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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine bewegliche Verbindung mit elektrischer
Leitungsverbindung zwischen zwei Bauteilen oder Baugruppen.
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Insbesondere
bei Leselampen oder Schreibtischlampen aber auch bei anderen Gestellen
mit elektrischen Leitungen für
eine Spannungsversorgung zum Beispiel für einen Verbraucher ist es
regelmäßig erforderlich,
zwei Bauteile oder Baugruppen wie zum Beispiel Arme, Träger, Sockel
und den Verbraucher (nur zum Beispiel Beleuchtungskörper, Ventilator
oder Wärmelampe)
beweglich und elektrisch miteinander zu verbinden. Zur Versorgung
des Verbrauchers mit elektrischem Strom sind zwei elektrisch gegeneinander
isolierte Leitungen (bei Gleichstrom Plus- und Minuspol) erforderlich.
Bei Niederspannungsverbrauchern und bei Lampen bei der Verwendung
von Niederspannungs-Leuchtmitteln (zum Beispiel 12 Volt) genügt es, die
beiden Leitungen nur gegeneinander zu isolieren und nicht auch gegen
menschliche Berührung.
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Insbesondere
aber nicht nur bei dieser angedeuteten Konstruktion von Lampen ist
die elegante und einfache Gestaltung der beweglichen Verbindungen
zwischen zwei Bauteilen oder Baugruppen ein Problem, wenn gleichzeitig
wenigstens zwei elektrische Leitungen (Pole) zur Versorgung der
Leuchtmittel als elektrische Verbindung dorthinein integriert werden
sollen. Bekannte Lösungen
sind zum Beispiel in der Lampe „Tizio” der Firma „Artemide”, bei der
zwei parallele, gegeneinander isolierte Holme als elektrische Leiter
an den jeweiligen Gelenkstellen als beweglicher Verbindung parallel
führt um
dieselbe Rotationsachse drehgelenkig gelagert sind und jeweils als
Schleifkontakt ausgebildet einen Pol der elektrischen Verbindung übertragen.
Die Träger
dieser Lampe sind dabei als Wippenbalken ausgebildet mit Gleichgewicht
auf beiden Seiten der jeweiligen Gelenkstelle, so dass keine oder
nur sehr wenig Gelenkreibung erforderlich ist, um zu verhindern,
dass sich die Lampe zum Beispiel aufgrund von Eigengewicht ihrer
Elemente selbsttätig
verstellt.
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Ein
anderes bekanntes Beispiel ist die „Tolomeo” der selben Firma, die im
Gegensatz zur vorgenannten Lampe nicht mit Niedervoltleuchtmitteln funktioniert
und daher zur Stromversorgung des Leuchtmittels ein zweiadriges
isoliertes Kabel aufweist. An den Gelenkstellen der Arme dieser
Lampe sorgt Reibkraft dafür,
dass die Lampe sich nicht aufgrund von Eigengewicht ihrer Elemente
selbsttätig verstellt.
Das zweiadrige Kabel kommt an den Gelenkstellen aus den Armen, in
denen es im übrigen verläuft, heraus,
ist an der jeweiligen Gelenkstelle elastisch verformbar und verschwindet
auf der anderen Seite der Gelenkstelle wieder im Arm der Lampe.
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Andere
bekannte Lampen, die wiederum mit Niedervolt-Leuchtmitteln funktionieren,
leiten einen Pol der Stromversorgung ihres Leuchtmittels durch den
Arm und per Schleifkontakt auch durch das Gelenk der jeweiligen
beweglichen Verbindungsstellen. Der andere Pol der Stromversorgung
wird dann aber, um ihn gegen diesen einen Pol elektrisch zu isolieren,
durch ein einadriges isoliertes Kabel geleitet, welches wie zum
Beispiel bei der „Tolomeo” auch üblicherweise
außen
an der Gelenkstelle vorbeigeführt werden
muss.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bewegliche
und elektrische Verbindung zwischen zwei Bauteilen oder Baugruppen
zu schaffen, die leicht montierbar ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer
Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Erfindungsgemäß weist
eine bewegliche Verbindung mit elektrischer Leitungsverbindung zwischen
zwei Bauteilen oder Baugruppen einen elektrisch leitenden Magnet
auf. Der Magnet erzeugt oder zumindest verstärkt die Reibkraft in der beweglichen Verbindung.
Dies meint folgendes: Wenn eine bewegliche Verbindung wie zum Beispiel
ein Gelenk bewegt wird, entsteht Reibung, die sogenannte Gelenkreibung.
Diese Reibung der miteinander in Verbindung stehenden Flächen der
die Verbindung bildenden Bauteile wird unter anderem beeinflusst
durch die Kraft, die sogenannte Normal- oder Reibkraft, mit der
die Flächen
aufeinander gedrückt
werden. Diese Reibkraft wird erfindungsgemäß von dem Magneten erzeugt
oder, soweit sie durch andere Konstruktionsdetails der beweglichen
Verbindung wie zum Beispiel irgendeine elastische Vorspannkraft
bereits vorhanden ist, verstärkt.
Erfindungsgemäß ist der
Magnet außerdem
ein Teil der elektrischen Leitungsverbindung zwischen den zwei Bauteilen
oder Baugruppen, indem er Strom leitet und von Strom durchflossen
ist, sobald an der elektrischen Leitungsverbindung Spannung anliegt.
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Ein
solcher stromleitender Magnet ist zum Beispiel ein Seltenerd- oder
Neodyn-Magnet. Diese und
andere Merkmale der vorliegenden Erfindung und ihrer möglichen
Ausgestaltungen sowie damit erreichte Vorteile werden auch im Folgenden
mit Blick auf die beigefügten
Figuren beschrieben.
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1 bis 4 zeigen
eine erste erfindungsgemäße Gelenkanordnung
mit zwei erfindungsgemäßen beweglichen
Verbindungen, und zwar
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1 in
räumlicher
Ansicht montiert,
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2 in
der selben räumlichen
Ansicht in Pfeilrichtung auseinandergenommen,
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3 in
der selben räumlichen
Ansicht explodiert und
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4 in
geschnittener Seitenansicht und
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5 bis 8 zeigen
eine zweite erfindungsgemäße Gelenkanordnung
mit genau einer erfindungsgemäßen beweglichen
Verbindung, und zwar
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5 in
räumlicher
Ansicht montiert,
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6 in
der selben räumlichen
Ansicht in Pfeilrichtung auseinandergenommen,
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7 in
der selben räumlichen
Ansicht explodiert und
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8 in
geschnittener Seitenansicht.
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Mit
Blick auf die 1 bis 4 ist eine
Gelenkanordnung 2 mit zwei beweglichen Verbindungen ausgestattet,
von denen die erste entlang dem Pfeil 4 um eine horizontale
Achse und die zweite entlang dem Pfeil 6 um eine vertikale
Achse drehbar ist.
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Mit
Blick auf 4 weisen die beiden Pfeile 8 auf
die kreisbogenförmige
Trennfuge (und den entsprechenden Verlauf der Gleitlagerflächen) der
ersten beweglichen Verbindung und die beiden Pfeile 10 auf
die der zweiten beweglichen Verbindung. Beide beweglichen Verbindungen
werden jeweils im Wesentlichen ausschließlich durch Magnetkraft zusammengehalten,
und zwar die erste durch die beiden Neodyn-Magneten 12 (3),
die in das isolierende Kunststoffteil 14 (in 4 teilweise
geschnitten) eingeklebt sind, und die zweite durch den Neodyn-Magneten 16.
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Zunächst mit
Blick auf die zweite bewegliche Verbindung steht der Neodyn-Magnet 16,
der mit rechteckigem Querschnitt ringförmig ist, über seine zylindermantelförmige Außenfläche im Wesentlichen vollflächig mit
der Innenkontur eines Rohres 18 in Verbindung. Das Rohr 18 steht
senkrecht und kann sich nach unten verlängert vorgestellt werden, um
so den senkrechten Sockelstab einer Lampe zu bilden. Das Rohr 18 ist
aus Aluminium, also elektrisch leitend, und ist an den Minuspol
einer 12 V-Niederspannungsquelle
(nicht dargestellt) angeschlossen. So ist auch der (elektrisch leitende)
Neodyn-Magnet 16 Teil der elektrischen Leitungsverbindung
des Minuspols dieser Spannungsversorgung, die sich wie jetzt im folgenden
beschrieben fortsetzt.
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Oberseitig
hält sich
nämlich
der Neodyn-Magnet 16 mittels seiner Magnetkraft an der
unterseitigen Stirnfläche
eines im Wesentlichen ringförmigen Bauteils
aus (elektrisch leitendem) ferromagnetischen Stahl 20.
Zwischen diesem Bauteil 20 und dem Aluminiumrohr 18 stellt
der Magnet 16 zum einen die elektrische Leitungsverbindung
her. Zum anderen halt er diese zweite bewegliche Verbindung, die
um die senkrechte Achse 22 entlang dem Pfeil 6 (1) drehbar
ist, zusammen und erzeugt durch seine Magnetkraft die Reibkraft
in diesem Drehgelenk zwischen seiner oberen Stirnfläche als
der einen Gleitlagerfläche
dieses Gleitlagers und der unteren Stirnfläche des Bauteils 20 als
der anderen Stirnfläche
diese Gleitlagers. Um die senkrechte Achse 22 radial nach innen
sind das obere Ende des Rohres 18, der Neodyn-Magnet 16 und
das im Wesentlichen ringförmige Bauteil 20 durch
einen rotationssymmetrischen Isolator 23 elektrisch isoliert – und zwar
gegen einen elektrisch leitenden Stift 26, welcher die
eine Seite eines elektrischen Kontaktes 28 zur Übertragung
des Pluspols der schon angedeuteten Spannungsversorgung bildet.
Denn das obere Ende des Stiftes 24 kontaktiert mit der
Unterseite einer (elektrisch leitenden) Kupferfeder 28,
die vorgespannt von oben gegen das obere Ende des Stiftes 24 drückt und
so die andere Seite des Kontaktes 26 bildet. So stellt
der federvorgespannte und während
der Bewegung der zweiten beweglichen Verbindung 10 schleifende
Kontakt 26 eine zweite elektrische Leitungsverbindung her,
und zwar als zweiten, nämlich
den Pluspol der angedeuteten elektrischen Spannungsversorgung.
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Betreffend
die Beweglichkeit und Lagerung der zweiten beweglichen Verbindung 10 sei
noch angemerkt, dass der Isolator 23 mit Spielpassung in
das im Wesentlichen ringförmige
Bauteil 20 hineingesteckt ist und so die zweite bewegliche
Verbindung 10 gewissermaßen als Achse drehbeweglich
(wie beschrieben in Pfeilrichtung 6 gemäß 1) lagert.
Ein kleiner Anteil der Reibkraft in der beweglichen Verbindung 10 wird
folglich auch in dieser Spielpassung aufgrund von Materialelastizität des Isolators 23 einerseits
und des im Wesentlichen ringförmigen
Bauteils 20 andererseits erzeugt. Die Reibkraft dieser
beweglichen Verbindung 10 im übrigen (welche insgesamt dafür sorgt,
dass diese bewegliche Verbindung sich nicht zu leicht versehentlich
verschwenkt, sondern in einer zum Beispiel einmal von Hand eingestellten
Position erst einmal bleibt) wird im übrigen aber – also im
Wesentlichen von dem Neodyn-Magnet 16 erzeugt.
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Prinzipiell ähnlich funktioniert
auch die erste bewegliche Verbindung 8, welche die Wippbewegung
eines wie abgebildet horizontalen Rohrbauteils 30 (Wippbewegung 4 in 1)
ermöglicht.
In eine unterseitige radiale Ausnehmung 32 in dem Rohrbauteil 30 ist
das Kunststofflagerteil 14 formschlüssig hineingesteckt (2 zeigt
das Rohrbauteil 30 von dem Kunststoffteil 14 in
Richtung des Pfeils 34 abgenommen).
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Kernstück dieser
ersten beweglichen Verbindung 8 bilden die beiden kreisscheibenförmigen, gleich
dimensionierten Neodyn-Magnete 12. Sie werden von dem Kunststoffteil 14 (in
das sie eingeklebt sind) entlang der Achse 36 koaxial zueinander
auf Abstand gehalten von zwei im Wesentlichen planparallel angeordneten
isolierenden Scheibenelementen 38 als integralen Bestandteilen
des Kunststoffteils 14 zwischen den beiden Neodyn-Magneten 12.
So bilden die beiden scheibenförmigen
Isolierelemente 38 des Kunststoffteils 14 zwischen
sich einen von den elektrisch leitenden Neodyn-Magneten 12 elektrisch isolierten
Zwischenraum, in den man gemäß 4 hineinschauen
kann: Darin nämlich
ist die oben bereits beschriebene Kontaktanordnung der Kupferfeder 28 und
des Stiftes 26 zur elektrischen Leitungsverbindung für den Pluspol
der angedeuteten Spannungsversorgung untergebracht, während die
beiden Neodyn-Magnete 12 der ersten beweglichen Verbindung 8 die
elektrische Leitungsverbindung zur Übertragung des Minuspols der
angedeuteten Spannungsversorgung herstellen, nämlich nun von der Oberseite
des im Wesentlichen ringförmigen
Bauteils 20 in das Rohrbauteil 30 hinein. Dazu
stehen die beiden kreisscheibenförmigen
Neodyn-Magnete 12 mit ihrer jeweiligen außenseitigen Stirnfläche 40 in
Presspassungsverbindung mit jeweils einer Innenwand der Ausnehmung 32 im
Rohrbauteil 30.
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Auch
bei dieser ersten beweglichen Verbindung um die horizontale Achse 36 entlang
dem Pfeil 4 (1) bildet sich ein Gleitlager
zwischen einer Oberfläche,
nämlich
der Zylindermanteifläche
der beiden Neodyn-Magnete 12 als Gleitlagerfläche einerseits
und der (dementsprechend konkaven) oberseitigen Stirnfläche des
im Wesentlichen ringförmigen
Bauteils 20 als komplementärer Gleitlagerfläche andererseits.
Die Gelenkreibkraft wird dabei im Wesentlichen durch die Anziehungskraft
zwischen den Magneten 12 und dem Bauteil 20 erzeugt,
und durch deren direkten Kontakt wird auch die elektrische Leitungsverbindung
zur Übertragung
des Minuspols der angedeuteten Spannungsversorgung hergestellt.
Die zweite elektrische Leitungsverbindung zur Übertragung des Pluspols wird
wie angedeutet durch den selben Kontakt 26, federvorgespannt
und während einer
Bewegung einer der beiden beweglichen Verbindungen 8 oder 10 schleifend,
also beweglich hergestellt.
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Prinzipiell
genau wie die zweite bewegliche Verbindung 10 funktioniert
auch die bewegliche Verbindung gemäß der Gelenkanordnung in den 5 bis 8.
Auch hier wird ein Minuspol an einer elektrischen Spannungsversorgung
der hier dargestellten gelenkigen Verbindung 42 durch ein
Aluminiumrohr 44 (als Verlängerung des rohrförmigen Bauteils 30 aus
den 1 bis 4) zugeleitet, um auf der anderen
Seite der beweglichen Verbindung 42 ein Niedervoltleuchtmittel 46 mit
Spannung zu versorgen. Als elektrischer Leiter in der Gelenkstelle 42,
die um die Achse 48 des Aluminiumrohrs 44 drehbar
ist, dient wiederum ein ringförmiger
Neodyn-Magnet 50 mit rechteckigem Querschnitt, dessen eine
Stirnseite als eine der beiden Gleitlagerflächen mit der Stirnseite eines
elektrisch leitenden ringförmigen
Bauteils 52 als komplementärer Gleitlagerfläche der
beweglichen Verbindung 42 zusammenwirkt. Aus dem ringförmigen Bauteil 52 wird
der Minuspol durch ein Rohrstück 54 dem
Lampenschirm 56 und damit dem Minuspol des Leuchtmittels 46 zugeleitet.
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Auch
betreffend die Pluspole wie die zweite bewegliche Verbindung 10 gemäß den 1 bis 4 wird
der Pluspol der Spannungsversorgung des Leuchtmittels 46 der
beweglichen Verbindung 42 durch ein Kabel 58 zugeleitet
(in der zweiten beweglichen Verbindung 10 gemäß 4 das
Kabel 60). Diese zweite elektrische Leitungsverbindung,
die die bewegliche Verbindung 42 aufweist, ist ebenfalls durch
einen Stift 62, gegen den mittels einer Feder 54 eine
Kontaktfläche 66 vorgespannt
ist, gebildet. Während
dieser Kontakt 68 am einen Ende des Stiftes 62 (in 8 dem
linken Ende) hergestellt ist, nimmt das Leuchtmittel 56 am
anderen Ende des Stifts 62 den Pluspol der so durch Leitungsverbindung
hergestellten Spannungsversorgung ab. Zwischen der um die Achse 48 radial
außen
liegenden Leitungsverbindung des Minuspols und der im Wesentlichen
in der Achse 48, also radial innen liegenden Leitungsverbindung
für den
Pluspol sind im Wesentlichen rohrförmige Isolierbauteile 70, 72, 74 angeordnet
und zusammen mit dem Lampenschirm 56, dem Rohrstück 54 und
dem ringförmigen
Lagerteil 52 durch zwei Montagestifte 56 zusammengehalten.