nicht exakt fluchtend mit den entsprechenden Buchsen
ausgerichtet sein, damit die Kontaktelemente in die Buchsen einführbar sind.
[0006] In einer Ausführungsform umfasst das Mitnahmeprofil des Einschraubelements ein Innenprofil,
beispielsweise ein Innensechskant. Schlitz-, Kreuz- oder Torxprofile können jedoch
auch vorgesehen sein. Die Aufnahme des Einschraubelements umfasst eine periphere Ausnehmung
und wobei das erste freie Ende des Kontaktelements die Feder umfasst und mit der Feder
in der peripheren Ausnehmung angeordnet ist. Der Querschnitt der peripheren Ausnehmung
kann gleich dem Querschnitt der entsprechenden Feder sein. Alternativ können die Querschnitte
unterschiedlich ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die periphere Ausnehmung eine
Spirale mit eckigem oder rundem Querschnitt sein. Die Feder kann ebenfalls eine Spiralfeder
mit rundem oder eckigem Querschnitt sein.
[0007] In einer Ausführungsform ist die periphere Ausnehmung identisch mit dem Gewinde und
erstreckt sich über die gesamte Länge des Einschraubelements. Alternativ können die
periphere Ausnehmung und das Gewinde unterschiedlich ausgestaltet sein. Beispielsweise
kann die Spirale der peripheren Ausnehmung einen grösseren Querschnitt als diejenige
des Gewindes umfassen.
[0008] In einer Ausführungsform umfasst das Mitnahmeprofil des Einschraubelements ein Aussenprofil,
wobei das Einschraubelement am zweiten freien Ende einen Befestigungsstift mit einer
peripheren Aufnahme umfasst und wobei das erste freie Ende des Kontaktelements die
Feder umfasst und mit der Feder in der peripheren Aufnahme angeordnet ist.
[0009] In einer Ausführungsform ist der Befestigungsstift gemeinsam einstückig mit dem Einschraubelement
ausgebildet.
[0010] In einer Ausführungsform ist der Befestigungsstift in einer zentrischen Ausnehmung
im Einschraubelement angeordnet.
[0011] In einer Ausführungsform umfasst das Mitnahmeprofil des Einschraubelements ein Aussenprofil,
wobei das Einschraubelement am zweiten freien Ende eine zentrische Aufnahme umfasst,
wobei das erste freie Ende des Kontaktelements die Feder und einen Befestigungsstift
umfasst und mit dem Befestigungsstift in der zentrischen Aufnahme angeordnet ist.
[0012] In einer Ausführungsform ist die Kontur des Kontaktelements im Bereich der Aufnahme
im Wesentlichen kongruent mit derjenigen der Aufnahme und stellt eine passgenaue Verbindung
dar.
[0013] In einer Ausführungsform erstreckt sich der Verbindungsstift im Wesentlichen entlang
der Längsachse, in der Verlängerung der Längsmittelachse des Einschraubelements. Alternativ
kann der Verbindungsstift versetzt zur Längsachse angeordnet ist und sich im Wesentlichen
in der Richtung der Längsachse erstrecken. Der Verbindungsstift kann auch tangential
zu einer Mantelfläche des Einschraubelements angeordnet sein.
[0014] In einer Ausführungsform sind das Einschraubelement und das Kontaktelement aus einem
elektrisch leitendenden Material ausgebildet und sind elektrisch wirkverbunden miteinander.
[0015] Die erwähnten Ausführungsformen des Verbindungselements lassen sich in beliebiger
Kombination einsetzen, sofern sie sich nicht widersprechen.
[0016] Eine erfindungsgemässe Verbindungsanordnung umfasst ein erstes Bauteil, wobei das
erste Bauteil mindestens eine Gewindebohrung umfasst, wobei in mindestens einer der
Gewindebohrungen ein Verbindungselement gemäss einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen
eingeschraubt ist.
[0017] In einer Ausführungsform umfasst die Verbindungsanordnung weiter mindestens ein zweites
Bauteil, wobei jedes zweite Bauteil mindestens eine Buchse umfasst, wobei der Verbindungsstift
des mindestens einen Verbindungselements in der bestimmungsgemässen Gebrauchslage
in der mindestens einen Buchse angeordnet ist.
[0018] In einer Ausführungsform ist die Buchse derart ausgestaltet ist, dass Anschlusselemente
des ersten Bauteils durch das Verbindungselement und die entsprechende Buchse mit
Anschlusselementen des zweiten Bauteils elektrisch wirkverbindbar sind.
[0019] In einer Ausführungsform ist eine Stirnseite am ersten freien Ende des Einschraubelements
des jeweiligen Verbindungselements in einem elektrischen Kontakt mit dem entsprechenden
Anschlusselement des ersten Bauteils.
[0020] In einer Ausführungsform umfasst mindestens eine der Gewindebohrungen eine Senkung,
in welche das Kontaktelement zumindest teilweise einführbar ist. Alternativ kann die
Gewindebohrung ohne Senkung vorgesehen sein.
[0021] Die erwähnten Ausführungsformen der Verbindungsanordnung lassen sich in beliebiger
Kombination einsetzen, sofern sie sich nicht widersprechen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0022] Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren
noch näher erläutert. Diese dienen lediglich zur Erläuterung und sind nicht einschränkend
auszulegen. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen
Verbindungselements;
Fig. 2A eine schematische Schnittansicht durch die Längsachse einer Ausführungsform
eines erfindungsgemässen Verbindungselements;
Fig. 2B-C alternative Detailansichten der Figur 2A;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemässen
Verbindungselements;
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemässen
Verbindungselements;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemässen
Verbindungselements;
Fig. 6A-D verschiedene Ausführungsformen von Verbindungsstiften von erfindungsgemässen
Verbindungselementen; und
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemässe Verbindungsanordnung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[0023] Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen
Verbindungselements. Das Verbindungselement umfasst ein Einschraubelement 1 und ein
am Einschraubelement 1 angeordnetes Kontaktelement 2. Das Einschraubelement 1 ist
stiftförmig ausgebildet und erstreckt sich entlang einer Längsachse L. An einem ersten
freien Ende 10 des Einschraubelements 1 ist ein Gewinde 100 vorgesehen und an einem
zweiten freien Ende 11 ein Mitnahmeprofil 110 in der Form eines Innensechskants. Das
Kontaktelement 2 umfasst an einem ersten freien Ende 20 eine Feder 200 und an einem
zweiten freien Ende einen Verbindungsstift 210. Das Kontaktelement 2 ist mit der Feder
200 am zweiten freien ende 11 des Einschraubelements 1 angeordnet.
[0024] Die Figur 2A zeigt eine schematische Schnittansicht durch die Längsachse L einer
Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verbindungselements, wobei auf der rechten
Seite eine erste Ausführungsform des Einschraubelements 1 gezeigt ist und auf der
linken Seite eine zweite Ausführungsform. Die erste Ausführungsform des Einschraubelements
1 umfasst an seiner Mantelfläche 101 ein Gewinde 100, welches sich vom ersten freien
Ende 10 an erstreckt und eine Aufnahme 111, welche sich vom zweiten freien Ende 11
an erstreckt. Die Aufnahme 111 ist eine spiralenförmige Ausnehmung mit einem kreisrunden
Querschnitt. Die Aussenkontur der Aufnahme 111 ist kongruent mit der Innenkontur der
Feder 200 des Kontaktelements 2. Das Gewinde 100 ist feiner ausgebildet als die Aufnahme
111. Am zweiten freien Ende ist ein Innenprofil 110 vorgesehen. Bei der zweiten Ausführungsform
des Einschraubelements 1 ist das Gewinde 100 identisch mit der Aufnahme 111 ausgebildet
und erstreckt sich vom ersten freien Ende 10 bis zum zweiten freien Ende 11. Die Aussenkontur
des Gewindes 100, respektive der Aufnahme 111 ist kongruent mit der Innenkontur der
Feder 200 des Kontaktelements 2. Grundsätzlich eignen sich alle Kombinationen von
Gewinden 100 und Federn 200, bei welchen die Ganghöhe des Gewindes 100 gleichgross
ist wie die Ganghöhe der Feder 200. Die Figur 2B zeigt eine Kombination von einem
Gewinde 100, respektive einer Aufnahme 111 mit einer Form eines Spitzgewindes und
einer Feder 200 mit einem Federdraht mit einem kreisrunden Querschnitt. Die Figur
2C zeigt eine Kombination von einem Spitzgewinde 100 mit einer Feder 200 mit einem
Federdraht mit einem trapezoiden Querschnitt. Grundsätzlich sind alle bekannten Gewindearten,
wie beispielsweise Trapezgewinde, Rundgewinde oder Flachgewinde als Aufnahme 100 möglich.
Ebenfalls können Federn 200 mit Federdrähten mit runden, ovalen oder mehreckigen Querschnitten
eingesetzt werden.
[0025] Die Figur 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform
eines erfindungsgemässen Verbindungselements. Am zweiten freien Ende 11 des Einschraubelements
1 ist ein Aussenprofil 112 als Mitnahmeprofil vorgesehen, beispielsweise ein Sechskantprofil.
An dieses anschliessend ist ein Befestigungsstift 113 mit einer peripheren Aufnahme
114 angeordnet, wobei der Befestigungsstift 113 gemeinsam einstückig mit dem Einschraubelement
1 ausgebildet ist. Die periphere Aufnahme 114 ist eine spiralförmige Ausnehmung. Die
Feder 200 des Kontaktelements 2 ist in der peripheren Aufnahme 114 angeordnet. Die
Aussenkontur der Aufnahme 114 ist kongruent mit der Innenkontur der Feder 200.
[0026] Die Figur 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform
eines erfindungsgemässen Verbindungselements. Im Unterschied zur Ausführungsform der
Figur 3, ist der Stift 113 in einer zentrischen Aufnahme 115 angeordnet, welche stirnseitig
am zweiten freien Ende 11 des Einschraubelements 1 ausgebildet ist. Die zentrische
Aufnahme ist eine Ausnehmung in der Form einer Bohrung. Der Stift 113 umfasst wiederum
die periphere Aufnahme 114 und die Feder 200 ist in der peripheren Aufnahme 114 angeordnet.
[0027] Die Figur 5 zeigt eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform
eines erfindungsgemässen Verbindungselements. Das Einschraubelement 1 umfasst am zweiten
freien Ende 11 ein peripheres Mitnahmeprofil 112 und eine stirnseitig angeordnete
zentrische Aufnahme 115. Das Kontaktelement 2 umfasst am ersten freien Ende 20 die
Feder 200 und einen Befestigungsstift 201. Das Kontaktelement 2 ist mit dem Befestigungsstift
201 in der zentrischen Aufnahme 115 des Einschraubelements 1 angeordnet.
[0028] Die Figuren 6A-D zeigen verschiedene Ausführungsformen von Verbindungsstiften 210
von erfindungsgemässen Verbindungselementen 2.
[0029] Die Figur 6A zeit einen einfachen geraden Stift mit einer Stirnfläche am freien Ende.
Alternativ kann das freie Ende gerundet ausgebildet sein.
[0030] Die Figur 6B zeigt einen einfach umgebogenen Stift, wobei die beiden an den Bogen
anschliessenden Schenkel parallel und aneinander anliegend verlaufen.
[0031] Die Figur 6C zeigt einen U-förmigen Stift, wobei die beiden an den Mittelteil anschliessenden
Schenkel parallel und beabstandet zueinander verlaufen und wobei der Mittelteil im
Wesentlichen senkrecht zu den beiden Schenkel ausgerichtet ist.
[0032] Die Figur 6D zeigt einen U-förmigen Stift, wobei die beiden an den Mittelteil anschliessenden
Schenkel vom Mittelteil weg zusammenlaufen und wobei der Mittelteil schräg, d.h. nicht
rechtwinklig zu den beiden Schenkel ausgerichtet ist.
[0033] Die Figur 7 zeigt eine schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemässe Verbindungsanordnung.
Die Anordnung umfasst ein erstes Bauteil 3, welches mit Verbindungselementen 1,2 mit
einem zweiten Bauteil 4 verbunden ist. Das erste Bauteil 3 umfasst ein erstes Anschlusselement
5, welches mit Befestigungselementen 7 im ersten Bauteil 3 fixiert ist. Dargestellt
ist eine Zahnstange als Anschlusselement 5, welche beispielsweise die vertikal verschiebbare
Z-Achse eines Manipulators sein kann. Die Zahnstange 5 ist mit einem Gewindestift
7 im Gehäuse des ersten Bauteils 3 fixiert. Der Gewindestift 7 ist in einer Gewindebohrung
31 des Gehäuses des ersten Bauteils 3 eingeschraubt. Das ein Verbindungselement 1,2
ist in einer weiteren Gewindebohrung 30 eingeschraubt, wobei die Stirnseite des Einschraubelements
1 elektrisch leitend im Kontakt mit der Zahnstange 5 steht. Die weitere Gewindebohrung
30 umfasst auf ihrer gegen das zweite Bauteil 4 gerichteten Seite eine Senkung 300
mit einem grösseren Durchmesser als der Abschnitt der weiteren Bohrung mit dem Gewinde.
Die Feder 200 des Kontaktelements 2 ist teilweise in der Senkung 300 angeordnet. Die
Feder 200 und der Verbindungsstift 210 ragen vom ersten Bauteil 3 weg. Ein zweites
Anschlusselement 6 ist getrennt vom ersten Anschlusselement 5 im Gehäuse des ersten
Bauteils 3 mit einem Gewindestift 7 mit einem Innensechskant fixiert. Ein erfindungsgemässes
Verbindungselement 1,2 steht im elektrischen Kontakt mit dem zweiten Anschlusselement
6. Das zweite Bauteil 4 umfasst Buchsen 40 in welche die Verbindungsstifte 210 des
Kontaktelements 2 einführbar sind, um einen elektrischen Kontakt herzustellen. Weiter
umfasst das zweite Bauteil 4 Anschlusselemente 41, welche mit den Buchsen elektrisch
verbunden sind. Das erste Anschlusselement 5 des ersten Bauteils 3 ist durch die Verbindungselemente
1,2, die Buchsen 40 und die Anschlusselemente 41 des zweiten Bauteils 4 mit dem zweiten
Anschlusselement 6 des ersten Bauteils 3 elektrisch verbindbar.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 |
Einschraubelement |
21 |
zweites freies Ende |
10 |
erstes freies Ende |
210 |
Verbindungsstift |
100 |
Gewinde |
3 |
erstes Bauteil |
101 |
Mantelfläche |
30 |
Gewindebohrung |
11 |
zweites freies Ende |
300 |
Senkung |
110 |
zentrisches Mitnahmeprofil |
31 |
Gewindebohrung |
4 |
zweites Bauteil |
111 |
periphere Aufnahme |
40 |
Buchse |
112 |
peripheres Mitnahmeprofil |
41 |
Anschlusselement |
113 |
Stift |
5 |
erstes Anschlusselement |
114 |
periphere Aufnahme |
6 |
zweites |
115 |
zentrische Aufnahme |
|
Anschlusselement |
2 |
Kontaktelement |
7 |
Befestigungselement |
20 |
erstes freies Ende |
|
|
200 |
Feder |
L |
Längsachse |
201 |
Befestigungsstift |
|
|
1. Ein Verbindungselement mit einem Einschraubelement (1) und einem Kontaktelement (2),
wobei das Einschraubelement (1) stiftförmig entlang einer Längsachse (L) ausgebildet
ist, an seinem ersten freien Ende (10) ein Gewinde (100) umfasst und an seinem zweiten
freien Ende (11) ein Mitnahmeprofil (110,112) und eine Aufnahme (111,114;115) umfasst,
wobei das Kontaktelement (2) mit seinem ersten freien Ende (20) in der Aufnahme (111,114;115)
angeordnet ist und an seinem zweiten freien Ende (21) einen Verbindungsstift (210)
umfasst, welcher in der Richtung der Längsachse (L) über das Einschraubelement (1)
hinausragt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (2) eine Feder (200) umfasst, welche zwischen dem Kontaktelement
(2) und dem Verbindungsstift (210) angeordnet ist.
2. Das Verbindungselement gemäss Anspruch 1, wobei das Mitnahmeprofil des Einschraubelements
(1) ein Innenprofil (110) umfasst, wobei die Aufnahme des Einschraubelements (1) eine
periphere Aufnahme (111) umfasst und wobei das erste freie Ende (20) des Kontaktelements
(2) die Feder (200) umfasst und mit der Feder (200) in der peripheren Aufnahme (111)
angeordnet ist.
3. Das Verbindungselement gemäss 2, wobei die periphere Aufnahme (111) identisch mit
dem Gewinde (100) ist und sich über die gesamte Länge des Einschraubelements (1) erstreckt.
4. Das Verbindungselement gemäss Anspruch 1, wobei das Mitnahmeprofil des Einschraubelements
(1) ein Aussenprofil (112) umfasst, wobei das Einschraubelement (1) am zweiten freien
Ende (11) einen Befestigungsstift (113) mit einer peripheren Aufnahme (114) umfasst
und wobei das erste freie Ende (20) des Kontaktelements (2) die Feder (200) umfasst
und mit der Feder (200) in der peripheren Aufnahme (114) angeordnet ist.
5. Das Verbindungselement gemäss Anspruch 3, wobei der Befestigungsstift (113) gemeinsam
einstückig mit dem Einschraubelement (1) ausgebildet ist.
6. Das Verbindungselement gemäss Anspruch 3, wobei der Befestigungsstift (113) in einer
zentrischen Aufnahme (115) im Einschraubelement (1) angeordnet ist.
7. Das Verbindungselement gemäss Anspruch 1, wobei das Mitnahmeprofil des Einschraubelements
(1) ein Aussenprofil (112) umfasst, wobei das Einschraubelement (1) am zweiten freien
Ende (11) eine zentrische Aufnahme (115) umfasst, wobei das erste freie Ende (20)
des Kontaktelements (2) die Feder (200) und einen Befestigungsstift (201) umfasst
und mit dem Befestigungsstift (201) in der zentrischen Aufnahme (115) angeordnet ist.
8. Das Verbindungselement gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kontur
des Kontaktelements (2) im Bereich der Aufnahme (111,114;115) im Wesentlichen kongruent
mit dieser ausgebildet ist und eine passgenaue Verbindung darstellt.
9. Das Verbindungselement gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Einschraubelement
(1) und das Kontaktelement (2) aus einem elektrisch leitendenden Material ausgebildet
sind und miteinander elektrisch wirkverbunden sind.
10. Eine Verbindungsanordnung umfassend ein erstes Bauteil (3), wobei das erste Bauteil
(3) mindestens eine Gewindebohrung (30,31) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer der Gewindebohrungen (30) ein Verbindungselement gemäss einem
der Ansprüche 1 bis 9 eingeschraubt ist.
11. Die Verbindungsanordnung gemäss Anspruch 10, weiter umfassend mindestens ein zweites
Bauteil (4), wobei jedes zweite Bauteil (4) mindestens eine Buchse (40) umfasst, wobei
der Verbindungsstift (210) des mindestens einen Verbindungselements in der bestimmungsgemässen
Gebrauchslage in der mindestens einen Buchse (40) angeordnet ist.
12. Die Verbindungsanordnung gemäss Anspruch 10 oder 11, wobei die Buchse (40) derart
ausgestaltet ist, dass Anschlusselemente (5,6) des ersten Bauteils (3) durch das Verbindungselement
und die Buchse (40) mit Anschlusselementen (41) des zweiten Bauteils (4) elektrisch
wirkverbindbar sind.
13. Die Verbindungsanordnung gemäss Anspruch 12, wobei eine Stirnseite am ersten freien
Ende (10) des Einschraubelements (1) des jeweiligen Verbindungselements in einem elektrischen
Kontakt mit dem entsprechenden Anschlusselement (5,6) des ersten Bauteils (3) ist.
14. Die Verbindungsanordnung gemäss einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei mindestens eine
der Gewindebohrungen (30) eine Senkung (300) umfasst, in welche das Kontaktelement
(2) zumindest teilweise einführbar ist.