DE102016112759B4

DE102016112759B4 - Kontaktierungsvorrichtung zum verbinden von zumindest zwei komponenten und verbindungsanordnung

Info

Publication number: DE102016112759B4
Application number: DE102016112759.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Seidenschwand; Klaus Wegscheider
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2023-10-05
Anticipated expiration: 2036-07-13
Also published as: DE102016112759A1

Abstract

Kontaktierungsvorrichtung (6) zum elektrisch leitenden Verbinden von zumindest einer ersten Komponente (2) mit einer zweiten Komponente (3), umfassend- einen ersten Kontaktbereich (7) zum Herstellen einer elektrischen Steckverbindung mit der ersten Komponente (2);- einen zweiten Kontaktbereich (8) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der zweiten Komponente (3);- ein elektrisch leitfähiges und elastisch verformbares Positionsausgleichselement (9), welches zwischen dem ersten und zweiten Kontaktbereich (7, 8) angeordnet ist und diese elektrisch leitend miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsausgleichselement (9) mehrere in seiner Haupterstreckungsrichtung (z) hintereinander angeordnete Wellenkonturen (12) mit sich in Längsrichtung (x) erstreckenden Wellen aufweist, welche ein elastisches Stauchen und Strecken des Positionsausgleichselements (9) in dessen Haupterstreckungsrichtung (z) begünstigen, und das Positionsausgleichselement (9) mehrere sich in Querrichtung (y) des Positionsausgleichselements (9) erstreckende Schlitze (13) aufweist, welche ein elastisches Verbiegen des Positionsausgleichselements (9) um eine Achse begünstigen, welche sich senkrecht zu einer aus der Haupterstreckungsrichtung (z) und der Querrichtung (y) des Positionsausgleichselements (9) aufgespannten Ebene erstreckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zum elektrisch leitenden Verbinden von zumindest einer ersten Komponente mit einer zweiten Komponente. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verbindungsanordnung, bei welcher zumindest zwei Komponenten mittels einer derartigen Kontaktierungsvorrichtung elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Elektrische Bauteile, wie zum Beispiel Relais, Sicherungen oder auch andere elektrische Komponenten, müssen häufig elektrisch leitend und mechanisch miteinander verbunden werden. Derartige elektrische und mechanische Verbindungen müssen üblicherweise Toleranzen und Relativbewegungen der beiden miteinander kontaktierten Bauteile, also der beiden Kontaktpartner, ausgleichen können, um insbesondere Kontaktkorrosion zu verhindern bzw. zu reduzieren. Vor allem ist es bei der elektrischen Kontaktierung von Komponenten auch sehr wichtig, dass die jeweiligen Kontaktpartner möglichst flächig aneinander an entsprechenden Kontaktstellen aufliegen.
Aufgrund von herstellungsbedingten Toleranzen und auch aufgrund von Einbautoleranzen kann es dazu kommen, dass jeweilige Kontaktpartner, wie beispielsweise ein Stecker und eine Buchse bei der Montage nicht richtig aufeinandertreffen und es zu einem gewissen Versatz kommt. Bei der Kontaktierung kann es dabei vorkommen, dass jeweilige Kontakte verformt werden und/oder es zu einer nicht optimalen Anlage jeweiliger Kontaktflächen kommt. Dadurch kann die Stromtragfähigkeit reduziert werden, was unter anderem eine Reduzierung der Lebensdauer der jeweiligen Bauteile zur Folge haben kann. Ferner können auch Relativbewegungen zwischen den miteinander kontaktierten Bauteilen, sei es beispielsweise durch Vibrationen oder auch durch unterschiedliche thermische Ausdehnungen, dazu führen, dass entsprechende Ausgleichsbewegungen meistens in einem Kontaktbereich stattfinden, was unter anderem Reibkorrosion begünstigt und die Lebensdauer der entsprechenden Bauteile ebenfalls stark verringern kann.
Die EP 0 848 455 A2 offenbart einen abgeschirmten elektrischen Steckverbinder mit einem Gehäuse und einer Abdeckung, die jeweils durch Einformen eines isolierenden Abschnitts innerhalb eines jeweiligen äußeren Abschirmungsabschnitts gebildet werden. Die Anschlüsse werden im Gehäuse montiert und Gehäuse und Deckel werden miteinander verbunden.
Die DE 10 80 650 A offenbart eine Steckbuchse, welche in axialer Richtung drucknachgiebig ist.
Die WO 2014/095 365 A1 offenbart einen Polverbinder zum lösbaren und elektrischen Verbinden zweier Pole, insbesondere von Batterien oder Brennstoffzellen. Der Polverbinder umfasst für jeden der zu verbindenden Pole einen aufsteckbaren Buchsenkörper, einen Pol mit Kontaktierung und ein Verbindungsstück, das die Buchsenkörper elektrisch und mechanisch miteinander verbindet. Der Buchsenkörper weist eine Buchsenöffnung auf, die eine Mittelachse definiert, wobei das Verbindungsstück in Form eines Streifens in seiner Verbindungslänge veränderbar ist und/oder Ausrichtung, aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet und an den Buchsenkörpern angeformt ist.
Die JP 2005-317 323 A offenbart einen Verbinder, welcher durch Verbinden eines Paars leitender Elemente mit jeweils zwei konkaven Teilen gebildet wird.
Die FR 2 758 659 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbinden elektrischer Stangen. Das Verfahren zum Verbinden elektrischer Stangen weist eine erste modulare Komponente mit einem vorstehenden kreisförmigen Abschnitt auf, der einen oberen vergrößerten Durchmesser aufweist. In einem zweiten Abschnitt befindet sich eine Vertiefung mit grundsätzlich gleicher Form, die eine Kaltschweißverbindung der beiden Abschnitte ermöglicht. Die Abschnitte verfügen über Rastelemente zum Anschluss elektrischer Komponenten.
Die US 4 351 582 A offenbart eine Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung der Kontakte eines D-Typ-Steckers mit den Leitern einer Mehrleiter-Flachkabelbaugruppe.
Die DE 296 14 123 U1 offenbart eine Dosenleiste, die mehrere Steckdosen für den elektrischen Anschluss an die Netzspannungsversorgung aufweist, die wahlweise einen beliebigen Teilungsabstand aufweisen und Anschlussmöglichkeiten in verschiedenen Winkellagen ermöglichen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders einfache und für Störungen unanfällige elektrische Kontaktierung von zumindest zwei Komponenten zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Kontaktierungsvorrichtung sowie durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung zum elektrisch leitenden Verbinden von zumindest einer Komponente mit einer zweiten Komponente umfasst einen ersten Kontaktbereich zum Herstellen einer elektrischen Steckverbindung mit der ersten Komponente. Des Weiteren umfasst die Kontaktierungsvorrichtung einen zweiten Kontaktbereich zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der zweiten Komponente. Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung ein elektrisch leitfähiges und elastisch verformbares Positionsausgleichselement, welches zwischen dem ersten und zweiten Kontaktbereich angeordnet ist und diese elektrisch leitend miteinander verbindet.
Das Positionsausgleichselement ist mit anderen Worten also als eine Art Federelement ausgebildet. Das Positionsausgleichselement kann zum einen als eine Art Toleranzausgleichsbereich dienen, um Herstelltoleranzen, wie beispielsweise Bauteiltoleranzen und Einbautoleranzen, zwischen den beiden miteinander zu kontaktierenden Komponenten auszugleichen. Zum anderen können auch Relativbewegungen aufgrund von Vibrationen oder thermischer Ausdehnung der beiden Komponenten durch das Positionsausgleichselement ausgeglichen werden, wobei das Positionsausgleichselement in dem Fall also als eine Art Bewegungsausgleichselement dient.
Mittels der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung kann insbesondere verhindert werden, dass eine Relativbewegung zwischen dem ersten Kontaktbereich und der ersten Komponente nach Herstellen der Steckverbindung erfolgt. Insbesondere können Relativbewegungen zwischen dem ersten Kontaktbereich und der ersten Komponente in allen Richtungen verhindert werden. Gleiches gilt auch für den zweiten Kontaktbereich und die zweite Komponente. Zum einen dient also das Positionsausgleichselement zum elektrisch leitfähigen Verbinden der beiden Kontaktbereiche, sodass eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente hergestellt werden kann. Zum anderen ist das Positionsausgleichselement elastisch verformbar und kann dadurch Herstelltoleranzen und auch Vibrationen sowie thermische Ausdehnungen der beiden miteinander zu kontaktierenden Komponenten ausgleichen.
Durch die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung, insbesondere durch das erfindungsgemäß vorgesehene leitfähige und elastisch verformbare Positionsausgleichselement, können elektrische und mechanische Kontaktierungen mit einer besonders hohen Qualität ermöglicht werden. Bauteiltoleranzen und Montagetoleranzen können ausgeglichen werden, sodass jeweilige elektrische Kontaktzonen der Kontaktpartner, also die jeweiligen Kontaktbereiche der Komponenten und der Kontaktierungsvorrichtung, immer optimal aneinander anliegen können. Ferner können auch beim Auftreten von Vibrationen oder thermischen Ausdehnungen Relativbewegungen zwischen den Kontaktbereichen der Komponenten und der Kontaktierungsvorrichtung durch das Positionsausgleichselement verhindert werden. Dadurch steigt die Robustheit der mittels der Kontaktierungsvorrichtung herstellbaren Verbindung zur ersten Komponente und zur zweiten Komponente, wodurch insbesondere auch die Robustheit der elektrischen Steckverbindung mit der ersten Komponente und deren Lebensdauer erheblich erhöht werden kann.
Der zweite Kontaktbereich kann z.B. mit einer Stromschiene verbunden werden. In dem Fall wäre die zweite Komponente also die besagte Stromschiene. Alternativ ist es aber auch möglich, dass der zweite Kontaktbereich selbst eine Stromschiene ist, welche einstückig, also einteilig, mit dem Positionsausgleichselement hergestellt worden sein kann. In dem Fall kann dann der als Stromschiene ausgebildete zweite Kontaktbereich mit einer anderen Komponente, die dann im Sinne der Erfindung, also auch im Sinne der Patentansprüche, die zweite Komponente wäre, verbunden werden. Die zweite Komponente kann sowohl im ersten als auch im zweiten Fall z.B. ein elektrischer Verbraucher, eine elektrische Quelle, ein Schalter, eine Sicherung oder ein elektrisches Verbindungselement, wie z.B. eine Stromschiene oder dergleichen, sein. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Positionsausgleichselement mehrere in seiner Haupterstreckungsrichtung hintereinander angeordnete Wellenkonturen aufweist, welche ein elastisches Stauchen und Strecken des Positionsausgleichselements in dessen Haupterstreckungsrichtung begünstigen. Das Positionsausgleichselement ist also zumindest teilweise wellenförmig ausgebildet, wobei die hintereinander angeordneten Wellenkonturen auf besonders einfache Weise gestaucht und gestreckt werden können. Dadurch kann das gesamte Positionsausgleichselement in seiner Haupterstreckungsrichtung auf besonders einfache Weise elastisch verformt werden. In Folge dessen kann ein reversibler Positionsausgleich zwischen den miteinander verbundenen Komponenten realisiert werden, sei es um Bauteiltoleranzen, Einbautoleranzen, Vibrationen oder auch um thermische Ausdehnungen auszugleichen. Durch die hintereinander angeordneten Wellenkonturen kann also auf besonders einfache Weise verhindert werden, dass eine Relativbewegung zwischen den jeweiligen Kontaktbereichen der Komponenten und der Kontaktierungsvorrichtung erfolgt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Positionsausgleichselement mehrere sich in Querrichtung des Positionsausgleichselements erstreckende Schlitze aufweist, welche ein elastisches Verbiegen des Positionsausgleichselements um eine Achse begünstigen, welche sich senkrecht zu einer aus der Haupterstreckungsrichtung und der Querrichtung des Positionsausgleichselements aufgespannten Ebene erstreckt. Durch die Schlitze wird lokal die Biegesteifigkeit des Positionsausgleichselements reduziert, sodass das Positionsausgleichselement auf besonders einfache Weise im Bereich der Schlitze verbogen werden kann. Dadurch, dass die Schlitze sich in Querrichtung des Positionsausgleichselements, also zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Positionsausgleichselements erstrecken, wird ein Verbiegen des Positionsausgleichselements quer zur Haupterstreckungsrichtung begünstigt. Insbesondere in Kombination mit den Wellenkonturen kann das Positionsausgleichselement dazu beitragen, dass die mit der Kontaktierungsvorrichtung kontaktierten Komponenten sich nicht relativ zu den jeweiligen Kontaktbereichen bewegen, da nämlich durch das Positionsausgleichselement alleine ausschließlich etwaige notwendige elastische Ausgleichsbewegungen realisiert werden können.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Kontaktbereich als einzelne Buchse, einzelner Gabelkontakt oder einzelner Lamellenkontakt ausgebildet ist. Ein Stecker bzw. Gegenstecker der ersten Komponente ist entsprechend der Art des ersten Kontaktbereichs ausgebildet, sodass auf zuverlässige Weise eine elektrische Steckverbindung zwischen dem ersten Kontaktbereich und der ersten Komponente hergestellt werden kann. Im Wesentlichen sind beliebige Formgebungen im Hinblick auf den ersten Kontaktbereich und ein entsprechendes Steckverbindungelement der ersten Komponente möglich, um eine elektrische Steckverbindung zwischen dem ersten Kontaktbereich und der ersten Komponente herstellen zu können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass im Fall des als Lamellenkontakt ausgebildeten ersten Kontaktbereichs das Positionsausgleichselement eine Durchgangsöffnung aufweist, durch welche der Lamellenkontakt hindurchgesteckt und in Form einer Presspassung fixiert ist. Mit anderen Worten sind also der Kontaktbereich und das Positionsausgleichselement aus unterschiedlichen Teilen hergestellt und miteinander verbunden. Dadurch ist es möglich, dass der Lamellenkontakt und das Positionsausgleichselement aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Der Lamellenkontakt kann optimal im Hinblick auf seine elektrische Funktionalität und das Positionsausgleichselement kann optimal auf seine mechanische Funktionalität hin angepasst werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Kontaktbereich mehrere Buchsen, Gabelkontakte und/oder Lamellenkontakte zum jeweiligen Kontaktieren von Komponenten aufweist. Diese Kontakte bzw. Buchsen können beispielsweise in einer Reihe nebeneinander angeordnet sein. Andere Anordnungen der Kontakte bzw. Buchsen zueinander sind aber ebenfalls möglich. Dadurch, dass der erste Kontaktbereich mehrere Buchsen, Gabelkontakte und/oder Lamellenkontakte aufweist, ist es möglich, gleichzeitig mehrere Komponenten mit der Kontaktierungsverbindung zu verbinden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Positionsausgleichselement und der erste Kontaktbereich einstückig ausgebildet sind. Mit anderen Worten sind also das Positionsausgleichselement und der erste Kontaktbereich einteilig hergestellt. Insbesondere wenn der erste Kontaktbereich einen oder mehrere Gabelkontakte aufweist, kann die Kontaktierungsvorrichtung dadurch auf besonders einfache Weise, beispielsweise als Stanzteil, hergestellt werden. Ferner ist es auch möglich, dass der zweite Kontaktbereich und das Positionsausgleichselement ebenfalls einstückig ausgebildet sind. Die gesamte Kontaktierungsvorrichtung kann also aus einem einzigen Teil bestehen und dadurch besonders einfach hergestellt werden, beispielsweise als Stanzbiegeteil.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Positionsausgleichselement und der erste Kontaktbereich aus verschiedenen Teilen ausgebildet und aneinander befestigt sind. Der erste Kontaktbereich kann dadurch optimal im Hinblick auf seine elektrische Funktionalität und das Positionsausgleichselement kann optimal auf seine mechanische Funktionalität hin angepasst werden, beispielsweise indem der erste Kontaktbereich und das Positionsausgleichselement aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Zudem ist es ebenfalls möglich, dass auch - sofern je nach Einsatzeck der Kontaktierungsvorrichtung vorteilhaft - der zweite Kontaktbereich und das Positionsausgleichselement aus verschiedenen Teilen ausgebildet und aneinander befestigt sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Positionsausgleichselement aus einer Kupferlegierung besteht. Insbesondere besteht das Positionsausgleichselement aus einer Kupferlegierung, welche sich besonders einfach elastisch verformen lässt, sodass das Positionsausgleichselement seine toleranzausgleichende Funktion besonders gut erfüllen kann.
Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung umfasst zumindest eine erste Komponente und eine zweite Komponente, welche mittels der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung oder einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung ist es vorgesehen, dass eine Haltekraft der Steckverbindung, welche aus dem ersten Kontaktbereich der Kontaktierungsvorrichtung und der ersten Komponente gebildet ist, größer als eine Federkraft ist, welche aufgrund einer maximalen elastischen Verformung des Positionsausgleichselements auf die Steckverbindung einwirkt. Ein Steckverbindungselement der ersten Komponente, zum Beispiel in Form eines Steckers, und ein Steckverbindungselement des ersten Kontaktbereichs des Positionsausgleichselements, zum Beispiel in Form einer Buchse, sind bezüglich ihrer Abmaße und Formgebung also derart aufeinander abgestimmt, dass sich auch bei maximaler elastischer Verformung des Positionsausgleichselements die Steckverbindung nicht löst. Mit anderen Worten ist die Steckverbindung so fest ausgebildet, dass die erste Komponente und der Kontaktbereich des Positionsausgleichselements sich nicht relativ zueinander bewegen, auch wenn das Positionsausgleichselement maximal elastisch verformt wird. Die Federkonstante des Positionsausgleichselements ist ihrerseits also derart ausgelegt, dass die Haltekraft der Steckverbindung immer größer ist als die durch das Positionsausgleichselement aufbringbare Federkraft, welche beim elastischen Verformen des Positionsausgleichselements auf die Steckverbindung einwirkt. Bei einer Relativbewegung der miteinander verbundenen beiden Komponenten kommt es also nie zu einer Relativbewegung im Kontaktbereich der Steckverbindung. Denn durch eine Art elastische Ausgleichsverformung des Positionsausgleichselements können Relativbewegungen der beiden Komponenten zueinander derart ausgeglichen werden, dass keine Relativbewegungen zwischen jeweiligen elektrischen Kontaktbereichen der Komponenten und der Kontaktierungsvorrichtung auftreten.
Durch die Erfindung können auch Einbau- bzw. Bauteiltoleranzen der beiden Komponenten ausgeglichen werden. Dadurch kommt es zum Beispiel nicht zu einer Verformung der jeweiligen Kontaktpartner und zu einer Verringerung der jeweiligen Kontaktflächen, vielmehr findet die Anpassung definiert durch das Positionsausgleichselement statt und jeweilige Kontaktflächen können somit flächig aneinander anliegen.
Bei der ersten Komponente kann es sich beispielsweise um ein Relais und bei der zweiten Komponente um eine Stromschiene, insbesondere eine Kupferschiene, handeln. Wenn es sich bei der zweiten Komponente um eine Stromschiene handelt, sind der zweite Kontaktbereich des Positionsausgleichselements und die zweite Komponente vorzugsweise mittels Durchsetzfügen miteinander verbunden. Im Prinzip kann es sich bei den beiden mittels der Kontaktierungsvorrichtung miteinander verbundenen Komponenten um beliebige elektrische Bauteile, wie zum Beispiel Relais, Sicherungen, Stromschienen oder elektrische Zusatzmodule handeln, die unter Vermittlung der Kontaktierungsvorrichtung elektrisch leitend und mechanisch miteinander verbunden sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind dabei nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform einer Verbindungsanordnung gemäß dem Stand der Technik, welche ein Relais aufweist, das in ein Gehäuse eingesteckt und mit einer Stromschiene elektrische leitend verbunden ist;
2 eine weitere, erfindungsgemäße Ausführungsform einer Verbindungsanordnung, wobei die Verbindungsanordnung eine Kontaktierungsvorrichtung aufweist, welche zwischen dem Relais und der Stromschiene angeordnet ist, wobei ein erster als Buchse ausgebildeter Kontaktbereich der Kontaktierungsvorrichtung mit dem Relais und ein gegenüberliegender zweiter Kontaktbereich mit der Stromschiene verbunden ist;
3 eine Perspektivansicht der Kontaktierungsvorrichtung, welche in der vorliegenden Darstellung nur mit der Stromschiene verbunden ist;
4 drei unterschiedliche Ansichten der Kontaktierungsvorrichtung, wobei diese in einer Seitenansicht, in einer Frontalansicht und in einer Perspektivansicht dargestellt ist;
5 drei unterschiedliche Ansichten einer weiteren, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Kontaktierungsvorrichtung, wobei der erste Kontaktbereich als Lamellenkontakt ausgebildet ist;
6 eine Perspektivansicht einer weiteren, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Kontaktierungsvorrichtung, wobei der erste Kontaktbereich eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Gabelkontakte aufweist, die einstückig mit der restlichen Kontaktierungsvorrichtung ausgebildet sind;
7 eine Perspektivansicht einer weiteren, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Kontaktierungsvorrichtung, welche als ersten Kontaktbereich wiederum eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Gabelkontakte aufweist, der jedoch als separates Bauteil hergestellt und mit der restlichen Kontaktierungsvorrichtung verbunden ist; und in
8 zwei Perspektivansichten einer weiteren, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Kontaktierungsvorrichtung, welche als ersten Kontaktbereich einen einzigen Gabelkontakt aufweist, der einstückig mit der restlichen Kontaktierungsvorrichtung hergestellt worden ist.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine erste Ausführungsform einer Verbindungsanordnung 1 gemäß dem Stand der Technik ist in einer Perspektivansicht in 1 gezeigt. Die Verbindungsanordnung 1 umfasst ein Relais 2, welches mit einer Stromschiene 3 elektrisch leitend verbunden ist. Das Relais 2 ist dabei in ein Gehäuse 4 eingesteckt, wobei ein Kontakt 5 des Relais 2 aus dem Gehäuse 4 herausragt und durch eine nicht näher bezeichnete Öffnung der Stromschiene 3 hindurchgesteckt und dadurch elektrisch leitend mit der Stromschiene 3 kontaktiert worden ist.
Bei der hier gezeigten Verbindungsanordnung 1 kann es aus vielerlei Gründen zu Problemen bei der zuverlässigen elektrischen Kontaktierung des Relais 2 mit der Stromschiene 3 kommen. Aufgrund von herstellungsbedingten Toleranzen beim Relais 2, der Stromschiene 3 und dem Gehäuse 4 kann es dazu kommen, dass das Relais 2 nicht zuverlässig mit der Stromschiene 3 kontaktiert werden kann. Beispielsweise könnte es vorkommen, dass das Relais 2 ungünstig in dem Gehäuse 4 sitzt, wodurch der Kontakt 5 nicht passgenau zur Durchgangsöffnung der Stromschiene 3 positioniert werden kann. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass sich die betreffenden Kontaktpartner, also der Kontakt 5 und die nicht näher bezeichnete Durchgangsöffnung in der Stromschiene 3 nicht richtig treffen und es zum Beispiel zu einem unerwünschten Versatz kommt. Dabei könnte es beispielsweise vorkommen, dass sich der Kontakt 5 verformt oder es nicht zu einer optimalen Anlage jeweiliger Kontaktflächen des Kontakts 5 und der Durchgangsöffnung der Stromschiene 3 kommt.
Darüber hinaus ist es auch möglich, dass nach einer zuverlässigen Kontaktierung des Relais 2 mit der Stromschiene 3 unerwünschte Relativbewegungen zwischen dem Kontakt 5 und der Stromschiene 3 auftreten können, beispielsweise aufgrund von Vibrationen oder aufgrund von thermischen Ausdehnungen. Insbesondere wenn dabei Ausgleichsbewegungen im Kontaktbereich zwischen dem Kontakt 5 und der Stromschiene 3 auftreten, kann Reibkorrosion begünstigt werden, wodurch sich die Lebensdauer der Verbindungsanordnung 1 stark verringern kann.
In 2 ist eine verbesserte Ausführungsform der Verbindungsanordnung 1 in einer Perspektivansicht gezeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform der Verbindungsanordnung 1 ist das Relais 2 mittels einer Kontaktierungsvorrichtung 6 elektrisch leitend mit der Stromschiene 3 verbunden. Auch wenn es hier nicht dargestellt ist, kann das Relais 2 genauso wie bei der ersten beschriebenen Ausführungsform zusätzlich noch in dem Gehäuse 4 eingesteckt bzw. in diesem angeordnet sein. Die Kontaktierungsvorrichtung 6 umfasst einen ersten Kontaktbereich 7 und einen zweiten Kontaktbereich 8. Darüber hinaus umfasst die Kontaktierungsvorrichtung 6 noch ein Positionsausgleichselement 9.
Der erste Kontaktbereich 7 dient zum Herstellen einer elektrischen Steckverbindung mit dem Relais 2, genauer mit einem Steckverbindungselement 10 des Relais 2, wie beispielsweise einem Kontaktfuß. Der erste Kontaktbereich 7 ist im vorliegenden Fall als eine Art Buchse bzw. als eine Art Kastenkontakt ausgebildet, in welchen das Steckverbindungselement 10 des Relais 2 eingesteckt ist. Der erste Kontaktbereich 7 ist hier also ein weibliches Kontaktelement zum Zusammenstecken mit dem männlichen Steckverbindungselement 10 des Relais 2. Im vorliegend gezeigten Fall sind der zweite Kontaktbereich 8 der Kontaktierungsvorrichtung 10 und die Stromschiene 3 mittels Durchsetzfügen miteinander verbunden. Durchsetzfügen wird synonym auch als Druckfügen, Clinchen, Pressjoining oder auch unter dem Handelsnamen Toxen® bezeichnet, und ist ein Verfahren zum Verbinden von Blechen ohne Verwendung eines Zusatzwerkstoffs.
Der erste Kontaktbereich 7 und das Steckverbindungselement 10 sind bezüglich ihrer Abmaße und ihrer Formgebung derart aufeinander abgestimmt, dass sich auch bei maximaler elastischer Verformung des Positionsausgleichselements 9 die durch das Steckverbindungselement 10 und dem ersten Kontaktbereich 7 ausgebildete Steckverbindung nicht löst. Mit anderen Worten tritt in dem ersten Kontaktbereich 7 keine Relativbewegung zum Steckverbindungselement 10 auf. Dies wird unter anderem auch dadurch realisiert, dass die Federkonstante des Positionsausgleichselements 9 ihrerseits derart ausgelegt ist, dass die Haltekraft der Steckverbindung immer größer ist als die durch das Positionsausgleichselement 9 aufbringbare Federkraft, zumindest solange das Positionsausgleichselement 9 elastisch verformt wird.
In 3 ist die Kontaktierungsvorrichtung 6 in einer Perspektivansicht gezeigt, wobei im vorliegend gezeigten Fall lediglich erst die Stromschiene 3 am zweiten Kontaktbereich 8 der Kontaktierungsvorrichtung 6 befestigt worden ist. In der vorliegenden Darstellung ist gut eine Öffnung 11 des ersten Kontaktbereichs 7 zu erkennen, in welchen das hier nicht dargestellte Steckverbindungselement 10 des Relais 2 hineingesteckt werden kann, um die besagte Steckverbindung herzustellen.
In 4 ist die Kontaktierungsvorrichtung 6 in drei unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Links ist die Kontaktierungsvorrichtung 6 in einer Seitenansicht, in der Mitte in einer Frontalansicht und rechts in einer Perspektivansicht gezeigt. In der Seitenansicht und in der Perspektivansicht sind gut jeweilige Wellenkonturen 12 des Positionsausgleichselements 9 zu erkennen, welche in Haupterstreckungsrichtung des Positionsausgleichselements 9, also in Hochrichtung z der Kontaktierungsvorrichtung 6, hintereinander angeordnet sind. In der Frontalansicht und in der Perspektivansicht sind zudem noch zwei sich in Querrichtung des Positionsausgleichselements 9 erstreckende Schlitze 13 zu erkennen. Die Schlitze 13 erstrecken sich also in Querrichtung y der Kontaktierungsvorrichtung 6.
Die hintereinander angeordneten Wellenkonturen 12 begünstigen ein elastisches Stauchen und Strecken des Positionsausgleichselements 9 in dessen Haupterstreckungsrichtung, also in Hochrichtung z der Kontaktierungsvorrichtung 6. Ferner können durch Streckung bzw. durch Stauchung des Positionsausgleichselements 9 auch die beiden Kontaktbereiche 7, 8 in Längsrichtung x der Kontaktierungsvorrichtung 6 zueinander bewegt werden. Werden dabei die beiden Kontaktbereiche 7, 8 in Hochrichtung z fixiert, so können die Kontaktbereiche 7, 8 dennoch in Längsrichtung x relativ zueinander verschoben werden, da das Positionsausgleichselement 9 aufgrund seiner Wellenkonturen 12 entsprechend der Relativbewegung der beiden Kontaktbereiche 7, 8 zueinander gestreckt oder gestaucht werden kann.
Die beiden Schlitze 13 ermöglichen hingegen ein elastisches Verbiegen des Positionsausgleichselements 9 um jeweilige parallel zur Querrichtung y verlaufende Achsen. Dies ist insbesondere anhand der Frontalansicht der Kontaktierungsvorrichtung 6, also der mittleren Ansicht in 4, besonders gut zu erkennen. Durch die trichterartigen Schlitze 13 weist das Positionsausgleichselement 9 lokal etwas weniger Material auf, in Folge dessen das Positionsausgleichselement 9 auf besonders einfache Weise um jeweilige in Längsachse x verlaufende, hier nicht dargestellte Achsen nach links und rechts (gemäß der Frontalansicht in 4, also der mittleren Darstellung) verschwenkt werden kann.
Die Kontaktierungsvorrichtung 6 erfüllt also zwei Funktionen gleichermaßen: Zum einen dient die Kontaktierungsvorrichtung 6 dazu, das Relais 2 und die Stromschiene 3 elektrisch leitend miteinander zu verbinden. Zum anderen dient die Kontaktierungsvorrichtung 6 aber auch noch dazu, einen Positionsausgleich zwischen dem Relais 2 und der Stromschiene 3 zu bewerkstelligen, nämlich durch die elastische Verformbarkeit des Positionsausgleichselements 9.
Das mit den Wellenkonturen 12 und den Schlitzen 13 versehene Positionsausgleichselement 9 kann sowohl bei der Montage der Verbindungsanordnung 1 als auch während der Verwendung der Verbindungsanordnung 1 dazu beitragen, durchgehend eine zuverlässige elektrische Kontaktierung des Relais 2 und der Stromschiene an der Kontaktierungsvorrichtung 6 sicherzustellen.
Während der Montage des Relais 2 und der Stromschiene 3 an den jeweiligen Kontaktbereichen 7, 8 kann durch die elastische Verformung des Positionsausgleichselements 9 eine zuverlässige und wunschgemäße Kontaktierung der beiden Komponenten 2, 3 an den jeweiligen Kontaktbereichen 7, 8 sichergestellt werden. Das Positionsausgleichselement 9 ist dabei so nachgiebig ausgebildet, dass etwaige Bauteiltoleranzen und Einbautoleranzen bei der Verbindung und Kontaktierung der beiden Komponenten 2, 3 an der Kontaktierungsvorrichtung 6 durch entsprechende elastische Verformung des Positionsausgleichselements 9 ausgeglichen werden können.
Darüber hinaus kann während der Verwendung der Verbindungsanordnung 1 durch elastische Verformung des Positionsausgleichselements 9 sichergestellt werden, dass selbst bei Vibrationen oder unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen das Relais 2 und die Stromschiene 3 zuverlässig an den beiden Kontaktbereichen 7, 8 kontaktiert bleiben, und zwar ohne dass zwischen dem Kontaktbereichen 7 und dem Relais 2 sowie zwischen dem Kontaktbereich 8 und der Stromschiene 3 Relativbewegungen auftreten.
In 5 sind drei unterschiedliche Ansichten einer weiteren Ausführungsform der Kontaktierungsvorrichtung 6 gezeigt. Die hier gezeigte Kontaktierungsvorrichtung 6 unterscheidet sich von der in den 2 bis 4 beschriebenen Ausführungsform nur dadurch, dass der erste Kontaktbereich 7 nicht in Form einer Buchse bzw. Kastenkontakt sondern als Lamellenkontakt ausgebildet ist.
Die Kontaktierungsvorrichtung 6 weist an ihrer abgeflachten Oberseite bzw. herumgebogenen Oberseite eine Durchgangsöffnung 14 auf, durch welche der als Lamellenkontakt ausgebildete erste Kontaktbereich 7 gemäß der vorliegenden Darstellung von unten hindurchgesteckt worden ist. Die Durchgangsöffnung 14 und der Lamellenkontakt können beispielsweise in Form einer Presspassung aufeinander abgestimmt sein, sodass der durch die Durchgangsöffnung 14 hindurchgesteckte Lamellenkontakt sicher an der restlichen Kontaktierungsvorrichtung 6 gehalten wird.
Der Lamellenkontakt kann aus einem anderen Material als die restliche Kontaktierungsvorrichtung 6 hergestellt werden, sodass der Lamellenkontakt und insbesondere das Positionsausgleichselement 9 auf ihre jeweiligen Anforderungen hin - also im Hinblick auf die elektrischen bzw. mechanischen Anforderungen hin - optimiert werden können.
In 6 ist eine weitere Ausführungsform der Kontaktierungsvorrichtung 6 gezeigt. Diese unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass der erste Kontaktbereich 7 fünf nebeneinander angeordnete Gabelkontakte aufweist, welche einstückig, also einteilig, mit der restlichen Kontaktierungsvorrichtung 6 hergestellt worden sind. Am ersten Kontaktbereich 7 können also mehrere Komponenten, wie z.B. Relais oder Sicherungen oder auch andere elektrische Komponenten, kontaktiert werden. Gemäß der vorliegenden Darstellung ist der erste Kontaktbereich 7 asymmetrisch an der restlichen Kontaktierungsvorrichtung 6 angeordnet. Eine mittige Anordnung ist aber ebenfalls möglich. Prinzipiell kann die restliche Kontaktierungsvorrichtung 6 immer so am ersten Kontaktbereich 7 angeordnet sein, wie es die baulichen Randbedingungen für die gesamte Kontaktierungsvorrichtung 6 erfordern.
Je leichter die am ersten Kontaktbereich 7 angebrachten Komponenten sind, desto geringer ist das Risiko, dass während des Betriebs Relativbewegungen zwischen dem ersten Kontaktbereich 7 und diesen Komponenten auftreten. Unter Umständen kann der zweite Kontaktbereich 8, welcher als eine Art Steckzunge ausgebildet ist, diesbezüglich umso gefährdeter sein, je nachdem, an welcher weiteren Komponente dieser angebracht ist. Jedoch wird durch das Positionsausgleichselement 9 insbesondere auch Relativbewegungen im zweiten Kontaktbereich 8 entgegengewirkt.
In 7 ist eine weitere Ausführungsform der Kontaktierungsvorrichtung 6 gezeigt. Diese unterscheidet sich von der in 6 gezeigten Ausführungsformen nur dadurch, dass der erste Kontaktbereich 7 als separates Teil hergestellt und anschließend an der restlichen Kontaktierungsvorrichtung 6 angebracht worden ist. Dadurch ist es möglich, die Gabelkontakte aus einem anderen Material als die restliche Kontaktierungsvorrichtung 6 herzustellen.
Schließlich ist in 8 noch eine weitere Ausführungsform der Kontaktierungsvorrichtung 6 in zwei unterschiedlichen Perspektivansichten gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wiederum durch die Gestaltung des ersten Kontaktbereichs 7. Im vorliegend gezeigten Fall ist der erste Kontaktbereich 7 als einzelner Gabelkontakt ausgebildet, wobei dieser einstückig, also einteilig, mit der restlichen Kontaktierungsvorrichtung 6 hergestellt worden ist.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Verbindungsanordnung
2: Relais
3: Stromschiene
4: Gehäuse
5: Kontakt
6: Kontaktierungsvorrichtung
7: erster Kontaktbereich
8: zweiter Kontaktbereich
9: Positionsausgleichselement
10: Steckverbindungselement
11: Öffnung
12: Wellenkontur
13: Schlitz
14: Durchgangsöffnung
x: Längsrichtung
y: Querrichtung
z: Haupterstreckungsrichtung (=Hochrichtung)

Claims

Kontaktierungsvorrichtung (6) zum elektrisch leitenden Verbinden von zumindest einer ersten Komponente (2) mit einer zweiten Komponente (3), umfassend - einen ersten Kontaktbereich (7) zum Herstellen einer elektrischen Steckverbindung mit der ersten Komponente (2); - einen zweiten Kontaktbereich (8) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der zweiten Komponente (3); - ein elektrisch leitfähiges und elastisch verformbares Positionsausgleichselement (9), welches zwischen dem ersten und zweiten Kontaktbereich (7, 8) angeordnet ist und diese elektrisch leitend miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsausgleichselement (9) mehrere in seiner Haupterstreckungsrichtung (z) hintereinander angeordnete Wellenkonturen (12) mit sich in Längsrichtung (x) erstreckenden Wellen aufweist, welche ein elastisches Stauchen und Strecken des Positionsausgleichselements (9) in dessen Haupterstreckungsrichtung (z) begünstigen, und das Positionsausgleichselement (9) mehrere sich in Querrichtung (y) des Positionsausgleichselements (9) erstreckende Schlitze (13) aufweist, welche ein elastisches Verbiegen des Positionsausgleichselements (9) um eine Achse begünstigen, welche sich senkrecht zu einer aus der Haupterstreckungsrichtung (z) und der Querrichtung (y) des Positionsausgleichselements (9) aufgespannten Ebene erstreckt.
Kontaktierungsvorrichtung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich (7) als einzelne Buchse, einzelner Gabelkontakt oder einzelner Lamellenkontakt ausgebildet ist.
Kontaktierungsvorrichtung (6) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall des als Lamellenkontakt ausgebildeten ersten Kontaktbereichs (7) das Positionsausgleichselement (9) eine Durchgangsöffnung (14) aufweist, durch welche der Lamellenkontakt hindurchgesteckt und in Form einer Presspassung fixiert ist.
Kontaktierungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich (7) mehrere Buchsen, Gabelkontakte und/oder Lamellenkontakte zum jeweiligen Kontaktieren der ersten Komponente (2) mit der zweiten Komponente (3) aufweist.
Kontaktierungsvorrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsausgleichselement (9)und der erste Kontaktbereich (7, 8) einstückig ausgebildet sind.
Kontaktierungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsausgleichselement (9) und der erste Kontaktbereich (7, 8) aus verschiedenen Teilen ausgebildet und aneinander befestigt sind.
Kontaktierungsvorrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsausgleichselement (9) aus einer Kupferlegierung besteht.
Verbindungsanordnung (1), umfassend zumindest eine erste Komponente (2) und eine zweite Komponente (3), welche mittels einer Kontaktierungsvorrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Verbindungsanordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haltekraft der Steckverbindung, welche aus dem ersten Kontaktbereich (7) der Kontaktierungsvorrichtung (6) und der ersten Komponente (2, 3) gebildet ist, größer als eine Federkraft ist, welche aufgrund einer maximalen elastischen Verformung des Positionsausgleichselements (9) auf die Steckverbindung einwirkt.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (2) ein Relais ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (3) eine Stromschiene, insbesondere eine Kupferschiene, ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kontaktbereich (8) des Positionsausgleichselements (9) und die zweite Komponente (3) mittels Durchsetzfügen miteinander verbunden sind.