DE102008029505A1

DE102008029505A1 - Kontaktierungseinrichtung

Info

Publication number: DE102008029505A1
Application number: DE102008029505A
Authority: DE
Inventors: Gregor Dr. Puchhammer
Original assignee: Otto Bock Healthcare Products GmbH
Current assignee: Otto Bock Healthcare Products GmbH
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2009-12-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungseinrichtung (1) mit einem Aufnahmeteil (2) und einem Aufsetzteil (3), die Kontaktflächen (21, 31) aufweisen und elektrisch miteinander gekoppelt sind, wobei zwischen den Kontaktflächen (21, 31) zumindest eine Wendel- oder Spiralfeder (4) angeordnet ist, die die Kontaktflächen (21, 31) elektrisch miteinander koppelt, wobei die Kontaktierung entlang der Mantelfläche in Längserstreckung der Spiral- oder Wendelfeder (4) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungseinrichtung mit einem Aufnahmeteil und einem Aufsetzteil, die Kontaktflächen aufweisen und elektrisch miteinander gekoppelt sind. Die Kontaktierungseinrichtung ist insbesondere zum Einsatz in Vorrichtungen vorgesehen, die eine sichere Kontaktierung bei einer gleichzeitig geringen Bauhöhe benötigen. Eine besonders bevorzugte Anwendung sieht die Verwendung der Kontaktierungseinrichtung im Bereich der Orthopädietechnik vor, insbesondere bei der Verwendung im Prothesen- oder Orthesenbereich.
Herkömmliche Kontaktierungseinrichtungen sind in Gestalt von Steckern aufgebaut, die ein Steckteil und ein Aufnahmeteil mit einer Aufnahmebuchse aufweisen. Die Steckergeometrie und die Buchsengeometrie sind zueinander korrespondierend ausgebildet und weisen einen relativ langen Verschiebeweg ineinander auf, um eine ausreichende gemeinsame Berührungsfläche auszubilden. Eine solche Steckergestaltung ist nachteilig, da sie eine relativ große Axialerstreckung aufweist.
Eine weitere Art und Weise der Kontaktierung sieht vor, dass zwei Kontaktflächen unmittelbar aufeinander aufliegen. Hier können geringe Axialdimensionen realisiert werden, nachteilig daran ist eine relativ unsichere Kontaktierung, bei der zudem die Gefahr einer Kontaktverschlechterung durch Korrosion oder dergleichen besteht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kontaktierungseinrichtung bereitzustellen, die einerseits sehr flach ausgebildet ist und andererseits eine dauerhafte und zuverlässige Kontaktierung und Weiterleitung elektrischer Signale oder Impulse gewährleistet. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kontaktierungseinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Die erfindungsgemäße Kontaktierungseinrichtung mit einem Aufnahmeteil und einem Aufsetzteil, die Kontaktflächen aufweisen und elektrisch miteinander gekoppelt sind sieht vor, dass zwischen den Kontaktflächen zumindest eine Wendel- oder Spiralfeder angeordnet ist, die die Kontaktflächen elektrisch miteinander koppelt, wobei die Kontaktierung entlang der Mantelfläche in Längserstreckung der Spiraloder Wendelfeder erfolgt. Dadurch, dass die Wendel- oder Spiralfeder nicht mit den axialen Endwindungen auf den Kontaktflächen aufliegt, sondern über die Vielzahl an Kontaktstellen, die am Umfang der Wendel- oder Spiralfeder ausgebildet werden, wird bei einer sehr hohen Anzahl an Kontaktstellen eine große Berührungs- und Kontaktierungsfläche zwischen den einzelnen Kontaktflächen hergestellt. Jede einzelne Federwindung stellt den Kontakt zwischen den beiden Kontaktflächen her und gewährleistet dadurch einen guten elektrischen Kontakt. Selbst bei lokalen Beschädigungen der Kontaktflächen kann aufgrund der Elastizität der Feder und durch die Schrägstellung der Federwindungen beim Kontaktieren eine sichere Kontaktierung mit einem niedrigen Innenwiderstand über eine lange Zeit sichergestellt werden. Durch Reiben und Drehen an den Kontaktpunkten erfolgt eine mechanische Reinigung der jeweiligen Kontaktstellen, so dass eine Verschlechterung der elektrischen Leitfähigkeit durch Abbrand, Korrosion oder Schmutz nicht zu erwarten ist. Die Wendel- oder Spiralfeder besteht dabei aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere einem Metall oder ist mit einer elektrisch leitenden, äußeren Beschichtung versehen.
Zumindest eine der Kontaktflächen ist dabei als Flachkontakt ausgebildet, beispielsweise als eine aufgedruckte Fläche auf ein Gehäuse, oder als Metallplatte, um eine große Fläche zur Auflage der Spiral- oder Wendelfeder bereitzustellen. Die Kontaktflächen sind im montierten Zustand zueinander beabstandet, ein unmittelbarer Kontakt der Kontaktflächen findet nicht statt, vielmehr wird die elektrische Kontaktierung allein über die Wendel- oder Spiralfeder gewährleistet. Aufgrund der Nachgiebigkeit der Feder ist es möglich, Lagetoleranzen der Kontaktflächen zueinander in einem gewissen Maße auszugleichen, so dass die Einrichtung gegenüber Verformungen der Kontaktflächen oder Komponenten weitgehend unempfindlich ist. Ebenfalls kann durch die hohe elastische Verformbarkeit der Spiral- oder Wendelfeder eine sehr flache Kontaktierungseinrichtung bereitgestellt, da die Feder flachgedrückt werden kann.
Zur Abschirmung gegenüber äußeren Einflüssen ist zumindest eine der Kontaktflächen von einer Dichtungseinrichtung umgeben. Die Dichtungseinrichtung kann als ein herkömmlicher, separater Dichtungsring oder als eine angeformte Dichtungswulst ausgebildet sein.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Spiral- oder Wendelfeder über einen Bügel an dem Aufnahmeteil oder dem Aufsetzteil gehalten ist, damit im nicht montierten, also nicht kontaktierten Zustand die Feder oder die Federn weiter an Ort und Stelle gehalten werden. Die Feder oder die Federn können entweder an dem Aufnahmeteil oder an dem Aufsetzteil angeordnet sein, ebenfalls ist es möglich, dass eine oder mehrere Federn sowohl an dem Aufnahmeteil als auch an dem Aufsetzteil gehalten sind.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass Formschluss- oder Kraftschlusselemente an dem Aufnahmeteil oder dem Aufsetzteil ausgebildet sind, um das Aufsetzteil an dem Aufnahmeteil zu halten. Die Formschlusselemente können als Hinterschnitte ausgebildet sein, die Kraftschlusselemente beispielsweise als elastisch verformbare Klemmlippen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauelemente.
Es zeigen:
1 – ein Aufnahmeteil und ein Aufsetzteil;
2 – ein Aufnahmeteil und ein Aufsetzteil in Schnittdarstellung;
3 – eine Querschnittsdarstellung einer montierten Kontaktierungseinrichtung;
4 – eine Detaildarstellung eines Aufnahmeteils;
5 – eine Kontaktierungsanordnung mit runder Kontaktfläche; sowie
6 – eine Schnittdarstellung einer alternativen Halterung einer Feder.
In der 1 ist in einer perspektivischen Darstellung eine Kontaktierungseinrichtung mit einem Aufnahmeteil 2 und einem Aufsetzteil 3 dargestellt. Das Aufnahmeteil 2 weist einen Grundkörper 20 auf, in dem drei Kontaktflächen 21 in länglicher, abgerundeter Gestaltung angeordnet sind. Die Kontaktflächen 21 sind jeweils über ein Flachbandkabel 9 mit elektrischen Zuleitungen 10 verbunden. Die elektrischen Zuleitungen 10 können auf jede Art und Weise mit den Kontaktflächen 21 verbunden sein, beispielsweise angeschweißt, angelötet oder auf andere Art und Weise elektrisch gekoppelt sein. Die Kontaktflächen 21 liegen leicht zurückgesetzt innerhalb des Grundkörpers 20 in Ausnehmungen; die Ausnehmungen sind mit einer erhabenen Dichtungswulst 5 umgeben, um die Kontaktflächen 21 im montierten Zustand gegenüber äußeren Einflüssen abzudichten. Oberhalb des Aufnahmeteils 2 ist ein Aufsetzteil 3 ebenfalls mit einem Grundkörper dargestellt. Die Grundkörper 20, 30 des Aufnahmeteils 2 und des Aufsetzteils 3 weisen eine korrespondierende Formgestaltung auf. Innerhalb des Grundkörpers 30 des Aufsetzteils 3 sind drei Kontaktflächen 31 angeordnet, die ebenfalls über ein Flachbandkabel 9 mit elektrischen Zuleitungen 10 gekoppelt sind. Auch hier sind Ausnehmungen in dem Grundkörper 30 vorgesehen, damit die zurückgesetzt innerhalb des Grundkörpers 30 angeordneten Kontaktflächen 31 zugänglich sind.
Innerhalb der Ausnehmungen sind in dem Grundkörper 30 Wendelfedern 4 angeordnet, die über Drahtbügel 6 an dem Grundkörper 30 gehalten werden. Die Wendelfedern 4 können auch auf andere Art und Weise an dem Grundkörper 30 gehalten sein. Die Wendelfedern 4 liegen in ihrer Längserstreckung parallel zu der Längserstreckung der Kontaktflächen 31 in den langgestreckten, abgerundeten Ausnehmungen, so dass eine Vielzahl von Kontaktstellen zwischen den am äußeren Umfang anliegenden Drahtwindungen und den Kontaktflächen 31 hergestellt wird.
Die Bügel 6 sind so angeordnet, dass die Federn 4 einerseits sicher an dem Aufsetzteil 3 gehalten sind und andererseits in Kontakt mit den Kontaktflächen 31 treten können, wenn das Aufsetzteil 3 und das Aufnahmeteil 2 miteinander verbunden werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Federn 4 in dem Aufnahmeteil anzuordnen. In der 2 ist eine Schnittdarstellung einer geöffneten Kontaktierungseinrichtung mit einem Aufnahmeteil und einem gegenüber angeordneten Aufsetzteil 3 dargestellt. Die Grundkörper 20, 30 nehmen die Kontaktflächen 21, 31 auf, im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktflächen 21, 31 in dem Grundkörper 20, 30 eingespritzt. Die Flachbandkabel 9 mit den elektrischen Zuleitungen 10 sind an den Verbindungsstellen 11 mit den Kontaktflächen 21, 31 elektrisch gekoppelt. Der Bügel 6 geht durch die Kontaktfläche 31 hindurch und ist in dem Grundkörper 30, der bevorzugt aus einem Kunststoff besteht, verankert. Die Wendelfeder 4 ist um den Bügel 6 herum gewunden, so dass die Längserstreckung der Wendelfeder 4 parallel zu der Längserstreckung des Bügels 6 verläuft. Der Bügel 6 ist soweit zurückgesetzt, dass eine sichere Kontaktierung zwischen den Kontaktflächen 21, 31 im montierten Zustand des Aufsetzteils 3 mit dem Aufnahmeteil 2 erfolgen kann. Im noch nicht montierten Zustand, wie in der 2 dargestellt, tritt die Wendelfeder 4 nicht in Kontakt mit der Kontaktfläche 31 und steht über den Abschluss des Grundkörpers 30 in Richtung auf das Aufnahmeteil 2 hinaus. Dieser Überstand ist so groß bemessen, dass im montierten Zustand der äußere Umfang der Feder 4 an beiden Kontaktflächen 21, 31 anliegt.
In der 3 ist die Kontaktierungseinrichtung 1 im montierten Zustand dargestellt. Das Aufnahmeteil 2 und das Aufsetzteil 3 sind gegeneinander gelegt und werden über eine nicht dargestellte Kopplungseinrichtung aneinander gehalten. Diese Kopplungseinrichtung kann beispielsweise ein Verriegelungselement in einer prothetischen oder orthetischen Einrichtung sein.
Der Dichtungswulst 5, der über den Grundkörper 20 des Aufnahmeteils 2 hinaussteht, ist zusammengepresst und dichtet den Hohlraum, der durch die Ausnehmungen innerhalb der Gehäuse 20, 30 entsteht, gegenüber äußeren Einflüssen ab. Die Wendelfeder 4 an dem Bügel 6 wird komprimiert, da der Abstand zwischen den Kontaktflächen 21, 31 kleiner als der Durchmesser der Wendelfeder 4 ist. Dadurch wird die Feder 4 schräg angestellt und die einzelnen Windungen schräg weg gebogen. Aufgrund der elastischen Rückstellkräfte ist durch die Biegebewegung der einzelnen Federwindungen eine sichere Kontaktierung an einer Vielzahl von Kontaktstellen an der Mantelfläche der Feder 4 gewährleistet, da die Feder 4 eine Rückstellbewegung ausführen möchte. Jede einzelne Federwindung kommt in Kontakt mit den beiden Kontaktflächen 21, 31, so dass bei lokalen Beschädigungen der Kontaktflächen 21, 31 aufgrund der Vielzahl an Kontaktstellen eine sichere Kontaktierung über eine lange Zeit garantiert werden kann.
In der 4 ist eine Detaildarstellung eines noch nicht fertigen Aufsetzteils 3 mit einem teilweise dargestellten Grundkörper 30 gezeigt. Die Kontaktflächen 31 können als Metallplatten oder als aufgedruckte Kontaktflächen ausgebildet sein. Aufnahmelöcher 36 für den Bügel 6 sind jeweils vorgesehen. Die elektrischen Kontaktflächen 31 weisen eine längliche, an den Stirnseiten abgerundete Kontur auf, abweichende Konturen der Kontaktflächen 31 sind möglich und vorgesehen. Eine solche abweichende Kontur ist in der 5 dargestellt, in der eine runde Kontaktfläche 31 mit einem gebogenen Bügel 6 und einer entsprechend gebogenen Feder 4 gezeigt ist. Dementsprechend ist das Aufnahmeteil mit einer korrespondierenden Kontaktfläche ausgestaltet, zumindest ist die Kontaktfläche so ausgeformt, dass die Windungen der Kontaktfeder 4 vollständig oder größtenteils in Kontakt mit der Kontaktfläche treten können.
6 zeigt eine alternative Halterung der Feder 4 innerhalb des Grundkörpers 3, bei der der Haltebügel 6 weggelassen wurde. Durch die besondere Ausgestaltung des Grundkörpers 30 mit der eingespritzten Kontaktfläche 31 und in Richtung auf die Feder 4 ausgebildete Vorsprünge ist es möglich, die Feder 4 formschlüssig innerhalb eines Aufnahmekanals in dem Grundkörper 30 zu halten. Die Feder 4 steht dabei über die Stirnfläche des Grundkörpers 30 hinaus und gewährleistet darüber eine Kontaktierung mit einer gegenüberliegenden zweiten Kontaktfläche. Alternativ können die Kontaktfedern 4 an einem oder beiden Enden ebenfalls in den Grundkörper 30 eingespritzt oder daran befestigt werden, sofern sichergestellt ist, dass am äußeren Umfang eine Kontaktierung mit der gegenüberliegenden Kontaktfläche hergestellt wird.
Die Kontaktierungseinrichtung 1 kann darüber hinaus Formschluss- oder Kraftschlusselemente, beispielsweise Hinterschneidungen oder elastische Klemmelemente, aufweisen, die das Aufsetzteil 3 an dem Aufnahmeteil 2 halten und entgegen der Rückstellkraft der Kontaktfeder 4 wirken. Statt einer Wendelfeder mit einem gleichmäßigen Durchmesser kann auch eine Spiralfeder mit einer Längserstreckung vorgesehen sein. Neben runden Querschnitten können auch ovale, elliptische oder polygonale Querschnitte durch die Kontaktfeder 4 realisiert werden.

Claims

Kontaktierungseinrichtung (1) mit einem Aufnahmeteil (2) und einem Aufsetzteil (3), die Kontaktflächen (21, 31) aufweisen und elektrisch miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kontaktflächen (21, 31) zumindest eine Wendel- oder Spiralfeder (4) angeordnet ist, die die Kontaktflächen (21, 31) elektrisch miteinander koppelt, wobei die Kontaktierung entlang der Mantelfläche in Längserstreckung der Spiral- oder Wendelfeder (4) erfolgt.
Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kontaktflächen (21, 31) als Flachkontakt ausgebildet ist
Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (21, 31) im montierten Zustand zueinander beabstandet sind.
Kontaktierungseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kontaktflächen (21, 31) als eine gedruckte Fläche ausgebildet ist.
Kontaktierungseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kontaktflächen (21, 31) von einer Dichtungseinrichtung, insbesondere einem Dichtungswulst (5) umgeben ist.
Kontaktierungseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiral- oder Wendelfeder (4) über einen Bügel (6) an dem Aufnahme- und/oder Aufsetzteil (2, 3) gehalten ist.
Kontaktierungseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Formschluss- oder Kraftschlusselemente (7, 8) an dem Aufnahmeteil (2) und/oder dem Aufsetzteil (3) ausgebildet sind, um das Aufsetzteil (3) an dem Aufnahmeteil (2) zu halten.