CH700982A2

CH700982A2 - Druckkontaktanordnung und Kontaktvorrichtung.

Info

Publication number: CH700982A2
Application number: CH7382009A
Authority: CH
Inventors: Michel Winderberger
Original assignee: Multi Holding Ag
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2010-11-15
Also published as: EP2251939A3; EP2251939A2

Abstract

Eine Druckkontaktanordnung (4) zur elektrischen Verbindung eines ersten elektrisch leitenden Elements (1,2) mit einem zweiten elektrisch leitenden Element (3, 30) umfasst mindestens ein Druckkontaktelement (40) und ein mit dem Druckkontaktelement (40) in Verbindung stehendes oder anliegendes Federelement (7), welches das Druckkontaktelement (40) mit einer Federkraft (F) beaufschlagt. Das Druckkontaktelement (40) und das Federelement (7) sind in einer sich von einer Oberfläche (33) des zweiten elektrisch leitenden Elements (3, 30) in das zweite elektrisch leitende Element (3, 30) hinein erstreckenden Ausnehmung (31) angeordnet. Das Druckkontaktelement (40) steht über das Federelement (7) elektrisch leitend mit dem zweiten elektrisch leitenden Element (3, 30) in Verbindung und steht über die Oberfläche (33) des zweiten elektrisch leitenden Elementes (3, 30) mit einem Überstand (A) hervor, so dass das Druckkontaktelement (40) mit dem ersten elektrisch leitenden Element (1, 2) elektrisch kontaktierbar ist. Das Druckkontaktelement (40) ist relativ zum zweiten elektrisch leitenden Element (3, 30) gegen die Wirkrichtung der Federkraft (F) verschiebbar und/oder versetzbar, so dass bei und während der Kontaktierung der Überstand (A) verkleinert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckkontaktanordnung nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1 und eine Kontaktvorrichtung nach Anspruch 9.

STAND DER TECHNIK

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Stromschienenkontakte bekannt. Beispielsweise sind Stromschienenkontakte bekannt, welche eine Kontaktlamelle zur Herstellung des elektrischen Kontaktes zwischen zwei Stromschienen umfassen. Bezüglich der Übertragungsqualität und den zu übertragenden Strömen konnten mit den Kontaktlamellen sehr gute Resultate erzielt werden. Allerdings sind die Kontaktlamellen bezüglich mechanischer Einwirkung, wie Schlägen etc. sehr empfindlich. Zudem können bei der Verbindung nicht vorhersehbare Kräfte entstehen, welche ebenfalls zu einer Beschädigung der Lamelle führen können.

[0003] Ferner sind Stromschienenkontakte bekannt, welche ortsfest angeordnete Kontaktbereiche umfassen, über welche der Kontakt zwischen zwei Stromschienen hergestellt wird. Diese Kontaktbereiche haben den Nachteil, dass die Stromschienen sehr genau gefertigt und ausgerichtet werden müssen, so dass ein sicherer Kontakt zwischen zwei Stromschienen herstellbar ist. Die Herstellung von solchen Stromschienen ist aufwändig und dadurch sehr teuer. Zudem ist es ein Nachteil, dass bei mehreren ortsfest angeordneten Kontakten eine sichere bzw. geometrische Kontaktierung sichergestellt werden kann.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0004] Ausgehend vom Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung eine Aufgabe zugrunde, ein Kontaktelement zur Bereitstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen einem ersten elektrisch leitenden Element und einem zweiten elektrisch leitenden Element anzugeben, welches die Nachteile des Stand der Technik überwindet. Insbesondere soll das Kontaktelement allfällige mechanische Toleranzen bzw. Fehler zwischen den beiden Elementen ausgleichen können und während der gesamten Zeitdauer der Kontaktierung einen sicheren Kontakt bereitstellen. Zudem soll es ermöglichen, die Kontakteigenschaften an die Strombelastung anzupassen.

[0005] Diese Aufgabe wird durch eine Druckkontaktanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Demgemäss wird eine Druckkontaktanordnung zur elektrischen Verbindung eines ersten elektrisch leitenden Elements mit einem zweiten elektrisch leitenden Element angegeben. Die Druckkontaktanordnung umfasst mindestens ein Druckkontaktelement und ein mit dem Druckkontaktelement in Verbindung stehendes oder anliegendes Federelement, welches das Druckkontaktelement mit einer Federkraft beaufschlagt. Das Druckkontaktelement und das Federelement sind in einer sich von einer Oberfläche des zweiten elektrisch leitenden Elements in das zweite elektrisch leitende Element hinein erstreckenden Ausnehmung angeordnet.

Das Druckkontaktelement steht bevorzugt über das Federelement elektrisch leitend mit dem zweiten elektrisch leitenden Element in Verbindung und steht über die Oberfläche des zweiten elektrisch leitenden Elements mit einem Überstand hervor, so dass das Druckkontaktelement mit dem ersten elektrisch leitenden Element elektrisch kontaktierbar ist. Das Druckkontaktelement ist relativ zum zweiten elektrisch leitenden Element gegen die Wirkrichtung der Federkraft verschiebbar und/oder versetzbar, so dass bei und während der Kontaktierung der Überstand üblicherweise verkleinert wird.

[0006] Aufgrund der Anordnung des Federmittels wirkt während der Kontaktierung immer eine Kraft auf das Druckkontaktelement bzw. vom Druckkontaktelement auf das elektrisch leitende Element, so dass immer ein guter Kontakt gewährleistet ist. Zudem ist das Mass des Überstandes variierbar, so dass Unebenheiten bei den jeweiligen Elementen kompensierbar sind. Nach der Kontaktierung wird das Druckkontaktelement durch das Federmittel rückgestellt. Ferner ist es möglich, eine Vielzahl von Druckkontaktelementen anzuordnen, da jedes Element für sich selbst Unterschiede, wie beispielsweise Unebenheiten, bei den elektrisch leitenden Elementen ausgleichen kann, wobei sichergestellt wird, dass jedes Druckkontaktelement die entsprechenden Elemente elektrisch leitend verbindet.

[0007] Die vorgeschlagene Druckkontaktanordnung ermöglicht es zudem im Gegensatz zu einem starren System, die Kontakteigenschaften an die Strombelastung anzupassen. Namentlich ist es möglich, durch die Anordnung von mehreren solchen Druckkontaktanordnungen an einer Kontaktstelle eine höhere Strombelastung möglich zu machen. Vorzugsweise umfasst die Ausnehmung eine Seitenwand und eine Bodenwand, wobei das Federelement das Druckkontaktelement gegen die Bodenwand hin abstützt. Bevorzugt ist das Federelement zwischen der Bodenwand und dem Druckkontaktelement angeordnet. Als Bodenwand wird im Wesentlichen ein Element verstanden, welches eine Aufnahme für das Federelement bereitstellt.

[0008] Vorzugsweise umfasst das Federelement eine Vielzahl von Kontaktpunkten und/oder Kontaktstegen, welche den elektrischen Kontakt zwischen dem zweiten elektrisch leitenden Element bzw. dem Druckkontaktelement und dem Federelement bereitstellen. Besonders bevorzugt sind die Kontaktstege federnd ausgebildet. Durch das Anordnen von einer Vielzahl von den Kontaktpunkten bzw. Kontaktstegen kann ein besonders guter und definierter Kontakt zwischen dem Federelement und dem entsprechenden Element bereitgestellt werden kann.

[0009] Bevorzugterweise ist die Kontaktoberfläche des Druckkontaktelementes, welche mit dem ersten elektrisch leitenden Element elektrisch kontaktierbar ist, von einem äusseren Umfang des Druckkontaktelementes her gesehen in Richtung der Mittelachse der Ausnehmung mindestens über einen Teilabschnitt derart ausgebildet, dass der Überstand kontinuierlich zu nimmt. Vorzugsweise ist Oberfläche mit einer mindestens teilweise konkaven Rundung oder abgeschrägten Fläche ausgebildet. Das heisst mit anderen Worten, dass das Mass des Überstandes A von einem Umfang 44 in Richtung der Mittelachse 37 gesehen kontinuierlich zunimmt.

[0010] Bevorzugt stellt die Oberfläche des Druckkontaktelementes, welche zur Ausnehmung gerichtet, ein Aufnahmeelement zur Lagerung des Federelementes bereit. Das Aufnahmeelement kann eine ebene Fläche sein oder es kann derart ausgebildet sein, dass es sich durch das Federelement in Richtung der Mittelachse der Ausnehmung hindurch erstreckt.

[0011] Bevorzugterweise weist das Aufnahmeelement in besagte Richtung eine Länge auf, welche grösser ist als das Federelement im komprimierten Zustand, so dass das Aufnahmeelement als Begrenzungselement der Bewegung des Druckkontaktelementes dient. Das Aufnahmeelement steht bei der Begrenzungsfunktion auf der Bodenwand auf und verhindert so, dass das Federelement zerstört wird.

[0012] Vorzugsweise umfasst die Ausnehmung ein Anschlagelement, welches ein vollständiges Herausratschen des Druckkontaktes aus der Ausnehmung verhindert und/oder eine Vorspannung des Federelementes erlaubt. Bevorzugt erstreckt sich das Anschlagelement von der Seitenwand in die Ausnehmung und verkleinert so den Querschnitt der Ausnehmung. Das Anschlagelement hat vorzugsweise die Form eines in die Ausnehmung ragenden Randes oder Flansches. Der Rand oder Flansch kann dabei vollständig um die Ausnehmung umlaufen oder teilweise unterbrochen sein.

[0013] Alternativ kann das Anschlagelement auch als Rille ausgebildet sein, in welche Teile des Druckkontaktelementes einragt.

[0014] Das Federelement ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Vorzugsweise hat das Federelement im Wesentlichen die Form einer Tellerfeder, wobei das Federelement eine zentrale Öffnung hat, und durch einen äusseren Umfang nach aussen hin begrenzt wird, wobei im Bereich der Öffnung und/oder im Bereich des äusseren Umfanges bevorzugt Einbuchtungen angeordnet sind. Die Einbuchtungen stellen dabei hervorstehende Stege bereit, welche einen besonders guten und definierten elektrischen Kontakt zwischen dem Federelement und dem Druckkontaktelement bzw. dem zweiten elektrisch leitenden Element erlauben.

[0015] Vorzugsweise ist das Federelement aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem kupferlegierten Metall.

[0016] Vorzugsweise ist das Mass des Überstandes im Bereich von 5% bis 35%, insbesondere im Bereich von 10% bis 25%, der Gesamtlänge des Druckkontaktelementes entlang der Mittelachse.

[0017] Eine Kontaktvorrichtung wird zur elektrischen Verbindung von einer ersten Stromschiene mit einer zweiten Stromschiene, welche beide ein erstes elektrisch leitendes Element darstellen, angegeben. Die Kontaktvorrichtung umfasst mindestens ein den elektrischen Strom leitendes Leiterelement, welches das zweite elektrisch leitende Element darstellt, und pro Stromschiene mindestens eine Druckkontaktanordnung, vorzugsweise mindestens zwei Druckkontaktanordnungen. Die Druckkontaktanordnung stellt einen elektrischen Kontakt zwischen dem Leiterelement und der entsprechenden Stromschiene bereit. Vorzugsweise sind pro Stromschiene wenigstens zwei Druckkontaktanordnungen vorgesehen. Die Strombelastung ist üblicherweise definiert und begrenzt.

Um die Grenze der Belastung nicht zu überschreiten, werden entsprechend den Bedürfnissen Druckkontaktanordnungen in der angepassten Anzahl vorgesehen. Entsprechend werden häufig zwei bis zehn, besonders bevorzugt drei bis acht Druckkontaktanordnungen angeordnet. Die Anordnung von mehreren Druckkontaktanordnungen hat den Vorteil, dass der Querschnitt der Stromschiene bezüglich der Höhe des zu übertragenden Stromes besser ausgenützt werden kann. Das heisst, dass die Verbindungsstelle zwischen zwei Stromschienen nicht der limitierende Faktor darstellt.

[0018] Die Druckkontaktanordnung ist vorzugsweise im Leiterelement der Kontaktvorrichtung und/oder in der Stromschiene angeordnet.

[0019] Vorzugsweise sind zwei Leiterelemente beabstandet zueinander angeordnet, so dass ein Zwischenraum zwischen den beiden Leiterelementen bereitgestellt wird, in welchen die erste Stromschiene bzw. die zweite Stromschiene einragen, wobei der Abstand vorzugsweise über einen Distanzhalter bereitgestellt wird.

[0020] Vorzugsweise ist die lichte Weite zwischen zwei einander zugeordneten Druckkontaktelementen grösser, als die entsprechende Dicke der einzuschiebenden Stromschiene. Dadurch wird sichergestellt, dass ein guter und zuverlässiger Kontakt zwischen Stromschiene und Druckkontaktelementen bereitgestellt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0021] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine teilweise geschnittene Ansicht einer Druckkontaktanordnung zur elektrischen Verbindung eines ersten elektrisch leitenden Elementes mit einem zweiten elektrisch leitenden Element;

<tb>Fig. 2<sep>eine perspektivische Ansicht eines Federelementes bzw. einer Lamelle, welche in der Druckkontaktanordnung nach Fig. 1 eingesetzt wird;

<tb>Fig. 3<sep>eine perspektivische Ansicht eines Druckkontaktes und des Federelementes, welche in der Druckkontaktanordnung nach Fig. 1 eingesetzt werden;

<tb>Fig. 4<sep>eine Schnittansicht einer Kontaktvorrichtung zur elektrischen Verbindung einer ersten Stromschiene mit einer zweiten Stromschiene, mit der Druckkontaktanordnung nach Fig. 1;

<tb>Fig. 5<sep>eine perspektivische Ansicht der Kontaktvorrichtung nach Fig. 4;

<tb>Fig. 6<sep>eine weitere Ausführungsform der Aufnahme eines Druckkontaktes in einer Kontaktvorrichtung; und

<tb>Fig. 7<sep>eine weitere Ausführungsform einer Druckkontaktanordnung.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0022] In der Fig. 1 wird eine teilweise geschnittene Ansicht einer Druckkontaktanordnung 4 gezeigt. Die Druckkontaktanordnung 4 dient zur elektrischen Verbindung von einem ersten elektrisch leitenden Element, welches hier schematisch als Strich 1, 2 dargestellt ist, und einem zweiten elektrisch leitenden Element 3 bzw. 30. Das heisst, dass über die Druckkontaktanordnung 4 ein elektrischer Strom vom bzw. zum zweiten elektrisch leitenden Element 3 bzw. 30 übertragen wird.

[0023] Im Zusammenhang mit der Fig. 4, welche später im Detail weiter erläutert wird, kann das erste elektrisch leitende Element beispielsweise eine erste Stromschiene 1 bzw. eine zweite Stromschiene 2 darstellen, welche elektrisch leitend miteinander verbunden werden sollen. Das zweite elektrisch leitende Element 3, kann beispielsweise durch ein Leiterelement 30 einer Kontaktvorrichtung 3, welche die erste Stromschiene 1 mit der zweiten Stromschiene 4 verbindet, bereitgestellt werden.

[0024] Die Druckkontaktanordnung 4, welche in der Fig. 1 gezeigt wird, umfasst im Wesentlichen ein Druckkontaktelement 40 und ein Federmittel 7. Über die Druckkontaktanordnung 4 kann ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten elektrisch leitenden Element 1, 2 und dem zweiten elektrisch leitenden Element 3 bzw. 30 bereitgestellt werden. Die Druckkontaktanordnung 4 ist dabei in einer Ausnehmung 31, welche entweder im ersten elektrisch leitenden Element 1, 2 oder wie hier gezeigt im zweiten elektrisch leitenden Element 3, 30 angeordnet ist, platziert.

[0025] Die Ausnehmung 31 erstreckt sich entlang einer Mittelachse 37 von einer Oberfläche 33 in das zweite elektrisch leitende Element 3 hinein und umfasst im Wesentlichen eine Seitenwand 35 und eine Rückwand 36. In der Figur 1ist die Ausnehmung als Sackloch gezeigt. Die Ausnehmung 31 kann auch als durchgehende Ausnehmung 31 ausgebildet sein, wobei die Rückwand 36 dann beispielsweise durch einen mindestens teilweise umlaufenden und sich in die Ausnehmung 31 erstreckenden Rand gebildet wird. Die Ausnehmung 31 hat im Wesentlichen eine Querschnittsform, welche zum Druckkontaktelement 40 kongruent ist.

[0026] Das Druckkontaktelement 40 umfasst im Wesentlichen eine Kontaktoberfläche 41 und einen sich daran anschliessenden Führungsabschnitt 42. Die Kontaktoberfläche 41 dient der Kontaktierung mit der Oberfläche 11,21 des ersten elektrisch leitenden Elementes 1, 2. Der Führungsabschnitt 42 dient der Führung des Druckkontaktelementes 40 in der Ausnehmung 31. Dem Führungsabschnitt 42 kann sich ein optionales Aufnahmeelement 43 anschliessen, welches mit dem Federelement 7 in Verbindung steht. Das Aufnahmeelement 43 ist an der Oberfläche 47 des Druckkontaktelementes 40 angeformt und begrenzt unter anderem den Hub für den Schutz des Elements 7. Alternativ kann das Federelement 7 auch direkt auf eine durch den Führungsabschnitt 42 bereitgestellte Fläche wirken.

[0027] Vorzugsweise ist das Druckkontaktelement 40 im Wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet. Der Abschnitt mit der Kontaktoberfläche 41 weist dabei einen kleineren Durchmesser auf, als der Führungsabschnitt 42. Dadurch wird eine Ringfläche 45 gebildet, welche sich im wesentliche senkrecht zur Mittelachse 37 erstreckt. Die Ringfläche 45 kann auch abgeschrägt bzw. teilweise abgeschrägt ausgebildet sind.

[0028] Bei einem kreiszylindrischen Führungsabschnitt 42 weist die Ausnehmung 31 ebenfalls einen kreiszylindrischen Querschnitt auf. Dabei sind die Dimensionen zwischen Führungsabschnitt 42 und der Ausnehmung 31 derart gewählt, dass zwischen dem Führungsabschnitt 42 und der Seitenwand 35 radiales Spiel, also ein Zwischenraum 46, vorhanden ist, so dass eine relative Bewegung des Druckkontaktelementes 40 zum Element 30 entlang der Mittelachse 37 ermöglicht wird. Insofern wird die Position des Druckkontaktelements 40 in radialer Richtung, also senkrecht zur Mittelachse 37 durch die Seitenwand 35 begrenzt.

[0029] Das Druckkontaktelement 40 ist mittels einem Federelement 7 federnd in der Ausnehmung 31 in axialer Richtung gelagert. Das Federelement 7 ist dabei zwischen dem Druckkontaktelement 40 und der Rückwand 36 der Ausnehmung 31 angeordnet und stellt eine Federkraft F in Richtung der Mittelachse 37 auf das Druckkontaktelement 40 bereit. Im vorderen Bereich der Ausnehmung 31 ist ein Anschlagelement 32 angeordnet, welches hier die Form eines mindestens teilweise oder vollständig umlaufenden Randes oder Flansches aufweist, welcher sich in den Innenraum der Ausnehmung 31 erstreckt und verhindert, dass das Druckkontaktelement 40 aus der Ausnehmung 31 herausfallen kann. Das Druckkontaktelement 4 steht dabei mit der Fläche 45 am Anschlagelement 32 an.

Vorzugsweise ist das Anschlagelement 32 derart ausgebildet, dass das Federelement 7 in der Nullstellung, also beim nichtvorhandensein einer Kontaktierung mit dem ersten elektrisch leitenden Element 1, 2 leicht vorgespannt ist.

[0030] In Richtung der Mittelachse 37 gesehen, weisen das Druckkontaktelement 40 und das Federelement 7 zusammen eine Länge auf, welche grösser ist als die Tiefe der Ausnehmung 31, so dass das Druckkontaktelement 40 über die Oberfläche 33, von welcher sich die Ausnehmung 31 in das elektrische leitende Element hinein erstreckt, mit einem Überstand A hervorsteht. Mit anderen Worten kann auch gesagt werden, dass das Druckkontaktelement 40 dabei derart in der Ausnehmung 31 angeordnet ist, dass sich Teile des Druckkontaktelementes 40, insbesondere die Kontaktoberfläche 41 über die Oberfläche 33 des elektrisch leitenden Elementes 3 erstrecken.

[0031] Bei einer Kontaktierung mit dem ersten elektrisch leitenden Element 1, 2 wird das Druckkontaktelement 40 entlang der Mittelachse 37 gegen die Wirkung der Federkraft des Federelementes 7 verschoben, so dass der Überstand A verkleinert wird. Das heisst, dass das Druckkontaktelement 40 gegen die Rückwand 36 in die Ausnehmung 31 hinein verschoben wird. Während der gesamten Zeitdauer der elektrischen Kontaktierung wirkt dabei die Federkraft des Federelementes auf das Druckkontaktelement 40, so dass ein sicherer Kontakt zwischen dem ersten elektrisch leitenden Element 1, 2 und dem zweiten elektrisch leitenden Element 3 immer gewährleistet ist. Zudem können Unebenheiten oder Toleranzfehler der elektrisch leitenden Elemente besser ausgeglichen werden.

Vorzugsweise ist das Mass des Überstandes A im Bereich von 5% bis 35%, insbesondere im Bereich von 10% bis 25%, der Gesamtlänge des Druckkontaktelementes entlang der Mittelachse 37. Die Gesamtlänge ist dabei vom höchsten Punkt der Kontaktfläche 41 bis zum Aufnahmeelement 43 definiert.

[0032] Der elektrische Pfad verläuft dabei vom ersten elektrisch leitenden Element 1, 2 über das Druckkontaktelement 40 und das Federelement 7 zum zweiten elektrisch leitenden Element 3 bzw. 30 oder umgekehrt.

[0033] Der maximale Weg, über welchen das Druckkontaktelement 40 verschiebbar ist, wird im Wesentlichen durch das Anschlagelement 32 und die Rückwand 36 begrenzt. Das Aufnahmeelement 43 kann zudem für eine Funktion als Begrenzungselement vorgesehen sein, wenn dieses eine entsprechende Länge aufweist. Dabei kann das Aufnahmeelement 43 auf der Rückwand 36 anstehen, wenn der maximal zulässige Weg erreicht sein soll. Insofern kann die Distanz zwischen dem Aufnahmeelement 43 und der Rückwand 36 auch als Arbeitsbereich bezeichnet werden.

[0034] Um einen besonders guten elektrischen Kontakt zwischen Druckkontaktelement 40 und der Rückwand 36 bzw. den zweiten elektrisch leitenden Element 3 zu erreichen, ist das Federelement 7, welches auch als Federlamelle oder Hutlamelle bezeichnet werden kann, als Hutlamelle mit definierten Kontaktpunkten ausgebildet. Andere Federformen, wie beispielsweise eine Blattfeder oder eine Spiralfeder können auch eingesetzt werden. Das als Federlamelle oder Hutlamelle ausgebildete Federelement 7 wird in der Figur 2 entsprechend gezeigt. Das Federelement 7 ist als ringförmiges Element ausgebildet und umfasst eine zentrale Öffnung 70 hat und wird durch einen äusseren Umfang 71 nach aussen hin begrenzt wird. Es kann mit anderen Worten auch gesagt werden, dass das Federelement 7 die Gestalt einer Tellerfeder aufweist.

In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform sind die Kanten, welche mit dem Druckkontaktelement 40 bzw. mit der Ausnehmung 31 in Verbindung stehen, mit einer Vielzahl von Einbuchtungen 72 versehen, welche sich in das Federelement 7 hinein erstrecken. Die dadurch entstehenden Kontaktpunkte 73 stellen dann die Verbindung zum entsprechenden Element bereit. Die Kontaktpunkte 73 sorgen für einen definierten elektrischen Kontakt, welcher einerseits genau definiert ist und andererseits gut dimensioniert werden kann.

[0035] In der Figur 2 wird das Druckkontaktelement 40 in einer perspektivischen Ansicht von unten gezeigt. Dabei kann gut erkannt werden, dass das Befestigungselement 43 hier die Form eines hervorstehenden Zylinders aufweist, welcher in die zentrale Öffnung 70 des Federelementes 7 einragt bzw. eine Lagerung und einen Schutz gegen das Zerdrücken für das Federelement 7 bereitstellt.

[0036] Das Federelement 7 ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Besonders gut eignen sich eine Kupferlegierung mit guter elektrischer Leitfähigkeit und guten Federeigenschaften.

[0037] Die Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht einer Kontaktvorrichtung 3, welche zur elektrischen Verbindung von einer ersten Stromschiene 1 und einer zweiten Stromschiene 2 dient. In einer allgemeinen Form können die beiden Stromschienen 1, 2 können das erste elektrisch leitende Element darstellen, während Teile der Kontaktvorrichtung 3 oder auch die Kontaktvorrichtung 3 als solche das zweite elektrisch leitende Element darstellt. Die Stromschienen 1, 2 weisen typischerweise einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf und erstrecken sich entlang einer Längsachse 10 bzw. 20. Die Stromschienen weisen je mindestens eine Kontaktoberfläche 11 bzw. 21 auf. Die Stromschienen dienen der Übertragung von hohen Strömen im Bereich der Energie-Verteilungsnetze oder aber auch im Bereich der Verkehrstechnik, wie beispielsweise bei Lokomotiven oder Strassenbahnen.

Typischerweise werden durch derartige Stromschienen je nach Querschnitt Ströme im Bereich von 100 bis einigen 1000 Ampere übertragen. Typischerweise können sowohl Wechselströme als auch Gleichströme über die Stromschienen 1, 2 bzw. die Kontaktvorrichtung 3 übertragen werden. Prinzipiell umfasst die Kontaktvorrichtung 3 mindestens ein Leiterelement 30 und pro zu kontaktierende Stromschiene 1, 2 mindestens eine Druckkontaktanordnung 4, welche mit dem Leiterelement 30 in Verbindung steht. Die Druckkontaktanordnung 4 dient der Übertragung des elektrischen Stromes von der entsprechenden Stromschiene 1, 2 zur Kontaktvorrichtung 3, welche die beiden Stromschienen 1 und 2 über das Leiterelement 30 wiederum elektrisch verbindet.

Der elektrische Pfad verläuft dabei von der ersten Stromschiene 1, über die Druckkontaktanordnung 4 zum Leiterelement 30 und von dort über die Druckkontaktanordnung 4 zur zweiten Stromschiene 2.

[0038] Die in der Fig. 4 gezeigte Ausführungsform der Kontaktvorrichtung 3 umfasst zwei parallel zueinander angeordnete und über einen Distanzhalter 9 verbundene Leiterelemente 30. Die beiden Leiterelemente 30 begrenzen einen Zwischenraum 8, in welchen die Stromschiene 1 bzw. 2 einragen kann. In den Leiterelementen 30 ist eine Mehrzahl von Druckkontaktanordnungen 4 angeordnet, wie dies mit Hilfe der vorangehenden Figuren beschrieben wurden. Die Druckkontaktelemente 40 sind dabei zum Zwischenraum 8 hin gerichtet. Wenn die Kontaktvorrichtung 3 mit den beiden Stromschienen im Eingriff ist, so entsteht über die Druckkontaktelemente 40 ein elektrischer Kontakt zwischen dem Leiterelement 30 und der entsprechenden Stromschiene 1 bzw. 2.

[0039] Das Leiterelement 30 hat vorzugsweise die Gestalt eines Quaders und weist einen dem zu übertragenden Strom entsprechenden Querschnitt auf. Eine dem Zwischenraum 8 zugewandte Oberfläche trägt das Bezugszeichen 33, während einer der Oberfläche 33 gegenüberliegend und nach aussen gerichtete Oberfläche das Bezugszeichen 34 trägt. Ferner umfasst das Leiterelement 30 eine durch den Quader hindurchgehende Bohrung 39, durch welche ein Sicherungsbolzen hindurchführbar ist, welcher durch eine entsprechende Bohrung 12 in der ersten Stromschiene 1 hindurchragen kann. So kann die Kontaktvorrichtung gegenüber den Stromschienen 1, 2 mechanisch gesichert werden.

Der Distanzhalter 9 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und umfasst im Wesentlichen einen Distanzhalterabschnitt 90 (typischerweise aus Stahl), welcher mittig zwischen je einem ersten Lagerabschnitt 91 und einem sich dem Lagerabschnitt 91 anschliessenden Gewindeabschnitt 92, angeordnet ist. Der Distanzhalterabschnitt 90 weist einen grösseren Durchmesser auf, als die Bohrungen 38 im Leiterelement 30, so dass eine Schulterfläche 93 bereitgestellt wird, auf welcher die Leiterelemente 30 aufliegen können. Der Distanzhalterabschnitt 90 verfügt zudem über eine Innengewindebohrung.

Die Gewindeabschnitte 91 von zwei Schauben 92 ragen je durch eine Bohrung 38 durch die beiden Leiterelemente 30 hindurch, und greifen in die Innengewindebohrung des Abschnitts 90 ein, wobei der Kopfbereich der Schrauben 92 jeweils über die dem Zwischenraum 8 gegenüberliegende Oberfläche 34 hervorsteht. Die Schrauben 92 können dabei mit je einer Kunststoffabdeckung 94 versehen sein. Die Köpfe der Schrauben können als Inbus, Mutterkopf, oder als geschlitzter Schraubenkopf ausgebildet sein. Optional kann zwischen dem Kopf der Schraube 92 und der Oberfläche 34 ein Federpaket 6 angeordnet werden, welches auf die Oberfläche 34 wirkt und das Leiterelement gegen die Schulterfläche 93 drückt. Die Federpakete umfassen hier Tellerfedern. Die Anordnung des Federpaketes erlaubt die Kompensation von grösseren Unterschieden in der Dicke D der beiden Stromschienen 1, 2.

Die Dicke D einer Stromschiene 1, 2 wird durch den Abstand von zwei Kontaktflächen 11, 21 definiert.

[0040] In der Fig. 5 wird eine perspektivische Darstellung der Kontaktvorrichtung 3 ohne die Stromschienen gezeigt. Hierbei kann die Platzierung der Druckkontaktanordnungen 4 gut erkannt werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind pro Kontaktstelle links und rechts des Zwischenraumes 8 je drei Druckkontaktanordnungen 4 vorgesehen. Das heisst mit anderen Worten, dass die erste Stromschiene 1 bzw. die zweite Stromschiene 2 über je sechs Kontaktpunkte mit dem Leiterelement 30 in Verbindung steht. Mit anderen Worten kann man auch sagen, dass die Druckkontaktanordnungen 4 in Arrays, also über eine Fläche verteilt, angeordnet werden können. Die Wahl der Gestalt der Arrays kann dabei beliebig erfolgen.

[0041] Aufgrund der Anordnung des Federelementes 7 ist es möglich, eine Vielzahl von Druckkontaktanordnungen 4 vorzusehen, was bei Vorrichtungen des Standes der Technik nicht möglich ist. Insofern kann der volle Querschnitt des Leiterelementes 30 zur Übertragung des Stromes genützt werden. Mit anderen Worten heisst dies, dass aufgrund der Druckkontaktanordnung mit gleichbleibenden Dimensionen ein grösserer Strom übertragbar ist, als bei vergleichbaren Vorrichtungen des Standes der Technik. Der Kontaktpunkt zwischen Stromschiene und Verbindungselement stellt dabei nicht mehr den limitierenden Faktor bereit.

[0042] In einer alternativen und nicht gezeigten Ausführungsform können die Druckkontaktanordnungen auch auf Rotationssymmetrischen Elementen, wie beispielsweise Wellen und Bohrungen angeordnet werden.

[0043] Zudem ist es denkbar, dass eine Schmiervorrichtung vorgesehen ist, welche die Druckkontaktanordnungen in der Öffnung geschmiert lagern. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn viele Betätigungszyklen zu erwarten sind. Hierfür kann beispielsweise ein Schmierreservoir, welches mit einem Schmierstoff befüllbar ist, angeordnet werden.

[0044] In der Fig. 6 wird eine weitere Kombinationsmöglichkeit der Druckkontaktanordnung gezeigt. Gleiche Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. In dieser Ausführungsform werden in einem elektrisch isolierten Halter 100 zwei Druckkontaktanordnungen 4 so angeordnet, dass die Federelemente 7 aufeinander zu liegen kommen. Dies Ausführungsform eignet sich gut zur Übertragung von elektrischen Strömen zwischen zwei parallel zueinander angeordneten Stromschienen, wobei der Halter 100 in den Zwischenraum zwischen die beiden Stromschienen eingeschoben werden kann und aus elektrisch isolierendem Material bestehen kann.

[0045] In der Fig. 7 wird eine weiter Ausführungsform einer Druckkontaktanordnung mit einem Druckkontaktelement 4 gezeigt. Gleiche Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Ausnehmung 31 ist hier durchgehende Ausnehmung 31 ausgebildet. Anstelle der Rückwand 36 ist hier ein separates Rückwandelement 101 angeordnet, welches in die Ausnehmung 31 von der dem Anschlagselement 32 gegenüberliegenden Seite eingeschoben wird. Das Rückwandelement 101 kann beispielsweise eingepresst oder eingeschraubt werden. Das Rückwandelement 101 erlaubt eine besonders einfache Montage der Druckkontaktanordnung. Das Federelement 7 liegt hier zwischen dem Rückwandelement 101 und dem Druckkontaktelement 40.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0046]
<tb>1<sep>erste Stromschiene

<tb>2<sep>zweite Stromschiene

<tb>3<sep>Kontaktvorrichtung

<tb>4<sep>Druckkontaktanordnung

<tb>6<sep>Federpaket

<tb>7<sep>Lamelle

<tb>8<sep>Zwischenraum

<tb>9<sep>Distanzhalter

<tb>10<sep>Längsachse

<tb>11<sep>Kontaktfläche

<tb>12<sep>Bohrung

<tb>20<sep>Längsachse

<tb>21<sep>Kontaktfläche

<tb>30<sep>Leiterelement

<tb>31<sep>Ausnehmung

<tb>32<sep>Anschlagelement

<tb>33<sep>Oberfläche

<tb>34<sep>Oberfläche

<tb>35<sep>Seitenwand

<tb>36<sep>Rückwand

<tb>37<sep>Mittelachse

<tb>38<sep>Bohrung

<tb>39<sep>Bohrung

<tb>40<sep>Druckkontaktelement

<tb>41<sep>Kontaktoberfläche

<tb>42<sep>Führungsabschnitt

<tb>43<sep>Befestigungsabschnitt

<tb>44<sep>äusserer Umfang

<tb>45<sep>Ringfläche

<tb>46<sep>Zwischenraum

<tb>47<sep>Oberfläche

<tb>70<sep>Öffnung

<tb>71<sep>äusserer Umfang

<tb>72<sep>Einbuchtungen

<tb>73<sep>Kontaktpunkte

<tb>90<sep>Distanzabschnitt

<tb>91<sep>Gewindeabschnitt

<tb>92<sep>Schraube

<tb>93<sep>Schulterfläche

<tb>94<sep>Schraubenabdeckung

<tb>100<sep>Halter

Claims

1. Druckkontaktanordnung (4) zur elektrischen Verbindung eines ersten elektrisch leitenden Elements (1,2) mit einem zweiten elektrisch leitenden Element (3, 30), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkontaktanordnung (4) mindestens ein Druckkontaktelement (40) und ein mit dem Druckkontaktelement (40) in Verbindung stehendes oder anliegendes Federelement (7), welches das Druckkontaktelement (40) mit einer Federkraft (F) beaufschlagt, umfasst,

wobei das Druckkontaktelement (40) und das Federelement (7) in einer sich von einer Oberfläche (33) des zweiten elektrisch leitenden Elements (3, 30) in das zweite elektrisch leitende Element (3, 30) hinein erstreckenden Ausnehmung (31) angeordnet sind,

wobei das Druckkontaktelement (40) über das Federelement (7) elektrisch leitend mit dem zweiten elektrisch leitenden Element (3, 30) in Verbindung steht und über die Oberfläche (33) des zweiten elektrisch leitenden Elementes (3, 30) mit einem Überstand (A) hervorsteht, so dass das Druckkontaktelement (40) mit dem ersten elektrisch leitenden Element (1, 2) elektrisch kontaktierbar ist,

wobei das Druckkontaktelement (40) relativ zum zweiten elektrisch leitenden Element (3, 30) gegen die Wirkrichtung der Federkraft (F) verschiebbar und/oder versetzbar ist, so dass bei und während der Kontaktierung der Überstand (A) verkleinert wird.

2. Druckkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (31) eine Seitenwand (35) und eine Bodenwand (36) umfasst, wobei das Federelement (7) das Druckkontaktelement (40) gegen die Bodenwand (36) hin abstützt.

3. Druckkontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7) eine Vielzahl von Kontaktpunkten (73) und/oder Kontaktstegen umfasst, welche den elektrischen Kontakt zwischen dem zweiten elektrisch leitenden Element (3) bzw. dem Druckkontaktelement (40) und dem Federelement (7) bereitstellen.

4. Druckkontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktoberfläche (41) des Druckkontaktelementes (40), welche mit dem ersten elektrisch leitenden Element (1,2) elektrisch kontaktierbar ist, von einem äusseren Umfang (44) des Druckkontaktelementes (40) her gesehen in Richtung der Mittelachse (37) der Ausnehmung (31) mindestens über einen Teilabschnitt derart ausgebildet ist, dass der Überstand (A) kontinuierlich zunimmt, wobei die Oberfläche vorzugsweise mit einer mindestens teilweise konkaven Rundung oder abgeschrägten Fläche ausgebildet ist.

5. Druckkontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Druckkontaktelementes (4), welche zur Ausnehmung (31) gerichtet ist, ein Aufnahmeelement (43) zur Lagerung des Federelementes (7) bereitstellt, wobei sich das Aufnahmeelement (43) vorzugsweise durch das Federelement (7) in Richtung der Mittelachse (37) hindurch erstreckt und in das Aufnahmeelement (43) in besagte Richtung vorzugsweise eine Länge aufweist, welche grösser ist als das Federelement (7) im komprimierten Zustand, so dass das Aufnahmeelement (43) als Begrenzungselement der Bewegung des Druckkontaktelementes (40) dient.

6. Druckkontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (31) ein Anschlagelement (32) umfasst, welches ein vollständiges Herausratschen des Druckkontaktes (4) aus der Ausnehmung (31) verhindert und/oder eine Vorspannung des Federelementes erlaubt, wobei sich das Anschlagelement (32) bevorzugt von der Seitenwand (35) in die Ausnehmung (31) erstreckt und den Querschnitt der Ausnehmung (31) verkleinert, wobei das Anschlagelement (32) insbesondere die Form eines in die Ausnehmung (31) ragenden Randes oder Flansches hat.

7. Druckkontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7) die Form eines Ringkörpers aufweist, vorzugsweise die Form einer Tellerfeder, wobei das Federelement (7) eine zentrale Öffnung (70) hat, und durch einen äusseren Umfang (71) nach aussen hin begrenzt wird, wobei im Bereich der Öffnung (70) und/oder im Bereich des äusseren Umfanges (71) bevorzugt Einbuchtungen (72) angeordnet sind.

8. Druckkontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7) aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus oder auf Basis einer Kupfer-Legierung ist.

9. Druckkontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mass des Überstandes (A) im Bereich von 5% bis 35%, insbesondere im Bereich von 10% bis 25%, der Gesamtlänge des Druckkontaktelementes entlang der Mittelachse (37) ist.

10. Kontaktvorrichtung (3, 30) zur elektrischen Verbindung von einer ersten Stromschiene (1) mit einer zweiten Stromschiene (2), welche beide ein erstes elektrisch leitendes Element darstellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtung (3, 30) mindestens ein den elektrischen Strom leitendes Leiterelement (30), welches das zweite elektrisch leitende Element darstellt, umfasst, und dass pro Stromschiene (1,2) mindestens eine, vorzugsweise pro Stromschiene (1,2) wenigstens zwei Druckkontaktanordnungen (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 vorgesehen ist, welche einen elektrischen Kontakt zwischen dem Leiterelement (30) und der entsprechenden Stromschiene (1,2) bereitstellt.

11. Kontaktvorrichtung (3, 30) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Druckkontakte der Strombelastung angepasst ist, wobei bevorzugtermassen pro Stromschiene (1,2) wenigstens zwei bis zehn, vorzugsweise drei bis acht Druckkontakte (4) angeordnet sind.

12. Kontaktvorrichtung (3, 30) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkontaktanordnung im Leiterelement (30) und/oder in der Stromschiene (1, 2) angeordnet ist.

13. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Leiterelemente (30) beabstandet zueinander angeordnet sind, so dass ein Zwischenraum (8) zwischen den beiden Leiterelementen (3, 30) bereitgestellt wird, in welchen die erste Stromschiene (1) bzw. die zweite Stromschiene (2) einragen, wobei der Abstand vorzugsweise über einen Distanzhalter (9) bereitgestellt wird.

14. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite zwischen zwei einander zugeordneten Druckkontaktelementen (4) grösser ist, als die entsprechende Dicke der einzuschiebenden Stromschiene (1, 2).

15. Verwendung einer Druckkontaktanordnung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Bereitstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen einem ersten elektrisch leitenden Element (1, 2) und einem zweiten elektrisch leitenden Element (3).