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Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für eine elektrische Steckverbindung mit mindestens zwei Kontaktelementen.
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Üblicherweise sind derartige Kontaktanordnungen mit Kontaktfedern versehen, die sich in einem Kontaktierungspunkt berühren und somit einen elektrischen Kontakt erzeugen. Die Kontaktfedern sind beispielsweise einem Stecker und einem Gegenstecker zugeordnet und stellen beim Zusammenstecken von Stecker und Gegenstecker den elektrischen Kontakt her. Die Kontaktfedern sind im gesteckten Zustand von Stecker und Gegenstecker ausgelenkt, so dass sie eine Kontaktnormalkraft erzeugen, die den Kontakt zwischen den Kontaktfedern sicherstellt.
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Die Höhe der Kontaktnormalkraft und die Reibwerte der Oberfläche der Kontaktelemente an den Kontaktpunkten bestimmen die Haltekräfte zwischen den Kontaktpartnern.
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Bei starken Vibrationen und den damit einhergehenden hohen Beschleunigungen reichen die Kontaktnormalkräfte nicht aus, um eine Relativbewegung der Kontaktfedern zueinander zuverlässig zu verhindern. Natürlich ist es möglich, die auf die Kontaktelemente wirkende Kontaktnormalkraft durch härtere Kontaktfedern zu erhöhen. Nachteilig ist dann aber ein entsprechend hoher Kraftaufwand beim Zusammenstecken und Auseinanderziehen der Kontaktanordnung. Da zudem bereits kleine Relativbewegungen von weniger als 10 µm die Kontaktfedern an ihren Kontaktierungspunkten auf Dauer verschleißen, sind konventionelle Kontaktanordnungen mit Kontaktfedern für den Einsatz in stark vibrationsbelasteten Umgebungen folglich nur bedingt geeignet.
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In stark vibrationsbelasteten Umgebungen wird bei den derzeit bekannten Kontaktanordnungen versucht, die Kontaktelemente bzw. die Kontaktierungspunkte, an denen sich die Kontaktfedern berühren, von den Vibrationen zu entkoppeln. Dies erfolgt beispielsweise durch elastische Zonen zwischen den Kontaktfedern und den Leitungsanschlüssen der zugehörigen Stecker. Durch eine solche Maßnahme erreicht man zumindest eine teilweise Dämpfung der Vibrationsbewegungen, die von den Anschlussleitungen her den Kontaktfedern aufgeprägt werden.
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Außerdem ist es bekannt, die Kontaktelemente miteinander zu verschrauben oder miteinander zu verklemmen. Andere Lösungen schränken die Relativbewegung der Kontaktfedern zueinander in axialer Richtung durch eine axiale Vorspannung ein.
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Wenn die Gehäuse von Stecker und Gegenstecker sehr eng toleriert sind, können Vibrationen direkt über die Gehäuse weitergeleitet werden. Die in den Gehäusen fixierten Kontaktelemente können sich dann ebenfalls nicht relativ zueinander bewegen. Derartige Kontaktsysteme sind jedoch sehr aufwändig zu fertigen.
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Aus der
US 4,778,231 A ist ein elektrischer Steckverbinder bekannt, der aus einem Stiftkontakt und einem federnden Blattkontakt besteht. Eine Aussparung in der Oberfläche des Stiftkontakts ist zu einem vorstehenden Abschnitt am federnden Blattkontakt komplementär geformt. In einer zusammengesteckten Position wird der vorstehende Abschnitt des elastischen Blattkontakts in der Aussparung des Stiftkontakts aufgenommen. Aus der
US 5,655,923 A ist ein elektrischer Verbinder bekannt, der zwei ineinandergreifende Elemente umfasst. Jedes der Elemente umfasst eine Vielzahl von sich verjüngenden Elementen, die sich entlang einer horizontalen Richtung eines jeden Elements erstrecken. Die verjüngten Elemente sind so geformt und beabstandet, dass jedes verjüngte Element in den Raum zwischen zwei verjüngten Elementen des anderen Elements passt.
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Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, die bekannten Kontaktanordnungen für elektrische Steckverbindungen so zu verbessern, dass die Steckverbindung zulässig hergestellt werden kann und in stark vibrationsbelasteten Umgebungen allenfalls geringem Verschleiß unterworfen ist. Die Kontaktanordnung soll zudem einfach und kostengünstig zu fertigen sein.
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Diese Aufgabe wird für eine Kontaktanordnung für eine elektrische Steckverbindung mit mindestens zwei Kontaktelementen, die bei hergestellter Steckverbindung sich gegenüberliegende Kontaktflächen aufweisen, gelöst, indem die Kontaktflächen mit komplementär zueinander ausgestalteten starren Formgehemmelementen versehen sind, die im Eingriff miteinander wenigstens eine parallel zur Kontaktfläche ausgerichtete Hemmrichtung aufweisen, und wobei die eine Kontaktfläche mit einer Mehrzahl von Formgehemmelementen und die andere Kontaktfläche mit wenigstens einem einzelnen zu der Mehrzahl von Formgehemmelement komplementären Formgehemmelement versehen ist. Bei zusammengesteckten Kontaktelementen ist das wenigstens eine Formgehemmelement der anderen Kontaktfläche mit der Mehrzahl von Formgehemmelementen der einen Kontaktfläche in Eingriff.
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Durch das Formgehemme kann eine Relativbewegung zwischen den beiden Kontaktelementen zumindest in der Hemmrichtung verhindert werden. Die Formgehemmelemente hemmen die Relativbewegung zwischen den beiden Kontaktelementen bereits, wenn noch keine oder eine nur sehr geringe Kontaktnormalkraft auf die Kontaktelemente wirkt.
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Die starre Ausgestaltung der Formgehemmelemente unterscheidet sich von den bei Steckern häufig anzufindenden elastischen Rastmitteln, die die Kontaktanordnung gegen ein unbeabsichtigtes Lösen sichern. Eine elastische Ausgestaltung der Formgehemmelemente hätte, ähnlich wie bei den eingangs genannten Kontaktfedern zur Folge, dass aufgrund der Auslenkbarkeit eine Relativbewegung zwischen den Kontaktelementen noch immer möglich ist.
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Im Gegensatz dazu ist die Relativlage der Kontaktelemente bei den starr ausgestalteten Formgehemmelementen ohne die Möglichkeit einer Auslenkung festgelegt. Der Verschleiß ist damit im Vergleich zu einer elastischen Verrastung verringert. Als starr sind die Formgehemmelemente insbesondere anzusehen, wenn sie im gesteckten Zustand und im getrennten Zustand der Kontaktelemente sowie in den dazwischen liegenden Stellungen zumindest in der Hemmrichtung jeweils insbesondere plastisch unverformt bleiben.
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Dadurch, dass wenigstens ein einzelnes Formgehemmelement mit einer Mehrzahl von Formgehemmelementen in Eingriff bringbar ausgestaltet ist, können auch rotatorische Relativbewegungen der Kontaktelemente zueinander gehemmt werden.
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Die Formgehemmelemente können einfach gefertigt werden, insbesondere wenn die Kontaktelemente extrudiert und/oder aus Metallblech gestanzt und/oder gebogen sind. In einem solchen Fall lassen sich die starren Formgehemmelemente einfach einstempeln, einfalzen und/oder einstanzen.
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Die Kontaktelemente können stift- und/oder buchsenförmig sein. Beispielsweise können ein oder beide Kontaktelemente als Tab-Kontakte, also als stift-, schwert- und/oder plattenförmige Kontaktelemente, ausgebildet sein. Die Kontaktelemente können aus einem Materialblock gefertigt sein, in den die Formgehemmelemente durch Umformung ein- und/oder ausgeformt sind.
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Ausgehend von diesem Grundgedanken sind weitere Ausgestaltungen möglich, die jeweils für sich vorteilhaft sind und unabhängig voneinander beliebig miteinander kombinierbar sind.
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So können beispielsweise die jeweils komplementär zueinander ausgestalteten Formgehemmelemente mit Seitenflächen versehen sein, die gegenüber der Hemmrichtung geneigt und/oder in Hemmrichtung gekrümmt sind. Bevorzugt weist die Seitenfläche des einen Formgehemmelements eine andere Neigung und/oder Krümmung auf als die Seitenfläche des komplementär ausgestalteten, anderen Formgehemmelements. Die Kontaktelemente berühren sich im gesteckten Zustand bevorzugt punkt- und/oder linienförmig und bevorzugt ausschließlich an den Seitenflächen der Formgehemmelemente. Diese Ausgestaltungen ermöglichen einen definierten Sitz, der unter der Kontaktnormalkraft zu einem hohen Druck an der Berührungsfläche und damit selbst bei starken Vibrationen zu einem zuverlässigen Kontakt führt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die Formgehemmelemente in Normalenrichtung auf die Kontaktfläche hinterschneidungsfrei ausgestaltet sein. Bei dieser Ausgestaltung verhaken sich also die Formgehemmelemente nicht in Normalenrichtung auf die Kontaktfläche und sperren folglich nicht die Bewegung der beiden Kontaktelemente in Richtung senkrecht auf die Kontaktfläche aufeinander zu oder voneinander weg. Dies bedeutet, dass die Formgehemmelemente durch eine Steck- oder Ziehbewegung miteinander in und außer Eingriff gebracht werden können.
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Sind die Kontaktelemente Teile einer Steckverbindung mit Stecker und Gegenstecker, die in einer Steckrichtung zusammengesteckt werden, so kann die Hemmrichtung quer zur Steckrichtung verlaufen. In Steckrichtung kann bei dieser Ausgestaltung keine Sperrwirkung erfolgen, so dass die Formgehemmelemente beispielsweise als Linearführungen dienen können, die die Steckbewegung der Kontaktelemente in Steckrichtung formschlüssig führen.
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Die Kontaktflächen können sich in Steckrichtung bzw. parallel zur Steckrichtung erstrecken.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kontaktfläche des einen Kontaktelements wenigstens ein Formgehemmelement in Form einer Rastausnehmung und die Kontaktfläche des anderen Kontaktelements wenigstens eine Formgehemmelement in Form eines in die Rastausnehmung einführbaren Rastvorsprungs aufweist. Der Rastvorsprung sitzt, wenn sie vollständig in die Rastausnehmung eingeführt ist, in Hemmrichtung vorzugsweise spielfrei.
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Die wenigstens eine Hemmrichtung ist parallel zur Kontaktfläche. Sie kann in und/oder quer zur Steckrichtung weisen.
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Eine die Formgehemmelemente zusammendrückende Kontaktnormalkraft, die beispielsweise von einer Feder erzeugt wird, kann eine spielfreie Hemmung erzeugen.
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Ein spielfreier Sitz des Rastvorsprungs in der Rastausnehmung kann ferner dadurch erreicht werden, dass die Rastausnehmung einen Grund und der Rastvorsprung einen in Eingriff gegenüber dem Grund liegenden Sattel aufweist, wobei bei vollständig in die Rastausnehmung eingeführter Rastvorsprung der Sattel vom Grund beabstandet ist.
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Der Rastvorsprünge und die Rastausnehmungen können sich in Richtung weg von der Kontaktfläche verjüngen. Ihre Querschnittsfläche kann sich mit zunehmendem Abstand von der Kontaktfläche verringern. Beispielsweise können die Rastvorsprünge und/oder Rastausnehmungen kegel- und/oder pyramidenstumpfförmig und/oder kalottenförmig ausgestaltet sein.
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Bevorzugt ist ferner, dass die Rastausnehmung und der Rastvorsprung bei vollständigem Eingriff miteinander vorzugsweise ausschließlich an ihren Seitenflächen aufeinander liegen. Zumindest aber sollte sichergestellt sein, dass bei vollständigem Eingriff die Flächen, an denen sich die Formgehemmelemente bei vollständigem Eingriff kontaktieren eine in Hemmrichtung weisende Normalenkomponente aufweisen. Diese Maßnahmen stellen einen spielfreien Sitz zwischen den Formgehemmelementen und damit auch zwischen den Kontaktelementen sicher.
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Wenn die Formgehemmelemente sich miteinander in Eingriff befinden, sollten die Kontaktflächen der Kontaktelemente außerhalb der Formgehemmelemente voneinander beabstandet sein, um einen spielfreien Sitz auch bei größeren Fertigungstoleranzen zu gewährleisten.
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Die Mehrzahl von Formgehemmelementen kann insbesondere punktförmig sein. Das wenigstens eine einzelne, zu der Mehrzahl von Formgehemmelementen komplementäre, Formgehemmelement der anderen Kontaktfläche kann insbesondere linear sein.
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Das wenigstens eine Formgehemmelement der anderen Kontaktfläche ist mit der Mehrzahl von Formgehemmelementen der einen Kontaktfläche in Eingriff bringbar ausgestaltet. Wenn die Mehrzahl der Formgehemmelemente voneinander beabstandet ist, lassen sich Drehmomente gut abstützen. Eine Momentenstütze lässt sich erreichen, wenn die Kontaktelemente jeweils mit einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten, zueinander komplementären Formgehemmelementen versehen sind.
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Ein Formgehemmelement einer Kontaktfläche kann als ein sich in einer Steckrichtung erstreckendes lineares Formgehemmelement beispielsweise in Form einer länglichen Rippe oder Nut ausgestaltet sein. Das entsprechend komplementäre Formgehemmelement der anderen Kontaktfläche kann ebenfalls als lineares Formgehemmelement, als die Rippe aufnehmende Nut oder in die Nut einführbare Rippe ausgestaltet sein. Einer Nut, die auch von zwei benachbarten, bevorzugt parallelen Rippen gebildet sein kann, können aber auch zwei oder mehr hintereinander angeordnete punktförmige Formgehemmelemente, beispielsweise in der bereits genannten Pyramidenstumpf-, Kegelstumpf- und/oder Kalottenform als komplementäre Formgehemmelemente zugeordnet sein. Einem einzelnen linearen Formgehemmelement, wie einer Rippe oder einer Nut, können also mehrere punktförmige Formgehemmelemente zugeordnet sein. Sind mehrere lineare Formgehemmelemente in paralleler Ausrichtung vorhanden, lassen sich die entsprechenden komplementären linearen und/oder punktförmigen Formgehemmelemente in Richtung der Längserstreckung der linearen Formgehemmelemente in die Formgehemmelemente einschieben, die gleichzeitig als Führung dienen. Weichen die Längsrichtung mehrerer linearer Formgehemmelemente voneinander ab, wird eine vollständige Hemmung der Relativbewegung der Kontaktelemente in der Kontaktfläche erzeugt. Gleiches gilt, wenn beide Kontaktflächen mit einem Feld punktförmiger Formgehemmelementen versehen sind.
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Eine Führung der Formgehemmelemente beim Ineinanderstecken der Kontaktelemente bei gleichzeitiger Sperrwirkung in allen Richtungen der Kontaktfläche kann erreicht werden, wenn ein lineares Formgehemmelement an wenigstens einer Stelle mit einem punktförmigen Formgehemmelement versehen ist. So kann beispielsweise ein lineares Formgehemmelement in Form einer Rippe und/oder Nut in wenigstens einem Bereich eine Raste mit einem veränderten, also verkleinerten und/oder vergrößerten Querschnitt aufweisen. Die Raste kann in Form einer Rippe beispielsweise in Form eines Wulstes, in dem die Breite und/oder Höhe der Rippe erhöht ist, ausgestaltet. Bei einer Nut kann die Raste als eine Tasche ausgestaltet sein, deren Tiefe und/oder Breite gegenüber der Nut vergrößert ist.
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Die Kontaktanordnung kann in einer weiteren Ausgestaltung eine Feder umfassen, durch die bei sich vollständig im Eingriff befindlichen Formgehemmelementen eine senkrecht auf die Kontaktflächen wirkende Kontaktnormalkraft erzeugt ist. Die Kontaktnormalkraft kann sich auch aus einer senkrecht auf die Kontaktflächen gerichteten Komponente der Federkraft ergeben. Die Feder kann in ein Kontaktelement integriert sein und/oder als ein zusätzliches separates Bauteil ausgestaltet sein. Aufgrund des Gehemmes sind geringe Federkräfte notwendig, um ein Ausrasten der Formgehemmelemente zu verhindern.
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Die Erfindung betrifft schließlich noch eine Steckverbinderanordnung mit Stecker und Gegenstecker, die eine Kontaktanordnung nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen umfasst. Stecker und Gegenstecker sind dabei jeweils mit wenigstens einem Kontaktelement in einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen versehen.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand unterschiedlicher Ausgestaltungen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Die bei den einzelnen Ausgestaltungen unterschiedlichen Merkmale können nach Maßgabe der obigen Beschreibung beliebig miteinander kombiniert werden, wobei auch einzelne Merkmale weggelassen werden können. Maßgeblich ist, ob im jeweiligen Anwendungsfall der mit dem Merkmal verknüpfte Vorteil wichtig ist.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung umfassend zwei Kontaktelemente, mit Blick auf deren Kontaktflächen;
- 2 eine schematische Schnittdarstellung durch die Kontaktanordnung der 1 im zusammengesteckten Zustand;
- 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung umfassend zwei Kontaktelemente mit Blick auf deren Kontaktflächen;
- 4 eine schematische Schnittdarstellung der Kontaktanordnung der 3 im zusammengesteckten Zustand;
- 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kontaktelements mit Blick auf dessen Kontaktfläche;
- 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung eines Kontaktelements mit Blick auf dessen Kontaktfläche;
- 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung eines Kontaktelements mit Blick auf dessen Kontaktfläche;
- 8 eine schematische Darstellung der Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII der 7;
- 9 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung umfassend zwei Kontaktelemente und eine Feder.
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Zunächst wird der Aufbau einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1 mit zwei Kontaktelementen 2 und 4 anhand der 1 erläutert.
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Bei den Kontaktelementen 2, 4 handelt es sich lediglich beispielhaft um Tab-Kontakte, die stiftförmig sind. Die Kontaktelemente 2, 4 können auch eine andere Ausgestaltung aufweisen. Insbesondere kann eines der Kontaktelemente auch buchsenförmig sein. Im wenigstens einen Kontaktelement kann zusätzlich eine Feder integriert sein (nicht gezeigt)
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In 1 ist der Blick jeweils auf die Kontaktflächen 6, 8 der Kontaktelemente 2, 4 gerichtet. Wenn über die Kontaktelemente 2, 4 ein Kontakt hergestellt ist, liegen sich die Kontaktflächen 6, 8 vorzugsweise unmittelbar gegenüber.
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Die Kontaktelemente 2, 4 sind ausgestaltet, um einen bei starker Vibrationsbelastung möglichst spielfreien Kontakt der beiden Kontaktelemente 2, 4 miteinander zu gewährleisten
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Die Kontaktelemente 2, 4 können in einer Steckrichtung 10 zusammensteckbar ausgestaltet sein und insbesondere Teil einer in 1 nicht dargestellten Steckverbindung sein. Beispielsweise ist das Kontaktelement 2 in einen Stecker (nicht gezeigt) und das Kontaktelement 4 in einen zum Stecker komplementären Gegenstecker (nicht gezeigt) integriert. Die Steckrichtung 10 ist die Richtung, in der Stecker und Gegenstecker zusammengesteckt werden.
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Wie 1 zeigt, können die Kontaktelemente 2, 4 an ihren von der jeweiligen Kontaktfläche 6, 8 abgewandten Ende mit einem Anschlussbereich 12, 14 versehen sein. An den Anschlussbereich 12, 14 können elektrische Leitungen angebracht werden oder die Anschlussbereiche 12, 14 werden über Klemmungen oder ähnliches mit weiteren elektrischen Bauteilen verbunden.
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Die Kontaktelemente 2, 4 sind mit starr zueinander komplementären Formgehemmelementen 16, 18 versehen. Lediglich zu Beispielzwecken ist das eine Formgehemmelement 16 als ein lineares, längliches Formgehemmelement 20 ausgestaltet, das sich in einer Längsrichtung 22 erstreckt. Die Längsrichtung 22 verläuft beim Ausführungsbeispiel der 1 parallel zur Steckrichtung 10.
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Die Formgehemmelemente verformen sich aufgrund ihres starren Aufbaus bei zusammengesteckter Anordnung nicht, um keine Relativbewegungen zuzulassen.
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Ebenfalls lediglich zu Beispielzwecken ist das Kontaktelement 4 mit einer Mehrzahl von, zumindest jedoch einem, punktförmigen Formgehemmelementen 24 versehen, die, wie gezeigt, in einer Fluchtrichtung 26 hintereinander fluchtend ausgerichtet sein können. Die Fluchtrichtung 26 verläuft beim Ausführungsbeispiel der 1 parallel zur Steckrichtung 10.
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Das lineare Formgehemmelement 20 kann in Form einer Nut 28 ausgestaltet sein, die gegenüber der Kontaktfläche 6 zurückspringt.
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Jedes der punktförmigen Formgehemmelemente 24 kann als ein Rastvorsprung 30 ausgestaltet sein, die gegenüber der Kontaktfläche 8 vorspringt. Die Rastvorsprünge können kegelstumpf-, pyramidenstumpf- und/oder kalottenförmig sein.
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Die punktförmigen Formgehemmelemente 24 sind so bemessen, dass sie wenigstens quer zur Längsrichtung 22 spielfrei im linearen Formgehemmelement 20 gehalten sind, wenn sie in das lineare Formgehemmelement 20 eingeführt sind. Wenn sich das lineare Formgehemmelement 20 wie beim Ausführungsbeispiel der 1 in Steckrichtung 10 erstreckt, können die punktförmigen Formgehemmelemente 24 bzw. die Rastvorsprünge 30 einfach in das lineare Formgehemmelement 20, die Nut 28, eingeschoben werden, wobei sie in Längsrichtung 10 geführt werden. Das lineare Formgehemmelement 20 dient bei einer solchen Ausgestaltung folglich gleichzeitig als Linearführung.
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Jedes einzelne punktförmige Formgehemmelement 24 verhindert eine Relativbewegung der beiden Kontaktelemente 2, 4 zueinander in der jeweiligen Kontaktfläche 6, 8 quer zur Längsrichtung 22 des linearen Formgehemmelements. Sind mehrere punktförmige Formgehemmelemente 24 beabstandet voneinander vorhanden, so lassen sich dadurch auch Drehbewegungen 34 sperren.
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Die in 1 dargestellte Ausgestaltung kann abgewandelt werden. So kann beispielsweise das lineare Formgehemmelement 20 auch in Form einer von der Kontaktfläche 6 vorspringenden Rippe ausgestaltet sein, die sich in Längsrichtung 22 erstreckt. Die punktförmigen Formgehemmelemente 24 können dann als Rastvorsprünge 30 ausgestaltet sein, die eine sattelförmige Ausnehmung (nicht gezeigt) aufweisen, in die die Rippe einschiebbar ist. Auch bei dieser Ausgestaltung bilden letztendlich eine Rastausnehmung und ein Rastvorsprung ein Formgehemme, der in einer in den Kontaktflächen 6, 8 gelegenen Hemmrichtung 32 sperrt. Die Hemmrichtung 32 verläuft in 1 quer zur Steckrichtung 10, kann aber auch in Steckrichtung weisen.
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2 zeigt einen Querschnitt quer zur Längsrichtung 22 durch die Kontaktelemente 2, 4. Es ist zu erkennen, dass das eine Formgehemmelement 16 sich im Eingriff mit dem anderen Formgehemmelement 18 befindet. Dabei sind die Kontaktflächen 6, 8 voneinander beabstandet. Die Kontaktelemente 2, 4 liegen ausschließlich an Seitenflächen 36, 38 aneinander auf. Ein Grund 40 des vertieften Formgehemmelements 18 liegt einem Sattel 42 des erhöhten Formgehemmelements 16 gegenüber. Der Grund 40 und der Sattel 42 sind, wie die Kontaktflächen 6, 8, voneinander beabstandet. Der Abstand 43 zwischen den Kontaktflächen 6, 8 muss nicht gleich dem Abstand 44 zwischen dem Grund 40 und dem Sattel 42 sein.
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Um die Sperrwirkung in Hemmrichtung 32 zu erzielen, weisen die Seitenflächen 36, 38 eine Normalenrichtung 45 auf, die eine in Hemmrichtung 32 weisende Komponente aufweist.
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Es ist von Vorteil, wenn die Kontaktelemente durch eine Kontaktnormalkraft 46 gegeneinander gedrückt werden, wenn sich die Formgehemmelemente 16, 18 in Eingriff miteinander befinden. Um eine möglichst kleine Berührungsfläche 48 zwischen den Kontaktelementen 2, 4 bereitzustellen und so bei gegebener Kontaktnormalkraft 46 eine möglichst große Flächenpressung und damit einen zuverlässigen Kontakt zu erzielen, sind die Seitenflächen 36, 38 unterschiedlich stark geneigt und/oder gekrümmt.
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Wie ferner zu erkennen ist, weisen die Formgehemmelemente 16, 18 in Normalenrichtung 50 auf die Kontaktflächen 6, 8 bevorzugt keine Hinterschneidung auf, so dass sie leicht voneinander zu lösen sind. Die Normalenrichtung 50 entspricht bevorzugt der Richtung der Kontaktnormalkraft 46.
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Zudem können sich die Formgehemmelemente 16, 18 in Richtung weg von den Kontaktflächen 6, 8 verjüngen, so dass ihre Querschnittsfläche 52 mit zunehmenden Abstand von den Kontaktflächen 6, 8 geringer wird.
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In 3 ist eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1 gezeigt. Im Folgenden ist lediglich auf die Unterschiede zur Ausgestaltung der 1 und 2 eingegangen, wobei für Elemente, die hinsichtlich ihrer Form und/oder Funktion einander entsprechen, die selben Bezugszeichen verwendet sind.
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Die Kontaktanordnung 1 der 3 unterscheidet sich von der Kontaktanordnung der 1 und 2 lediglich durch größere Kontaktflächen 6, 8, die entsprechend eine größere Anzahl von Formgehemmelementen 16, 18 aufnehmen können. So ist das eine Kontaktelement 2 mit einer Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden linearen Formgehemmelementen 20 versehen, während das andere Kontaktelement 4 mit einem zweidimensionalen Feld von punktförmigen Formgehemmelementen 24 versehen ist. Jeweils mehrere fluchtende punktförmige Formgehemmelemente 24 sind, wie bereits beim vorangegangenen Ausführungsbeispiel, einem einzigen linearen Formgehemmelement 20 zugeordnet. Durch die größere Anzahl von Formgehemmelementen erhöht sich die Kontaktfläche, an der der Strom zwischen den Kontaktelementen 2, 4 übertragen werden kann. Der elektrische Widerstand verringert sich entsprechend. Gleichzeitig erhöht sich die mechanische Stabilität der Formschlussverbindung in der Hemmrichtung 32.
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In 4 ist zu erkennen, dass die als Rastvorsprung ausgestalteten Formgehemmelemente 18, dies können die linearen und/oder die punktförmigen Formgehemmelemente 20, 24 sein, in das eine Kontaktelement eingestempelt sind. An der dem jeweiligen Formgehemmelement 20, 24 gegenüberliegenden Rückseite 54 des Kontaktelements ist die beim Einstempeln von der Patrize erzeugte Gegenform 56 erkennbar.
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Die beiden Kontaktelemente 3,4 können unabhängig von ihrer übrigen Ausgestaltung mit komplementären punktförmigen Formgehemmelementen identisch ausgestaltet sein. In einer solchen Ausführung der Kontaktanordnung lassen sich die Gegenformen 56 beispielsweise ebenfalls als Formgehemmelemente nutzen.
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Das Einstempeln der Formgehemmelemente bietet sich insbesondere dann an, wenn die Kontaktelemente 2, 4 aus einem Metallblech gefertigt sind. Alternativ können die Formgehemmelemente 16, 18 auch eingefalzt und/oder eingestanzt werden. So können beispielsweise starre Rastvorsprünge aus umgeklappten Stanzzungen hergestellt sein.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kontaktelements 2, wobei der Kürze halber für in Aufbau und/oder Funktion identische Elemente die bereits verwendeten Bezugszeichen angegeben sind. Das Kontaktelement 2 ist mit linearen Formgehemmelementen 20 versehen, die in Form von Rippen 58 ausgebildet sind. Die Rippen springen gegenüber der restlichen Kontaktfläche 6 vor. Die Rippen erstrecken sich in einer Längsrichtung 22, die auch hier bevorzugt parallel zur Steckrichtung 10 verläuft. Zwischen den Rippen 58 sind Nuten 28 gebildet, die wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen zur Aufnahme von komplementären erhöhten Formgehemmelementen 18 verwendet werden können. Die erhöhten Formgehemmelemente 18 des anderen in 5 nicht gezeigten Kontaktelements können auch hier punktförmig oder linear ausgestaltet sein, und beispielsweise als in die Nuten 28 einführbare Rippen oder als Nuten, in die die Rippen 58 einführbar sind, ausgestaltet sein.
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In 6 ist lediglich beispielhaft gezeigt, dass die Grundfläche der punktförmigen Formgehemmelemente 24 im Wesentlichen beliebig geformt sein kann. So können beispielsweise auch Kegelstümpfe oder kegelstumpfförmige Vertiefungen mit elliptischer Grundfläche zum Einsatz kommen.
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Bei den Ausgestaltungen der 1 bis 6 weist der von den Formgehemmelementen 16, 18 erzeugte Formschluss lediglich eine einzige Hemmrichtung 32 in den Kontaktflächen 6, 8 auf. Eine Verschiebung der beiden Kontaktelemente 2, 4 in Längsrichtung 22 bzw. Steckrichtung 10 wird nicht gehemmt. Um auch diese Relativbewegung zu unterbinden, müssten die linearen Formgehemmelemente 20 unterschiedlich ausgerichtete Längsrichtungen 22 aufweisen, so dass sie die in eingerasteten punktförmigen Formgehemmelemente in ihrer Verschieblichkeit gegenseitig hemmen. Anstelle von linearen Formgehemmelementen 20 können auch ausschließlich punktförmige Formgehemmelemente 24 verwendet werden, die nur in einer bestimmten, vorgegebenen Stellung der Kontaktelemente 2, 4 zueinander in Eingriff gelangen und eine Verschiebung der Kontaktelemente 2, 4 hemmen.
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Es ist jedoch auch möglich, ein lineares Formgehemmelement 20 mit einem Bereich 62 zu versehen, der als ein punktförmiges Formgehemmelement 24 dient. Diese Ausgestaltung hat gegenüber den beiden vorstehend genannten Ausgestaltungen den Vorteil, dass auf die Führungseigenschaft des linearen Formgehemmelements 20 nicht verzichtet werden muss.
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7 zeigt schematisch eine derartige Ausgestaltung, wobei wiederum für bereits bekannte Elemente auf die vorangegangenen Bezugszeichen zurückgegriffen wird. Das lineare Formgehemmelement 20 kann als eine von der Kontaktfläche 6 vorstehende Rippe oder eine von der Kontaktfläche 6 zurückspringende Nut ausgestaltet sein. Im Bereich 62 ist die Querschnittsfläche quer zur Längsrichtung 22 des linearen Formgehemmelements verändert. Diese Veränderung kann eine vergrößerte oder eine verkleinerte Querschnittsfläche sein. Lediglich beispielhaft dargestellt ist eine Querschnittsvergrößerung. Bei einer Nut stellt eine solche Querschnittsvergrößerung einen Rastvorsprung der Breite und/oder der Tiefe der Nut quer zur Längsrichtung 22 dar. Die Nut bildet im Bereich 62 so eine Tasche, in der ein punktförmiges Formgehemmelement 24 einrasten kann. Auf diese Weise wird auch eine Bewegung in Längsrichtung 22 gesperrt.
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Ist das lineare Formgehemmelement 20 eine Rippe, kann der Bereich 62 als einen wulstförmige Rastvorsprung und/oder Verdickung ausgestaltet sein, in der ein entsprechendes punktförmiges Formgehemmelement 24 in Form einer Rastausnehmung ebenfalls einrastet und die Bewegung in Längsrichtung 22 sperrt. Somit weist die Ausgestaltung der 7 zwei Hemmrichtungen 32 in der Kontaktfläche 6 auf. Jede Relativbewegung in der Kontaktfläche kann somit unterbunden werden, wenn in den Bereich 62 ein komplementäres punktförmiges Formgehemmelement (nicht gezeigt) eingerastet wird.
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8 zeigt beispielhaft den Schnitt VIII-VIII des linearen Formgehemmelements 20 der 7. Der Bereich 62 ist bei dieser beispielhaften Ausgestaltung sowohl durch eine Rastausnehmung als auch durch eine Verbreiterung der Nut 28 gekennzeichnet.
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Die Kontaktanordnung der 9, bei der ebenfalls für identische Elemente die gleichen Bezugszeichen wie bei den vorangegangen Ausführungsbeispielen verwendet werden, zeigt eine Kontaktanordnung 1, die zusätzlich mit einer Feder 64 versehen ist. Die Feder 64 kann, wie dargestellt, ein separates Bauteil sein oder aber in ein Kontaktelement 2, 4 baulich integriert sein. Die Feder übt eine Kontaktnormalkraft 46 aus, wenn die Kontaktelemente 2, 4 zusammengesteckt sind und sich die Formgehemmelemente 16, 18 im Eingriff miteinander befinden. Die Kontaktnormalkraft 46 stellt somit nicht nur den elektrischen Kontakt zwischen den Kontaktelementen 2, 4 her, sondern verhindert auch, dass die Formgehemmelemente 16, 18 außer Eingriff miteinander gelangen.
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Die Feder 64 sichert bei dieser Ausgestaltung also lediglich die Rastung des Formgehemmes und somit nur mittelbar die Relativlage der Kontaktelemente 2, 4. Zum Verbinden oder Lösen der Kontaktelemente 2, 4 wird die beispielsweise U- oder V-förmige Feder 64 an ihren Schenkeln 66 in Pfeilrichtung 68 zusammengedrückt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kontaktanordnung
- 2
- Kontaktelement
- 4
- Kontaktelement
- 6
- Kontaktfläche
- 8
- Kontaktfläche
- 10
- Steckrichtung
- 12
- Anschlussbereich
- 14
- Anschlussbereich
- 16
- Formgehemmelement
- 18
- Formgehemmelement
- 20
- lineares Formgehemmelement
- 22
- Längsrichtung
- 24
- punktförmiges Formgehemmelement
- 26
- Fluchtrichtung
- 27
- Rastausnehmung
- 28
- Nut
- 30
- Rastvorsprung
- 32
- Hemmrichtung
- 34
- Drehbewegung
- 36
- Seitenfläche
- 38
- Seitenfläche
- 40
- Grund
- 42
- Sattel
- 43
- Abstand zwischen den Kontaktflächen
- 44
- Abstand zwischen Grund und Sattel
- 45
- Normalenrichtung der Seitenfläche
- 46
- Kontaktnormalkraft
- 48
- Kontaktfläche
- 50
- Normalenrichtung auf Kontaktflächen
- 52
- Querschnittsfläche der Kontaktelemente
- 54
- Rückseite
- 56
- Gegenform
- 58
- Rippe
- 62
- Bereich in linearem Formgehemmelement
- 64
- Feder
- 66
- Schenkel der Feder
- 68
- Pfeilrichtung
