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Die
Erfindung betrifft ein elektromechanisches Kontaktsystem für sehr kleine
Kontaktkräfte gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Mobile
Kommunikationsendgeräte
werden immer kleiner und leichter gebaut.
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Zum
Laden der mobilen Kommunikationsendgeräte werden sie in ein zugehöriges Ladegerät eingestellt.
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Zwischen
dem Ladegerät
und dem in das Ladegerät
eingestellten mobilen Kommunikationsendgerät befindet sich ein elektromechanisches
Kontaktsystem, das es ermöglicht,
dass Ladeenergie seitens des Ladegeräts in das in das Ladegerät eingestellte mobile
Kommunikationsendgerät übertragen
werden kann. Dabei stellt das zwischen dem Ladegerät und dem
in das Ladegerät
eingestellten mobilen Kommunikationsendgerät befindliche elektromechanische Kontaktsystem
einen elektromechanischen Kontakt zwischen dem Ladegerät und dem
in das Ladegerät eingestellten
mobilen Kommunikationsendgerät
mit einer Kraft her, die durch das Eigengewicht des mobilen Kommunikationsendgeräts bestimmt
ist. Da die mobilen Kommunikationsendgeräte, wie eingangs schon erwähnt, immer
kleiner und leichter werden, ist diese Kraft sehr klein und wird
auch immer kleiner, das heißt,
sie liegt heute schon bei unter 0,3 N. Kräfte > 0,3 N sind Standard-Kontaktkräfte.
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Bekannt
sind elektromechanische Kontaktsysteme, die einen einen ersten Kontaktkopf
aufweisenden Federkontakt aufweisen, der im Ladegerät platziert
ist, und die einen einen zweiten Kontaktkopf aufweisenden starren
Gegenkontakt aufweisen, der im mobilen Kommunikationsendgerät platziert
ist.
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Im
eingestellten Zustand des mobilen Kommunikationsendgeräts in das
Ladegerät
kontaktiert der zweite Kontaktkopf des starren Gegenkontakts des
mobilen Kommunikationsendgeräts
den ersten Kontaktkopf des Federkontakts des Ladegeräts elektromechanisch
mit der durch das Eigengewicht des mobilen Kommunikationsendgeräts bestimmten Kraft.
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An
dieser Stelle sei der Vollständigkeit
wegen erwähnt,
dass in einem Ladegerät
und in einem mobilen Kommunikationsendgerät jeweils zwei solcher elektromechanischer
Kontaktsysteme für
eine letztendliche Bewerkstelligung eines Stromtransports zwischen
dem Ladegerät
und dem in das Ladegerät eingestellten
mobilen Kommunikationsendgerät
vorhanden sind.
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Das
mobile Kommunikationsendgerät
ist nicht ständig
in das Ladegerät
eingestellt. Es wird nur in Zeitabschnitten in das Ladegerät eingestellt.
Es wird in solchen Zeitabschnitten in das Ladegerät eingestellt,
in denen das mobile Kommunikationsendgerät zu laden ist. Die Kontakte
des zwischen dem Ladegerät
und dem in das Ladegerät
eingestellten mobilen Kommunikationsendgerät platzierten elektromechanischen
Kontaktsystems kontaktieren daher auch nur in diesen Zeitabschnitten
miteinander.
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Aus
dem Dokument
DE 12 33
944 B ist im Zusammenhang mit einer Relaissteuerung ein
elektromechanisches Kontaktsystem bekannt, das rein bezogen auf
das Kontaktieren selbst dem Prinzip des oben im Zusammenhang mit
einem Lade- und einem Kommunikationsendgerät beschriebenen elektromechanischen
Kontaktsystem entspricht.
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Ein
Nachteil von elektrischen Kontakten ist, dass sie im Laufe der Zeit
oxidieren.
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Auf
Grund der Tatsache, dass die Kontaktkraft im elektromechanischen
Kontaktsystem zwischen der Ladeschale und dem in die Ladeschale eingestellten
mobilen Kommunikationsendgerät
wegen des geringen Eigengewichts des mobilen Kommunikations endgeräts sehr
klein ist, können
bereits geringste Oxidationsschichten auf den Kontaktköpfen des
elektromechanischen Kontaktsystems dazu führen, dass der elektrische
Kontakt zwischen den Kontaktköpfen
möglicherweise
zuerst immer schlechter, letztlich jedoch vollständig unterbrochen wird. Die kraftschlüssige Verbindung
im elektromechanischen Kontaktsystem reicht hier nicht mehr aus,
die gebildeten Oxidationsschichten durch Druck zu durchdringen beziehungsweise
weg zu reiben.
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Um
auch bei sehr geringen Kontaktkräften, wie
oben angesprochen, zu gewährleisten,
dass auch über
einen längeren
Nutzungsdauerzeitraum des mobilen Kommunikationsendgeräts sichergestellt
ist, dass bei einem Einstellen des mobilen Kommunikationsendgeräts in das
Ladegerät
ein sicherer elektromechanischer Kontakt im vorhandenen elektromechanischen
Kontaktsystem zwischen dem Ladegerät und dem mobilen Kommunikationsendgerät entsteht,
werden heute die Kontaktköpfe
des elektromechanischen Kontaktsystems vergoldet. Eine Vergoldung
der betreffenden Kontaktköpfe
ist wirtschaftlich jedoch sehr teuer.
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Aus
dem Dokument
US 6 241
559 B1 ist ein elektromechanisches Kontaktsystem bekannt,
welches zwei Kontaktköpfe
aufweist, von denen mindestens einer starr gelagert ist. Ein solcher
starr gelagerter Kontaktkopf kann dabei als Hohlzylinder ausgeführt sein.
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Aus
dem Dokument
DE 88
05 527 U1 ist ein für
elektrische Kontaktierungen verwendbarer Kontakt bekannt, der an
einem freien Ende mit einer aus nach innen gebogenen Lappen bestehenden
Spitze versehen ist.
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Aus
dem Dokument
DE 34 47 654 ist
ein weiterer für
elektrische Kontaktierungen verwendbarer hohlzylindrisch gerollter
Kontakt mit an einem freien Ende gebogenen Kontaktlappen bekannt.
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Aus
dem Dokument
DE 86
04 142 U1 ist schließlich
ein für
elektrische Kontaktierungen verwendbarer hohlzylindrischer Kontakt
bekannt, der aus Neusilber besteht.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von einem elektromechanischen
Kontaktsystem der eingangs genannten Art, ein solches elektromechanisches
Kontaktsystem kostengünstig derart
technisch zu verbessern, dass stets eine sichere elektromechanische
Kontaktierung auch bei sehr geringen Kontaktkräften gewährleistet ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
elektromechanisches Kontaktsystem gelöst, das die im Kennzeichen
des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Bei
einem solchen elektromechanischen Kontaktsystem ist zumindest der
erste Kontaktkopf des Federkontakts oder zumindest der zweite Kontaktkopf
des starr gelagerten Gegenkontakts als hohl zylindrisch gerollter
Kontaktkopf mit am freien Ende so einwärts in Richtung zentrale Längsachse
der Zylinderform des Kontaktkopfs hin in einer Rundung gebogenen
Kontaktlappen ausgebildet, dass diese am freien Ende eine Öffnung umschließen. Außerdem ist der
Federkontakt mit erstem Kontaktkopf aus unbeschichtetem Chrom-Nickel-Stahl
und ist der Gegenkontakt mit zweitem Kontaktkopf aus unbeschichtetem
Neusilber gebildet.
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Die
hier verwendeten Materialien für
den Federkontakt beziehungsweise den Gegenkontakt beziehungsweise
für jeweils
deren Kontaktköpfe
sind kostengünstiger
als vergoldete Kontaktköpfe.
Außerdem
bleibt durch die Verwendung von unbeschichtetem Chrom-Nickel-Stahl
nicht nur die elektrische Leitfähigkeit
sondern auch die Federwirkung des Federkontakts erhalten. Schließlich bleibt
durch die Verwendung von unbeschichtetem Neusilber auch die elektrische
Leitfähigkeit
des Gegenkontakts erhalten.
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Durch
die Kombination von unbeschichtetem Neusilber beim zweiten Kontaktkopf
des starr gelagerten Gegenkontakts im mobilen Kommunikationsendgerät und unbeschichtetem
Chrom-Nickel-Stahl beim
ersten Kontaktkopf des Federkontakts im Ladegerät auf der einen Seite und der
besonderen geometrischen Form der eingesetzten Kontaktköpfe als hohl
zylindrisch gerollter Kontaktkopf mit im Kontaktbereich nach innen
zum Zentrum der Zylinderform hin offen in einer Rundung eingebogenen
Kontaktlappen auf der anderen Seite wird ohne Funktionseinschränkung und
auf Dauer eine sichere elektromechanische Kontaktierung auch bei
Kontaktkräften < 0,3 N gewährleistet.
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Die
Kontaktlappen der Kontaktköpfe
sind offen in einer Rundung eingebogen, das heißt frei endend eingebogen,
wodurch sie eine Ausgleichsbewegung ausführen können. Durch diese Bewegungsausgleichsfähigkeit
sorgen die Kontaktlappen der Kontaktköpfe beim gegenseitigen Kontaktieren
der jeweiligen Kontaktköpfe
von Federkontakt und starr gelagertem Gegenkontakt für einen
geringen gegenseitigen mechanischen Abrieb, durch den eventuell vorhandene
Oxidationsschichten auf den Kontaktköpfen an den Kontaktstellen
immer wieder beseitigt werden.
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Außerdem verändern sich
durch die Bewegungsausgleichsfähigkeit
der Kontaktlappen auch immer wieder die tatsächlichen Kontaktpunkte zwischen
den Kontaktköpfen.
Dadurch tritt nur eine geringe Kontakt-Spurbildung auf, was einen
geringen Verschleiß der
Kontaktpunkte bedeutet.
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Durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist
es insgesamt möglich,
auch bei Kontaktkräften von < 0,3 N stetig eine
sichere elektromechanische Kontaktierung im hier zu Grunde liegenden
elektromechanischen Kontaktsystem bei niedrigen Herstellungskosten
zu gewährleisten.
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Die
Kontakte des elektromechanischen Kontaktsystems müssen bei
Kontaktkräften < 0,3 N nicht mehr
vergoldet werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Danach
ist sowohl der erste Kontaktkopf des Federkontakts als auch der
zweite Kontaktkopf des starr gelagerten Gegenkontakts als hohl zylindrisch gerollter
Kontaktkopf mit am freien Ende so einwärts in Richtung zentrale Längsachse
der Zylinderform des Kontaktkopfs hin in einer Rundung gebogenen Kontaktlappen
ausgebildet, dass diese am freien Ende eine Öffnung umschließen. Auf
diese Weise sind die oben angesprochenen erwünschten Effekte mit doppelter,
also verstärkter
Wirkung vorhanden.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektromechanischen Kontaktsystems
enden die Kontaktlappen des ersten und/oder des zweiten Kontaktkopfs
mit Abstand vor der zentralen Längsachse
der Zylinderform des ersten und/oder zweiten Kontaktkopfs. Hierdurch
gibt es einen offenen Mittelpunkt im Kontaktbereich des Kontaktkopfs,
der bei einer elektromechanischen Kontaktierung dafür sorgt,
dass die elektromechanische Kontaktierung nicht mehr nur über eine
punktuelle Kontaktierung sondern über eine linienförmige Kon taktierung
passiert. Damit ergibt sich ein wesentlich verbesserter elektrischer
Kontakt an der Kontaktierungsstelle.
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Wird
eine symmetrisch zur Längsachse
der Zylinderform des ersten und/oder zweiten Kontaktkopfs angeordnete Öffnung als
offener Mittelpunkt vorgesehen, lassen sich wegen der symmetrischen Ausbildung
der Öffnung
die Kontaktköpfe
besonders einfach, beispielsweise durch Rollen der Kontaktköpfe, realisieren.
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Eine
wenigstens kreisähnliche
Ausgestaltung der von den Kontaktlappen umschlossenen Öffnung ergibt
sich quasi automatisch bei einem Rollen der Kontaktköpfe, so
dass hierfür
kein zusätzlicher Aufwand
für deren
Herstellung betrieben werden muss.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 einen
einzelnen Kontaktkopf gemäß der Erfindung
in dreidimensionaler vergrößerter Darstellung,
und
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2 ein
elektromechanisches Kontaktsystem gemäß der Erfindung in Prinzipdarstellung.
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Der
in der 1 dargestellte Kontaktkopf 1 ist ein
hohl zylindrisch gerollter Kontaktkopf mit zum freien Ende 2 hin
offen einwärts
in Richtung zentrale Längsachse 3 der
Zylinderform 4 des Kontaktkopfs 1 hin in einer
Rundung 5 gebogenen Kontaktlappen 6.
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In
der 2 ist ein elektromechanisches Kontaktsystem für sehr kleine
mechanische Kontaktkräfte
gezeigt, welches einen einen ersten Kontaktkopf 7 aufweisenden
Federkontakt 8 und einen starr gelagerten, einen zweiten
Kontaktkopf 9 aufweisenden Gegenkontakt 10 umfasst.
Dabei ist der zweite Kontaktkopf 9 dem ersten Kontaktkopf 7 zugeordnet.
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Wie
die 2 zeigt, ist ein gleiches solches elektromechanische
Kontaktsystem ein zweites Mal vorgesehen. Da es sich hierbei um
ein identisches elektromechanisches Kontaktsystem handelt, genügt es, wenn
nur eines der beiden elektromechanischen Kontaktsysteme beziehungsweise
beide gleichzeitig näher
beschrieben wird beziehungsweise werden. Aus physikalischen Gründen sind
zum Beispiel bei Ladevorgängen
zwei solcher elektromechanischen Kontaktsysteme notwendig.
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Der
Federkontakt 8 mit dem ersten Kontaktkopf 7 ist
Teil einer Flachbaugruppe 11, die wiederum Teil einer Ladeschale
ist, die hier in der 2 nicht weiter ausgeführt ist.
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Der
starr gelagerte, den zweiten Kontaktkopf 9 aufweisende
Gegenkontakt 10 ist Teil einer Flachbaugruppe 12,
die wiederum Teil eines mobilen Kommunikationsendgerät ist, das
hier in der 2 nicht weiter ausgeführt ist.
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In
der 2 ist ein Zeitpunkt gezeigt, in dem das mobile
Kommunikationsendgerät
in die Ladeschale eingestellt wird und kurz vor einer elektromechanischen
Kontaktierung über
seine starr gelagerten, die zweiten Kontaktköpfe 9 aufweisenden
Gegenkontakte 10 mit den die ersten Kontaktköpfe 7 aufweisenden
Federkontakte 8 steht.
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Die
in der 2 gezeigte Anordnung ist in der Weise zu verstehen,
dass das mobile Kommunikationsendgerät senkrecht von oben in das
Ladegerät
eingestellt ist, so dass das mobile Kommunikationsendgerät mit seinem
Eigengewicht das elektromechanische Kontaktsystem zwischen dem mobilen Kommunikationsendgerät und dem
Ladegerät
bedient. Dabei drücken
die starr gelagerten Gegenkontakte 10 mit ihren Kontaktköpfen 9 die
Federkontakte 8 über
deren Kontaktköpfe 7 federnd
zurück.
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Das
mobile Kommunikationsendgerät
ist nur zeitweise in das Ladegerät
eingestellt, so dass in Summe die ersten Kontaktköpfe 7 der
Federkontakte 8 die zweiten Kontaktköpfe 9 der starr gelagerten
Gegenkontakte 10 nur jeweils in solchen Zeitabschnitten
kontaktieren, in denen das mobile Kommunikationsendgerät in das
Ladegerät
eingestellt ist.
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Die
Kontaktköpfe 7 der
Federkontakte 8 und die Kontaktköpfe 9 der starr gelagerten
Gegenkontakte 10 sind im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
von den geometrischen Abmessungen her identisch ausgebildet, und
zwar in der Weise, wie der Kontaktkopf 1 aus der 1 ausgebildet
ist.
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Dabei
besteht der Federkontakt 8 mit dem ersten Kontaktkopf 7 aus
unbeschichtetem Chrom-Nickel-Stahl, und besteht der starr gelagerte Gegenkontakt 10 mit
dem zweiten Kontaktkopf 9 aus unbeschichtetem Neusilber.
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Wie
die 1 näher
zeigt, enden die Kontaktlappen 6 des ersten Kontaktkopfs 7 beziehungsweise
des zweiten Kontaktkopfs 8 mit einem Abstand 13 vor
der zentralen Längsachse 3 der
Zylinderform 4 des ersten Kontaktkopfs 7 beziehungsweise
zweiten Kontaktkopfs 9.
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Dadurch
umschließen
die vor der zentralen Längsachse 3 der
Zylinderform 4 des ersten Kontaktkopfs 7 beziehungsweise
des zweiten Kontaktkopfs 9 endenden Kontaktlappen 6 zwischen
sich eine symmetrisch zur Längsachse 3 der
Zylinderform 4 des ersten Kontaktkopfs 7 beziehungsweise
des zweiten Kontaktkopfs 9 angeordnete Öffnung 14.
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Durch
das Rollen der Kontaktköpfe 7 beziehungsweise 9 ist
die von den Kontaktlappen 6 des ersten Kontaktkopfs 7 beziehungsweise
des zweiten Kontaktkopfs 9 umschlossene Öffnung 14 wenigstens
im Wesentlichen kreisrund ausgebildet.