[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktvorrichtung zur Bildung einer Leitverbindung
zwischen Anschlusskörpern über eine Mehrzahl von Kontaktkörpern gemäss dem Oberbegriff
des Anspruches 1, 4, 18, 22 bzw. 27.
[0002] Kontaktvorrichtungen der gattungsgemässen Art sind in verschiedenen Variationen bekannt
bzw. vorgeschlagen worden. Sie stellen eine leicht lösbare elektrische Verbindung
bzw. eine Brücke zwischen elektrisch leitenden Anschlusskörpern her. Die Kontaktvorrichtungen
werden insbesondere in elektrischen Steckverbindungen als federndes Zwischenglied
eingesetzt. Bei einer Stecker-Buchsenverbindung kann die Kontaktvorrichtung entweder
in der Buchse oder auf dem Stecker befestigt sein. Eine weitere Anwendung ist die
elektrische Kontaktierung von Stromschienen. An den sich überlappenden Verbindungsstellen
von Stromschienen werden die Kontaktvorrichtungen zwischen den gegeneinander angepressten
Schienenabschnitten angeordnet. Ferner können die Kontaktvorrichtungen bei Schaltvorrichtungen
als Gleitkon- takte Verwendung finden, wobei sie entweder an den festen oder an den
beweglichen Kontaktgrundkörpern der Schaltvor- richtung befestigt sind.
[0003] Diese Kontaktvorrichtungen sollen einerseits einen sicheren mechanischen Kontakt
zwischen den Anschlusskörpern gewährleisten, und zwar auch nach langer Gebrauchsdauer
und gegebenenfalls nach einer grossen Zahl von Steckoperationen, sowie andererseits
einem möglichst geringen elektrischen Uebergangswiderstand zwischen den zu verbindenden
Anschlusskörpern aufweisen. Beide Bedingungen werden bei lösbaren Kontakten durch
geeignete Wahl des Werkstoffes für die Leiterteile sowie durch geeignete Bemessung
des Kontaktdruckes beeinflusst.
[0004] Für derzeit verfügbare Werkstoffe schliessen gute elektrische Leitfähigkeit und
gute federmechanische Eigenschaften einander weitgehend aus. Sollen beide Eigenschaften
optimal realisiert werden, so ist das dadurch erreichbar, dass Leitereigenschaften
und Federeigenschaften durch getrennte Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen
gewährleistet werden. So ist aus der DE-AS 30 14 118 ein Kontaktorgan bekannt, welches
plattenförmige Leiterkörper sowie mit den Leiterkörpern verbundene Federelemente aufweist.
Durch die funktionelle Trennung der elektrischen Leiterkörper von den Federelementen
lassen sich beide Bauteile aus am besten geeigneten Materialien herstellen.
[0005] Wie bereits erwähnt, sollen derartige Kontaktvorrichtungen neben einem möglichst
geringen elektrischen Uebergangswiderstand zwischen den Anschlusskörpern einen sicheren
mechanischen Kontakt zwischen den Anschlusskörpern gewähr leisten. Gemäss der genannten
DE-AS 30 14 118 wurde zwar das erste Teilproblem, d.h. die Reduzierung des Uebergangswiderstandes,
in Angriff genommen. Dagegen wurde dem zweiten Teilproblem, nämlich dem sicheren mechanischen
Kontakt bzw. dem durch die Feder aufzubringenden Kontaktdruck, nur ungenügend Beachtung
geschenkt. Es hat sich nämlich erweisen, dass trotz guter Federeigenschaften der erzielbare
Federweg, der den Verstellbereich der Kontakt bestimmt, gemäss dem genannten Vorschlag
relativ gering bleibt. Daraus resultiert die Gefahr, dass die Federn leicht überdehnt
werden und damit erlahmen. Ausserdem ist der Arbeitsbereich der Kontaktvorrichtung
infolge des geringen Einfederungsbereiches derart begrenzt, dass die Kontaktkörper
mit engen Toleranzen gefertigt werden müssen, damit die einwandfreie Kontaktgabe auch
über längere Zeit gewährleistet bleibt. Ein ganz besonders gravierender Nachteil
dieses Vorschlags besteht aber in dem erheblichen technischen bzw. herstellungsmässigen
Aufwand und damit auch in den hohen Herstellungskosten, vor allem auf Grund der komplizierten
Verbindungen zwischen den Kontaktkörpern und dem Federelement.
[0006] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Kontaktvorrichtung
der genannten Art dahingehend zu verbessern, dass durch geeignete Ausbildung des Federelementes
bzw. der Verbindung zwischen Federelement und Kontaktkörper ein wesentlich verbesserter
Kontaktdruck zwischen den Kontakt- und Anschlusskörpern gewährleistet werden kann,
der auch unter wechselnden Bedingungen oder bei grösseren Mass toleranzen für die
beteiligten Kontaktkörper beibehalten wird. Ausserdem soll insbesondere auch der Fertigungsaufwand
der Kontaktvorrichtung verringert werden.
[0007] Diese Aufgabe erfindungsgemäss durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 4 bzw. 18
bzw. 22 bzw. 27 definierten Merkmale gelöst.
[0008] Der entscheidende Vorteil dieser Massnahmen liegt in der optimalen Ausnutzung der
guten Federeigenschaften des verwendeten Federwerkstoffes und der dadurch ermöglichten
wesentlich grösseren Toleranzbereiche für die Kontaktkörper und der trotz der vergrösserten
Masstoleranzen überraschend hohen Sicherheit und Zuverlässigkeit sowie Gleichmässigkeit
des gewünschten Kontaktdrucks. Der Fertigungsaufwand für die beschriebene Ausbildung
ist, verglichen mit den bekannten Ausführungen, relativ gering. Die vorgeschlagene
Ausbildung erfordert wenige einfache und gut zu beherrschende Fertigungsschritte.
[0009] Im folgenden werden Einzelheiten der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiels
mit Hilfe der Zeichnungen näher beschrieben.
[0010] Es zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, nämlich:
Fig. 1A einen Teilschnitt durch eine Kontaktvorrichtung,
Fig. 1B eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Federbandes mit einem einzigen
eingesetzten Kontaktkörper,
Fig. 1C eine ausschnittweise Ansicht eines Federbandes von oben, and
Fig. 1D eine Detailansicht einee Kontaktkörpers während des Einsetzens in das Federband:
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, nämlich:
Figs. 2A einen Teilquerschnitt durch zwei Kontaktkörper und eine Kontakvorrichtung
in entspanntem Zustand, und
Fig. 2B einen Teilquerschnitt durch zwei Kontaktkörper und eine Kontaktvorrichtung
in belastetem Zustand, d.h. nach dem Anlegen des Kontaktdruckes;
Fig. 3 eine schematische Ansicht von verschiedenen Kontaktkörper, nämlich:
Fig. 3A einen Kontaktkörper, der dazu bestimmt ist, auf zwei Federdräht montiert zu
werden,
Fig. 3B einen Kontaktkörper, der dazu bestimmt ist, auf ein zentrales Federband montiert
zu werden,
Fig. 3C eine andere Ausführung eines zur Montage auf zwei Federdrähten bestimmten
Kontaktkörpers, und
Fig. 3D einen Kontaktkörper, der dazu bestimmt ist, auf zwei Federbänder montiert
zu werden;
Fig. 4 eine auf gewelltem Federband bzw. gewellten Federdrähten angeordnete Kontaktkörperreihe;
Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel, nämlich:
Fig. 5A einen Teilschnitt durch eine Kontaktvorrichtung,
Fig. 5B eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Federbandes mit zwei darauf
montierten Kontaktkörpern,
Fig. 5C eine ausschnittweise Ansicht eines Federbandes von oben,
Fig. 5D Detailansicht eines Kontaktkörpers während der Montage auf das Federband,
Fig. 5E eine Detailansicht eines Kontaktkörpers in montiertem Zustand, und
Fig. 5F eine Detailansicht eines weiteren Kontaktkörpers in montiertem Zustand;
Fig. 6 ein viertes Ausführungsbeispiel, nämlich:
Fig. 6A einen Teilschnitt durch eine Kontaktvorrichtung,
Fig. 6B eine perspektivische Ansicht eines Teils zweier miteinander verbundener Federbänder
mit einem darauf montierten Kontaktkörper,
Fig. 6C eine ausschnittweise Ansicht eines Federbandes von oben.
Fig. 6D eine Darstellung der Montage eines Kontaktkörpers auf zwei Federbänder, und
Fig. 6E eine perspektivische Ansicht eines Teils von drei miteinander verbundenen
Federbändern mit zwei darauf montierten Kontaktkörpern;
Fig. 7 einen Kontaktkörper mit einer als Sandwich zwischen zwei äusseren Kontaktplatten
eingeklemmten Kontaktlamelle aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit;
Fig. 8 einen mit Kontaktmaterial umwickelten Kontaktkörper;
Fig. 9 einen Kontaktkörper mit eingesetzten Kontaktlamellen;
Fig. 10A-10C Ausführungsbeispiele von Kontaktkörpern mit federnden Kontaktlamellen
an den Kantenabschnitten;
Fig. 11 einen Kontaktkörper mit geschlitzter Kontaktlamelle;
Fig. 12 einen Querschnitt durch den in Fig. 11 dargestellten Kontaktkörper;
Fig. 13 einen Teil-Querschnitt einer Kontaktvorrichtung mit koaxial-zylindrischen
Anschlusskörpern und zwischen diesen eingesetzten Kontaktkörpern, gemäss Schnittebene
XIII-XIII in Fig. 14,
Fig. 14 einen Teil-Axialschnitt der Kontaktvorrichtung nach Fig. 13, gemäss Schnittebene
XIV-XIV in Fig. 13
Fig. 15 eine in grösserem Massstab gehaltene Axialansicht eines Federelementes aus
der Kontaktvorrichtung nach Fig. 13;
Fig. 16 einen Längsschnitt eines Satzes von zusammengehörigen Kontaktkörpern mit
Federelement und Führungsvorrichtung einer weiteren Kontaktvorrichtung in vergrösserndem
Massstab, gemäss Schnittebene XVI-XVI in Fig. 17
Fig. 17 einen Querschnitt der Kontaktkörperanordung nach Fig. 16, gemäss Schnittebene
XVII-XVII in Fig. 16 und
Fig. 18 eine Darstellung entsprechend Fig. 17 für eine abgewandelte Kontaktkörperausführung.
[0011] Die in den Figuren 1A bis 1D dargestellte elektrische Kontaktvorrichtung 1 besteht
aus einem Federband 2, in das jalousieartig angeordnete Kontaktkörper 3 eingesetzt
sind. Zu diesem Zweck ist das Federband 2 mit Aufnahmeschlitzen 4 versehen. Wie insbesondere
aus den Figuren 1A und 1D hervorgeht, sind die Kontaktkörper 3 von beiden Seiten
her mit geneigt angebrachten Rastnuten 5 versehen. Diese Nuten entsprechen der Dicke
des Federbands 1, so dass sich die Kontaktkörpern 3 rastend eindrücken lassen (vgl.
Fig. 1D).
[0012] Die Rastnuten 5 sind um einen Winkel α gegenüber Ebene der Kontaktkörper 3 geneigt
angebracht, um den gewünschten Neigungswinkel derselben gegenüber der Ebene 7 des
Federbandes 2 zu realisieren. Der Betrag, um den die Kontaktkörper 3 gegenüber der
Federbandebene 7 geneigt sind, kann in der Praxis zwischen einigen Winkelgraden und
ca. 45° liegen. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Neigung um ca. 40° erweisen.
[0013] Das Federband 2 kann aus Federstahl oder Federbronze, z.B. aus Cu/Be-Bronze bestehen.
Als Kontaktmaterial wird vorzugsweise ein elektrisch gut leitender Werkstoff verwendet.
Es ist zu beachten, dass die Höhe der Kontaktkörper 3 unabhängig ist vom gegenseitigen
Abstand derselben längs des Federbandes 2. Dies bedeutet, dass es möglich ist, durch
entsprechende Wahl der Kontakthöhe auch grössere Toleranzen zwischen zwei miteinander
elektrisch zu verbindenden Anschlusskörpern zu überbrücken, ohne dass die Anzahl der
Kontaktkörper, bezogen auf die Länge des Federbandes, vermindert werden müsste. Die
gewünschte hohe Strombelastbarkeit bleibt also voll gewährleistet.
[0014] Das Federband 2 kann aus zwei Teilbändern 2a, 2b zusammengesetzt sein, die miteinander
verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass bei der Montage der Kontaktkörper 3 die
Ränder 6 der Schlitze 4 nicht (wie in Fig. 1D dargestellt) weggebogen werden müssen.
Vielmehr können in diesem Fall die Teilbänder 2a, 2b seitlich in die Rastnuten 5 hineingeschoben
und gegebenenfalls anschliessend miteinander verbunden werden.
[0015] Anhand der Figuren 2A und 2B sei die Wirkungsweise der Kontaktvorrichtung erläutert,
die sich in entscheidendem Masse von bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art unterscheidet.
In entspanntem Zustand nach Figur 2A ist das Federband 16 eben. Die Kontaktkörper
8 bis 11 sind im Abstand a unter Winkel α relativ zur Federbandebene auf dem Federband
16 aufgereiht. Vorzugsweise beträgt der Winkel α 40°. Wird nun unter dem Einfluss
eines Kontaktdruckes, der zwischen einem ersten Anschlusskörper 200 und einem zweiten
Anschlusskörper 210 auf die elektrische Kontaktvorrichtung ausgeübt wird, der Spalt
D auf das Mass D1 (Fig. 2B) verengt, nehmen zwangsläufig die Kontaktkörper 8 bis 11
eine stärker geneigte Stellung ein. Das bedeutet, dass sich der Winkel α verkleinert.
Infolge des praktisch formschlüssigen Kontaktes zwischen den Kontaktkörpern 8 bis
11 und dem Federband 16 nimmt letzteres eine gewellte Form ein, wie dies für das gewählte
Beispiel in Figur 2B gezeigt ist.
[0016] Durch diese Massnahme wird eine zusätzliche Nachgiebigkeit des Federsystems erreicht,
was sich in längeren nutzbaren Federwegen und damit in gleichmässiger verteilten und
gegen Masstoleranzen unempfindlicheren Rückstellkräften äussert. Ferner lässt die
beschriebene Vorrichtung auch grössere Verstellwinkel der Kontaktkörper einwandfrei
und unter weitgehend konstantem Federdruck der Kontaktkörper gegenüber den Anschlusskörpern
100 und 210 zu.
[0017] Ferner zeigt Fig.2B im Bereich der beiden äusseren linken Kontaktkörper einen besonders
vorteilhaften, weil einfachen und zuverlässigen Abstandhalter 16a in Gestalt eines
über das Federband 16 gezogenen Schlauchabschnittes. Dieser besteht vorzugsweise aus
weichelastischem oder weichplastischem Material und ist daher an seinen Stirnflächen
bezüglich der veränderlichen Schrägstellung des benachbarten Kontaktkörpers anpassungfähig.
Dadurch ergibt sich auch eine gegebenenfalls erwünschte, durch geeignete Bemessung
und Materialwahl beeinflussbare Erhöhung des Kontaktdruckes. Solche Abstandhalter
kommen insbesondere mit Vorteil auch für Ausführungen mit Federdrähten in Betracht
(siehe Fig. 3A).
[0018] Zweckmässig werden nachgiebige, in Axialrichtung wenigstens teilweise elastisch verformbare
Abstandhalter unter einer gewissen axialen Zusammenpressung zwischen die Kontaktkörper
eingesetzt. Dies lässt sich bei der Montage mit abwechselnder Aufreihung von Kontaktkörpern
und Abstandhaltern auf das Federband bzw. den Federdraht bequem durch Zusammendrücken
der Aufreihung mit anschliessender Endarretierung oder Zusammenschliessen der Band-
bzw. Drahtenden erreichen. Die axiale Vorspannung der Abstandhalter ergibt eine spielfreie,
jedoch im Betriebszustand nachgiebige und anpassungsfähige Lagesicherung der Kontaktkörper.
Diese begünstigt weiterhin eine Formgebung der plattenartigen Kontaktkörper mit einfachen,
in Richtung quer zur Plattenebene verlaufenden, prismatischen oder zylindrischen Ausnehmungen
für den Durchtritt des Federbandes bzw. Federdrahtes. Dies hat erhebliche fertigungstechnische
Vorteile, ohne die spielfreie oder spielarme Lagesicherung der Kontaktkörper zu beeinträchtigen.
[0019] Eine Abwandlung dieser Ausführungsform ist im rechten Teil von Fig. 2B angedeutet.
Danach wird eine nachgiebige Lagesicherung der Kontaktkörper mittels eines das Federband
bzw. den Federdraht umgebenden und sich durchgehend über eine Mehrzahl von Kontaktkörpern
erstreckenden, radial elastisch und/oder plastisch zusammendrückbaren Schlauches 16b
erreicht. Bei passender Bemessung der Ausnehmungen der Kontaktkörper lässt sich einerseits
das Einführen des Federelements mit Schlauch in die Ausnehmungen bei der Montage
noch bequem ausführen. Andererseits bewirkt die radiale Zusammendrückung der innerhalb
der Kontaktkörperausnehmungen befindlichen Schlauchabschnitte eine sichere, kraftschlüssige
bzw. wegen der Verdrängung von Schlauchmaterial in die benachbarten Bereiche ausserhalb
der Ausnehmungen sogar formschlüssige, jedoch gleichwohl nachgiebige Lagesicherung
der Kontaktkörper. Gegebenenfalls können zusätzlich zwischen den Kontaktkörpern Schlauchabschnitte
als Abstandhalter eingefügt werden.
[0020] Im übrigen versteht es sich, dass das Schlauchprofil für die vorliegenden Anwendungen
nicht notwendigerweise umfangsseitig geschlossen sein muss. Vielmehr kommen grundsätzlich
alle geeigneten Hohlprofile in Betracht, z.B. auch U-Profile. Ebenso versteht es
sich, dass eine solche Abstandhalterung - wie in Fig. 2B nicht besonders dargestellt
- im allgemeinen über eine grössere Anzahl bzw. über eine ganze Reihe von Kontaktkörpern
zu erstrecken ist.
[0021] In den Figuren 3A bis 3D sind Ausführungsbeispiel für geeignete Kontaktkörperformen
dargestellt. Der Kontaktkörper 8 gemäss Figur 3A weist zwei gegenüber der Kontaktebene
17 (vgl. Fig. 2A) geneigt angebrachte Bohrungen 12 auf, die zur Durchführung von Federdrähten
dienen.
[0022] Figur 3B zeigt das Beispiel eines zentralen, gegenüber der Kontaktebene 17 (vgl.
Fig. 2A) geneigt angebrachten Schlitzes 13 zur Aufnahme eines Federbandes.
[0023] Die Figuren 3C und 3D zeigen Kontaktkörpern 10, 11, die seitliche Ausnehmungen 14,
15 zum Einschieben von Federdrähten (Fig. 3C) bzw. Federbändern (Fig. 3D) aufweisen.
Diese Ausnehmungen 14, 15 können nach dem Einführen der Federelemente leicht durch
Stauchen oder Quetschen verschlossen werden.
[0024] In Figur 4 is ein Beispiel mit einem mehrfach gewellten Federband oder Federdraht
16 dargestellt. Derartige Ausführungsbeispiele tragen zu einer weiteren Verlängerung
des Federbereiches bei. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Durchlass 41
für den Federdraht oder das Federband 16 senkrecht (d.h. α = 90°) zur Ebene 17 der
Kontaktkörper 8 bis 11 angebracht werden kann. Trotzdem ergibt sich die gewünschte
formschlüssige Verbindung zwischen dem Federelement und den Kontaktkörpern, so dass
die zuvor beschriebene Drehbewegung der Kontaktkörper einwandfrei in eine geeignete
elastische Verformung des Federelementes umgesetzt wird.
[0025] In den Figuren 5A bis 5F ist eine elektrische Kontaktvorrichtung dargestellt, deren
Kontakrkörper durch Taschen 21 aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit,
wie beispielsweise Kupfer, gebildet sind, die jeweils auf einem Steg 20 des Federbandes
18 angeordnet sind und dieses vollständig umfassen (vgl. Fig. 5A; 5E). Aus dem Federband
18 sind Aussparungen 19 herausgestanzt, wodurch Stege 20 entstehen (vgl. Fig. 5C).
Diese sind gegenüber der Feder bandebene 31 um einen Winkel verdreht (vgl. Fig. 5A).
Dadurch wird erreicht, dass die Stege 20 gegenüber den Rändern 18a des Federbandes
18 torsionsartig federn können. Die Montage der taschenförmigen Kontaktkörpern ist
denkbar einfach: Sie werden über die zugeordneten Stege 20 geschoben und ihre Endbereiche
21a anschliessend form- oder stoffschlüssig, z.B. mit Hilfe von Punktschweissungen
22, verbunden (vgl. Fig. 5D; 5E). Gemäss einer in Figur 5F dargestellten Variante
kann das Befestigungs- problem auch so gelöst werden, dass man die genannten End-
bereiche 21a krallenförmig ausbildet und miteinander in Eingriff bringt. In diesem
Fall kann unter Umständen auf das Anbringen von stoffschlüssigen Leitverbindungen
verzichtet werden. In Figur 5B ist im übrigen ein Abschnitt der elektrischen Kontaktvorrichtung
mit zwei montierten Taschen 21 perspektivisch dargestellt.
[0026] In den Figuren 6A bis 6E ist eine elektrische Kontaktvorrichtung dargestellt, deren
Kontaktkörper durch Wickel 29 aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit
(das widerum Kupfer sein kann) gebildet sind, die jeweils auf zwei miteinander verbunden
oder gegebenenfalls auch nur in gegenseitiger Berührung gehaltenen Zungen 25, 27 angeordnet
sind, die verschiedenen Federbändern 24 angehören und von entgegengesetzten Seiten
in den Wickel 29 hineingeschoben sind (vgl. Fig. 6B). Demnach werden jeweils zwei
Zungen 25, 27 von einem Wickel 29 vollständig umfasst (vgl. Fig. 6B). Die elektrische
Kontaktvorrichtung besitzt überdies mindestens zwei nebeneinanderliegende Federbänder
24. Aus jedem Federband 24 sind Aussparungen 26, 28 herausgestanzt, wodurch Zungen
25, 27 entstehen, die mit einem Verbindungsstreifen 24a einstückig verbunden sind
(vgl. Fig. 6C). Die Zungen 25, 27 sind gegenüber der Federbandebene 31 um einen Winkel
verdreht (vgl. Fig. 6A). Dadurch wird wiederum erreicht, dass die Zungen 25, 27 gegenüber
dem mit ihnen verbundenen Verbindungsstreifen 24a torsionsartig federn können. Dabei
können die Torsionsachse und die Symmetrieachse jeder Zunge 25 zusammenfallen oder
die erstere in bezug auf die letztere exzentrisch sein (vgl. strichpunktiert dargestellte
Zunge 27 in Fig. 6C). Die Montage der wickelförmigen Kontaktkörper erfolgt durch Einschieben
der zugeordneten Zungen 25, 27 (vgl. Fig. 6D). Die einzelnen Zungenpaare 25, 27 werden
anschliessend z.B., mit Hilfe von Punktschweissungen 30 mitein- ander verbunden. Die
solcherart durchgeführte Montage besticht durch ihre Einfachheit. die wickelförmigen
Kontakt- körper können in mehreren Reihen angeordnet sein (vgl. Fig. 6E).
[0027] Es ist offensichtlich, dass die im Ausführungsbeispiel nach Figuren 5A bis 5F verwendeten
Kontaktkörper gegebenenfalls auch wickelförmig und die Ausführungsbeispiel nach Figuren
6A bis 6E benützten gegebenenfalls auch taschenförmig sein können. Ferner können
die Stege 20 bzw. die miteinander verbundenen Zungenpaare 25, 27 auch in mehr als
zwei Reihen angeordnet sein.
[0028] Zur Gewährleistung einer einwandfreien Kontaktgabe unter verbesserten Anpressverhältnissen
werden im folgenden in Weiterbildung des erfinderischen Prinzips Ausführungsbeispiels
von Kontaktkörpern beschrieben, welche sich zur Verwendung mit zuvor beschriebenen
Ausführungen besonders gut eignen.
[0029] Es ist bekannt, dass insbesondere die Längskanten der Kontaktkörper 3, 8 bis 11 als
Kontaktbrücke zu den Anschlusskörpern 200, 210 dienen. Diese Teile der Kontaktkörper
werden in Abhängigkeit von der jeweiligen Strombelastung zwischen den Anschlusskörpern
besonders stark beansprucht.
[0030] Gemäss Figur 7 besteht der Kontaktkörper aus einem ersten und einem zweiten äusseren
Kontaktteil 32 sowie einer dazwischen eingeklemmten Kontaktlamelle 42 aus einem Material
mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, deren Enden 43 über die Kontaktteile 32 hinausragen.
Die äusseren Kontaktteile 32 können aus Metall, Kunstoff oder einem anderen die erforderlichen
mechanischen Eigenschaften besitzenden Werkstoff bestehen. Die dazwischen liegende
Kontaktlamelle 42 muss vor allem über gute elektrische Eigenschaften verfügen; die
mechanische Eigenschaften dieser Lamelle 42, wie genügende Festigkeit, spielen dagegen
eine eher untergeordnete Rolle. Als Material für die Lamelle 42 kann beispielsweise
ein Kupfergeflecht verwendet werden.
[0031] Gemäss Figur 8 ist der Kontaktkörper aus Metall oder Isoliermaterial gefertigt und
mit einem Draht 41, der aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit besteht,
oder mit einer Litze umwickelt.
[0032] Gemäss dem in Figure 9 dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur die Kantenbereiche
der Kontaktkörper mit einer eingesetzten Kontaktlamelle 33 aus einem Material mit
hoher elektrischer Leitfähigkeit versehen. Zu diesem Zweck sind die Kantenbereiche
mit Nuten versehen.
[0033] Die Figuren 10A bis 10C zeigen weitere Ausführungsbeispiele von Kontaktkörpern. Diese
verfügen über federnde Kontaktlamellen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit. Die
Kontaktlamelle 34 nach Figur 10A hat einen U-förmigen Querschnitt und ist über ein
Ende des Kontaktkörpers gestülpt. Gemäss Figur 10B ist die Kontaktlamelle 35 mit einem
Ende in einer Nut 37 am Kontaktkörper eingesetzt. Schliesslich kann die Kontaktlamelle
36 nach Figur 10C aus Phosphorbronze-Draht bestehen und ähnlich wie die Kontaktlamelle
34 gemäss Figur 10A über ein Ende des Kontaktkörpers gestülpt sein. Die in den Figuren
10A und 10B dargestellten Kontaktlamellen 34, 35 weisen überdies Schlitze 39 auf,
wodurch mehrere nebeneinander angeordnete, voneinander unabhängig federnde Kontaktbereiche
entstehen.
[0034] Das Ausführungsbeispiel nach Figur 11 sieht einen Kontaktkörper vor, der aus einer
an den Kontaktflächen mit Schlitzen 39 versehenen Leiterplatte besteht. Gemäss Figur
12 können die Kontaktkanten 40 zusätzlich leicht abgewinkelt sein.
[0035] Die im Zusammenhang mit den Figuren 7 bis 11 beschriebenen Ausführungsbeispiele der
Kontaktkörper eignen sich insbesondere für hohe Strombelastung der Kontaktvorrichtung
beim Einsatz mit Anschlusskörpern, die in bezug auf ihre gegenseitige Lage und/oder
infolge Bearbeitungstoleranzen ihrer Oberflächen nicht Gewähr dafür bieten, dass ein
im wesentlichen starrer Kontaktkörper entlang seiner gesamten Kontaktkanten an den
Oberflächen der Anschlusskörper anliegt.
[0036] Bei der Kontaktvorrichtung nach den Figuren 13 bis 15 sind jeweils zwei plattenartig-prismatische,
formsteife Kontaktkörper 101 in Richtung parallel zur Achse von zylindrischen Anschlusskörpern
100a und 100b gesehen hintereinanderliegend angeordnet und durch eine stabförmige
Torsionsfeder 104 miteinander verbunden. Letztere umfasst zwei mit Axialabstand angeordnete
Vierkant-Profilabschnitte 104a und liegt in fluchtenden Kanälen 101a der beiden Kontaktkörper
101, die ein den Profilabschnitten 104a angepasstes Vierkantprofil aufweisen und damit
eine formschlüssige Torsionsverbindung zwischen den hintereinanderliegenden Kontaktkörpern
herstellen. Von den übrigen, zylindrischen Stababschnitten 104b der Torsionsfeder
wirkt der mittlere, zwischen den beiden Vierkant-Profilabschnitten 104a liegende als
elastisch tordierbares Federelement, während die beiden äusseren über die End-Stirnflächen
der Kontaktkörper vorstehen und in radiale Schlitze 110a von beiderseitigen Ringelementen
110b und 110c einer dadurch gebildeten, käfigartigen Führungsvorrichtung 110 eingreifen.
Auf diese Weise kann sich die Schwenkachse X-X der fluchtenden Kontaktkörper bei deren
Schwenkbewegung gegeneinander radial zur Achse der zylindrischen Anschlusskörper
100a, 100b verlagern, ohne dass die Gefahr eines Verkantens durch tangentiale Schrägstellung
bezüglich der Anschlusskörper besteht.
[0037] In entspanntem Zustand der Torsionsfeder sind die beiden Kontaktkörper zueinander
rechtwinklig verschwenkt, während sie beim Einsetzen zwischen die Kontaktflächen der
Anschlusskörper 100a und 100b unter elastischer Verformung der Torsionsfeder gemäss
Pfeilen P1 und P2 in Figur 15 unter Vorspannung ihre Lage gemäss Figur 13 einnehmen.
Dabei liegen die äusseren Längskanten der Kontaktkörper unter einer der Vorspannung
entsprechenden Anpressung an den Kontaktflächen der Anschlusskörper. Die Ringelemente
110a und 110b der Führungsvorrichtung 110 besorgen ferner eine genaue axiale Arretierung
der Führungskörper, so dass eine wiederholte Axialverschiebung der Anschlusskörper
gegeneinander möglich ist. Die Anschlusskörper können daher insbesondere als Buchse
und Stecker ausgebildet werden, wie in Figur 13 und 14 angedeutet. Im übrigen ist
in Figur 13 der Uebersichtlichkeit halber nur ein Kontaktkörperpaar in dem Raum zwischen
den beiden Anschlusskörpern dargestellt. Die ersichtlich vorgesehene, vollständige
Besetzung der verfügbaren Kontaktflächen mit Kontaktkörperanordungen entsprechend
der Anzahl der vorhandenen Paare von einander fluchtend gegenüberliegenden Schlitzen
110a ermöglicht Kontaktvorrichtungen einfacher Konstruktion für hohe Strombelastungen.
[0038] Bei der Kontaktvorrichtung nach Figuren 16 und 17 liegen jeweils zwei äussere Kontaktkörper
102 und ein mittlerer Kontaktkörper 103 - alle mit einem Profil ähnlich der Ausführung
nach Figur 13 ausgebildet - mit ihren durchgehenden Vierkantprofil-Kanälen 102a und
103a fluchtend hintereinander. Eine sinngemäss wie bei der vorangehenden Ausführung
wirkende Torsionsfeder 105 ist wiederum mit Profilabschnitten 105a und 105b versehen
die dem Kanalprofil angepasst und den Kontaktkörpern 102 bzw. 103 zugeordnet sind.
Zwischen den Profilabschnitten sind relativ torsionsweiche Federabschnitte 109 gebildet,
deren Durchmesser geringer als der jeweils geringste Durchmesser der Profilabschnitte
bemessen ist. Auf diese Weise können die Torsionsfedern aus hochfestem Material hergestellt
werden, z.B. aus Federstahl, während eine Ausführung der Torsionsfedern gemäss dem
vorangehenden Ausführungsbeispiel mit seinen im Durchmesser stärkeren Torsionsfedern
die Anwendung von Materialien mit geringerem Elastizitätsmodul erlaubt, z.B. von
geeigneten Kunststoffen, die eine besonders wirtschaftliche Bearbeitung zulassen.
[0039] Durch die mittelsymmetrische Zusammensetzung der drei Kontaktkörper ergibt sich eine
unter Vorspannung in sich statisch im wesentlichen im Gleichgewicht befindliche Anordnung
der Kontaktkörper. Gleichwohl sind an den Enden der Torsionsfeder Führungszapfen 105c
vorgesehen, die in Schlitzen 111b gegenüberliegender Randabschnitte 111a einer käfigartigen
Führungsvorrichtung eingreifen. In nicht näher eingreifen. In nicht näher dargestellter
Weise ergibt sich dadurch auch hier die Möglichkeit, grössere Kontaktfelder herzustellen,
z.B. auch ebene Kontaktfelder für Verbindungen an Starkstromschienen. Zur Erhöhung
der Strombelastbarkeit sind im Beispiel wiederum an den äusseren Kanten der Kontaktkörper
102 und 103 elastisch nachgiebige Kontaktlamellen 112 eingesetzt.
[0040] Die Abwandlung nach Figur 18 zeigt bei einer Vorrichtung entsprechend Figur 17 die
Möglichkeit eines zylinderischen Torsionsfederstabes 113 mit stark bemessenen und
ausgeprägt radial vorstehenden Profilabschnitten 114 für die Torsionskupplung der
Kontaktkörper. Eine solche Ausführung erlaubt besonders grosse Kraftübertragungsflächen
zwischen Torsionsfeder und Kontaktkörpern. Sie kommt daher insbesondere auch für
billige Torsionsfedern aus Kunststoff in Betracht.
1. Elektrische Kontaktvorrichtung zur Bildung einer Leitverbindung zwischen Anschlusskörpern
über eine Mehrzahl von Kontaktkörpern, mit mindestens einem für eine Mehrzahl von
Kontaktkörpern gemeinsamen Federelement für die Anpressung der Kontaktkörper gegen
die Anschlusskörper, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als Federband
(2) ausgebildet ist, das Oeffnungen (4) aufweist, in die die Kontaktkörper (3) jeweils
einzeln eingeführt sind, und dass die Kontaktkörper (3) in unbelastetem Zustand um
einen Winkel von maximal 45° gegenüber der Ebene (7) des Federbandes (2) geneigt angeordnet
sowie durch Einrastmittel (5, 6) am Federband (2) befestigt sind.
2. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Oeffnungen des Federbandes (2) als Schlitze (4) ausgebildet sind, die sich quer zur
Längsrichtung des Federbandes (2) erstrecken, dass die Schlitze (4) eine oder mehrere
Reihen bilden, die in Längsrichtung des Federbandes (2) verlaufen, dass die Einrastmittel
(5, 6) an den Kontaktkörpern (3) ausgebildete, einander gegenüberliegende Rastnuten
(5) umfassen, die in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und mit den die Schlitze
(4) umgebenden Randzonen (6) in Wirkverbindung stehen, und dass die Lage der Rastnuten
(5) an den Kontaktkörpern (3) in Abhängigkeit vom gewünschten Winkel zwischen letzteren
und der Ebene (7) des Federbandes (2) festgelegt ist.
3. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass das Federband (2) aus mindestens zwei untereinander verbundenen Teilbändern
(2a, 2b) zusammengesetzt ist.
4. Elektrische Kontaktvorrichtung zur Bildung einer Leitverbindung zwischen Anschlusskörpern
über eine Mehrzahl von Kontaktkörpern, bei der mindestens ein für eine Mehrzahl von
Kontaktkörpern gemeinsames Federelement für die Anpressung der Kontaktkörper gegen
die Anschlusskörper vorgesehen ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontaktkörper (8; 9; 10; 11) mindestens eine Ausnehmung(12;
13; 14; 15) aufweist, die den Kontaktkörper vollständig durchdringt und sich von
einer Seitenfläche (8a; 9a; 10a; 11a) der Kontaktkörper (8; 9; 10; 11) zur andern
(8b; 9b; 10b; 11b) erstreckt, dass das Federelement (16) durch die Ausnehmung (12;
13; 14; 15) hindurchgeführt ist und dass die Ebene (17) der Kontaktkörper (8; 9; 10;
11) mit der Ausnehmung (12; 13; 14; 15) einen festgelegten Winkel α einschliesst.
5. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
Federelement als Federband (16) ausgebildet ist und die Ausnehmung die Form einer
schlitzförmigen Oeffnung (13) aufweist, die sich im Zentrum der Kontaktkörper (9)
befindet, und dass die Breite der Oeffnung (13) der Dicke des Federbandes (16) entspricht.
6. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als
Federelemente wenigstens annähernd parallel zueinander angeordnete Federbänder vorgesehen
sind und dass jeder Kontaktkörper (11) in seinem Randbereich zwei einander gegenüberliegende,
schlitzförmige Ausnehmungen (15) aufweist, deren Breite der Dicke der Federbänder
(16) entspricht.
7. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
dass das bzw. jedes Federband (16) in entspanntem Zustand eben ist und dass der Winkel
α maximal 45° beträgt.
8. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
dass das bzw. jedes Federband (16) in entspanntem Zustand einfach oder mehrfach gewellt
ist und dass der Winkel α90° beträgt (Fig. 4).
9. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als
Federelemente wenigstens annähernd parallel zueinander angeordnete Federdrähte (16)
vorgesehen sind und dass jeder Kontaktkörper (10) in seinem Randbereich zwei einander
gegenüberliegende schlitzförmige Aussparungen (14) aufweist, deren Breite dem Durchmesser
der Federdrähte (16) entspricht,
10. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als
Federelements wenigstens annähernd parallel zueinander angeordnete Federdrähte (16)
vorgesehen sind und dass jeder Kontaktkörper (8) in seinem Randbereich zwei einander
gegenüberliegende Bohrungen (12) zur Aufnahme der Federdrähte (16) aufweist.
11. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Federdrähte (16) in entspanntem Zustand geradlinig verlaufen und dass der
Winkel α maximal 45° beträgt.
12. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Federdrähte (16 in entspanntem Zustand einfach oder mehrfach gewellt sind
und dass der Winkel α 90° beträgt (Fig. 4).
13. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktkörper (8; 9; 10; 11) in mehreren nebeneinanderliegenden Reihen angeordnet
sind und dass die zugehörigen Federelemente (16) untereinander verbunden sind.
14. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen der Kontaktkörper durch Kontaklamellen (33;
34; 35; 36) aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit gebildet sind,
die im Randbereich des Kontaktkörpers ein- bzw. angesetzt sind (Fig.7, 9, 10A-10C).
15. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
die mit den Anschlusskörpern in Verbindung tretenden Kantenbereiche (34; 35; 40) der
Kontaktlamellen mit Schlitzen (39) versehen sind (Fig. 10A, 10B, 11).
16. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass
die geschlitzten Kantenbereiche (34; 35; 40) federnd ausgebildet sind (Fig. 10A; 10B;
11; 12).
17. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper zur Bildung von Kontaktflächen (38) mit draht-
oder strangförmigem Material (41) hoher elektrischer Leitfähigkeit umwickelt sind.
18. Elektrische Kontaktvorrichtung zur Bildung einer Leitverbindung zwischen Anschlusskörpern
über eine Mehrzahl von Kontaktkörpern, mit mindestens einem für eine Mehrzahl von
Kontaktkörpern gemeinsamen Federelement für die Anpressung der Kontaktkörper gegen
die Anschlusskörper, wobei das Federelement durch Ausnehmungen gebildete, einstückig
angeformte und zur Lagerung der Kontaktkörper bestimmte Trägerorgane aufweist, insbesondere
nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper
(21; 29) die zugeordneten Trägerorgane (20; 25; 27) vollständig umfassen und in unbelastetem
Zustand gegenüber der Federelementebene (31) unter einem Winkel von maximal etwa 45°
geneigt angeordnet sind.
19. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontaktkörper die Form von Taschen (21) haben, die aus einem Material mit hoher
elektrischer Leitfähigkeit hergestellt sind.
20. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet,
dass die Trägerorgane am Federelement (18) die Form von Stegen (20) haben, die in
einer oder mehreren nebeneinander liegenden, sich in Längsrichtung des Federelementes
(18) zwischen zwei Randstreifen (18a) desselben erstreckenden Reihen angeordnet sind
(Fig. 5B).
21. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens zwei Federelemente (24) vorhanden sind, deren jedes Trägerorgane
in Form von Zungen (25, 27) aurweist, die in einer sich in Längsrichtung des Federelementes
(24) erstrek- kenden Reihe angeordnet und einstückig mit einem Verbin- dungsstreifen
(24a) verbunden sind, dass jeweils eine Zunge (25, 27) des einen Federelementes (24)
von der einen Seite her und eine Zunge (25, 27) des anderen Federelementes (24) von
der anderen Seite her in die zugeordnete Kontaktkörper (12; 29) hineinragen und dass
zwischen den solcherart gebildeten Zungenpaaren eine feste Verbindung besteht (Fig.
6B).
22. Elektrische Kontaktvorrichtung zur Bildung einer Leitverbindung zwischen Anschlusskörpern,
wobei eine Mehrzahl von bezüglich der Anschlusskörper schwenkbar gelagerten Kontaktkörpern
mit mindestens einer für jeweils eine Mehrzahl von Kontaktkörpern gemeinsamen Feder
für die Anpressung der Kontaktkörper gegen die Anschlusskörper vorgesehen ist, insbesondere
nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei
Kontaktkörper (101, 102, 103) in Richtung ihrer Schwenkachsen (X-X) gesehen im wesentlichen
hintereinanderliegend angeordnet und durch mindestens eine Torsionsfeder (104, 105)
miteinander in der Weise verbunden sind, dass sie im Anpresszustand bezüglich der
Anschlusskörper (100a, 100b) unter gegensinniger Drehvorspannung stehen.
23. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens zwei Kontaktkörper (101, 102, 103) in Richtung ihrer Schwenkachsen (X-X)
im wesentlichen fluchtend angeordnet sind und sich über wenigstens einen Teil dere
axialen Ausdehnung der Kontaktkörper erstreckende, ebenfalls im wesentlichen fluchtende
Kanäle (101a, 102a, 103a) zur Aufnahme der Torsionsfeder (104, 105) aurweisen.
24. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet,
dass die Torsionsfeder (104, 105) stabförmig ausgebildet ist und mindestens zwei mit
gegenseitigem Axialabstand angeordnete Profilabschnitte (104a,; 105a, 105b) zur Bildung
von Dreh-Formschlussverbindungen mit den Kontaktkörpern (101, 102, 103) aufweist.
25. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass
die Torsionsfeder (105) im Bereich zwischen den Profilabschnitten (105a, 105b, 105c)
Torsionsstababschnitte (109) von bezüglich des geringsten Profildurchmessers geringerem
Stabdurchmesser aufweist.
26. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Mehrzahl von Anordnungen jeweils axial hintereinanderliegender Kontaktkörper
(101 bzw. 102, 103) zur Bildung eines Mehrfach-Kontaktfeldes nebeneinanderliegend
angeordnet ist und dass eine Führungsvorrichtung (110, 111) zur Parallelhaltung der
Schwenkachsen (X-X) der nebeneinanderliegenden Kontaktkörperanordnungen (101 bzw.
102, 103) vorgesehen ist.
27. Elektrische Kontaktvorrichtung zur Bildung einer Leitverbindung zwischen Anschlusskörpern,
wobei eine Mehrzahl von bezüglich der Anschlusskörper schwenkbar gelagerten Kontaktkörpern
mit mindestens einer für jeweils eine Mehrzahl von Kontaktkörpern gemeinsamen Feder
für die Anpressung der Kontaktkörper gegen die Anschlusskörper vorgesehen ist, insbesondere
nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich über
eine Mehrzahl von Kontaktkörpern (8; 9; 10; 11) erstreckende, band- oder drahtförmige
Feder (16) vorgesehen ist, die wenigstens in den Zwischenräumen der Kontaktkörper
mit einer Umhüllung (16a, 16b) zur Lagesicherung, insbesondere zur Abstandhaltung,
der Kontaktkörper versehen ist.
28. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass
die Umhüllung (16a, 16b) mindestens einen Hohlkörper, insbesondere einen Hohlprofilkörper
mit mit geschlossenem Profilumfang, aufweist.
29. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass
die Umhüllung (16a, 16b) mindestens einen Schlauch- oder Rohrkörper aufweist.
30. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass
die Umhüllung eine Mehrzahl von aneinandergereihten, ringartigen Hohlkörpern aufweist.
31. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet,
dass die Umhüllung jeweils zwischen benachbarten Kontaktkörpern angeordnete, als
Abstandhalter wirkende Hohlkörper aufweist, die mit Stirnflächen an den Kontaktkörpern
anliegen.
32. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Umhüllung (16b) über eine Mehrzahl von Kontaktkörpern (8; 9; 10; 11)
erstreckt und in diesen gebildete Ausnehmungen (12; 13; 14; 15) durchgreift.
33. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet,
dass die Umhüllung wenigstens teilweise aus weichelastischem und/oder weichplastischem
Material besteht.