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Die Erfindung betrifft ein Kontaktsystem und eine Kontaktanordnung zur unterbrechungsfreien Kontaktierung eines Kontaktelementes mit einem Gegenkontaktelement.
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Kontaktsysteme und Kontaktanordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden genutzt, um elektrische Bauteile, wie zum Beispiel Platinen bzw. gedruckte Leiterplatten (PCB, printed circuit board) zu kontaktieren.
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Kontaktsysteme, die zur Kontaktierung von Leiterplatten konzipiert sind, können den elektrischen Kontakt zur Leiterplatte mithilfe eines durch die Leiterplatte auslenkbaren Federabschnittes eines Federkörpers herstellen. Es können zudem zwei symmetrisch angeordnete Federkörper vorgesehen sein, zwischen welche die Leiterplatte gesteckt werden kann.
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Solche Kontaktsysteme aus dem Stand der Technik weisen jedoch den Nachteil auf, dass die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement beim Einführen der Leiterplatte in das Kontaktsystem unterbrochen werden kann.
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Dies kann bei bestimmten Schaltungen unerwünscht bzw. nicht zulässig sein. Beispielsweise kann das Kontaktsystem dazu dienen, ein Überspannungs- bzw. Überstromschutzmodul zu kontaktieren. Ein derartiges Schutzmodul ist im Allgemeinen in Reihe mit weiteren Modulen geschaltet, wobei das Einstecken bzw. Herausziehen des Schutzmoduls den elektrischen Stromkreis nicht unterbrechen sollte. Zum Beispiel sollte eine Wartung bzw. Austausch des Schutzmoduls im laufenden Betrieb möglich sein.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Kontaktsystem bzw. eine Kontaktanordnung zu schaffen, welche ein Kontaktelement elektrisch und unterbrechungsfrei mit einem Gegenkontaktelement verbindet. Des Weiteren ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Kontaktsystem bzw. die Kontaktanordnung platzsparend und kostengünstig zu realisieren.
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Das eingangs erwähnte Kontaktsystem löst die obige Aufgabe dadurch, dass es ein Kontaktelement, ein Gegenkontaktelement und ein elektrisch leitfähiges Federsystem zur unterbrechungsfreien Kontaktierung des Kontaktelementes mit dem Gegenkontaktelement umfasst, wobei das Federsystem einen Bypassbereich mit mindestens einem Bypassfederabschnitt umfasst, der in einer Ruhestellung das Kontaktelement und das Gegenkontaktelement elektrisch miteinander verbindet und wobei das Kontaktsystem einen Kontaktbereich mit wenigstens einem unabhängig vom Bypassfederabschnitt auslenkbaren Kontaktfederabschnitt zur elektrischen Verbindung des Kontaktelementes mit dem Gegenkontaktelement durch ein zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement einbringbares elektrisches Bauteil umfasst.
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Die eingangs erwähnte Kontaktanordnung zur unterbrechungsfreien Kontaktierung eines Kontaktelementes mit einem Gegenkontaktelement löst die obige Aufgabe dadurch, dass diese ein erfindungsgemäßes Kontaktsystem und ein elektrisches Bauteil, insbesondere eine Platine, welches in einer Einsteckrichtung bis zum Erreichen einer Endsteckstellung zwischen das Kontaktelement und das Gegenkontaktelement steckbar ist, umfasst.
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Das Kontaktsystem und die Kontaktanordnung haben somit den Vorteil, dass das Kontaktelement und das Gegenkontaktelement ununterbrochen elektrisch miteinander verbunden sind. Ist kein elektrisches Bauteil zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement aufgenommen, so stellt der Bypassfederabschnitt in einer Ruhestellung die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement her. Ist ein elektrisches Bauelement zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement aufgenommen, so erfolgt die elektrische Kontaktierung des Kontaktelementes mit dem Gegenkontaktelement mittels des elektrischen Bauteils. Das Kontaktelement und das Gegenkontaktelement sind somit permanent über mindestens einen der Federabschnitte mittelbar oder unmittelbar elektrisch miteinander verbunden.
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Das Kontaktsystem und die Kontaktanordnung können durch die im Folgenden beschriebenen, jeweils für sich vorteilhaften Ausgestaltungen weiter verbessert werden.
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Das elektrische Bauteil kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass es mindestens zwei elektrische Kontaktstellen aufweist, die mittelbar über elektrische Elemente, wie beispielsweise eine Sicherung, miteinander verbunden sind. Bevorzugt sind die elektrischen Kontaktstellen räumlich voneinander getrennt und weisen in entgegengesetzte Richtungen. Im Falle einer Platine können die Kontaktstellen als gedruckte von der jeweiligen Flachseite der Platine zugängliche Kontaktpads ausgestaltet sein, an welchen beispielsweise ein Kontaktfederabschnitt oder ein Bypassfederabschnitt das Federsystem anliegen und die Platine somit elektrisch kontaktieren kann.
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Eine permanente elektrische Kontaktierung des Kontaktelementes mit dem Gegenkontaktelement ist folglich gegeben, wenn das eingesteckte elektrische Bauteil im gesteckten Zustand die elektrische Verbindung erlaubt.
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Wird dahingegen ein isolierendes Element, zum Beispiel eine unbedruckte Platine, zwischen das Kontaktelement und das Gegenkontaktelement eingeführt, so kann das erfindungsgemäße Kontaktsystem bzw. die erfindungsgemäße Gemüsekontaktanordnung die permanente elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement in einer Endsteckstellung nicht mehr gewährleisten.
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Um einer Fehlbenutzung vorzubeugen, kann der Bypassabschnitt eine codierte Einführöffnung aufweisen bzw. in einem Trägerelement angeordnet sein, welches eine solche codierte Einführöffnung aufweist. Derart kann nur ein an die Kodierung angepasstes elektrisches Bauteil die unmittelbare elektrische Verbindung des Kontaktelementes mit dem Gegenkontaktelement mittels des Bypassfederabschnittes trennen.
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Das Kontaktsystem kann eine Kontaktbasis aufweisen, an welcher das Federsystem angeordnet ist. Das Kontaktelement und das Gegenkontaktelement können bevorzugt gegenüberliegend angeordnet sein, wobei sich der Bypassfederabschnitt und/oder der Kontaktfederabschnitt bevorzugt zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement befinden können.
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Da der Kontaktfederabschnitt unabhängig vom Bypassfederabschnitt auslenkbar ist, kann dieser aus einer Ruhestellung in eine Endsteckstellung ausgelenkt werden, ohne dass sich der Zustand des Bypassfederabschnittes ändert. In der Ruhestellung verbindet der Bypassfederabschnitt das Kontaktelement und das Gegenkontaktelement permanent und unmittelbar miteinander.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das Kontaktsystemeinen sich in einer Einsteckrichtung erstreckenden Einschubkanal auf, wobei sich das Kontaktelement und das Gegenkontaktelement bezüglich des Einschubkanals gegenüberliegen und wobei der Bypassbereich in Einsteckrichtung vom Kontaktbereich beabstandet angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass sich der Bypassfederabschnitt weiterhin in der Ruhestellung befindet, während das elektrische Bauteil den Kontaktfederabschnitt aus seiner Ruhestellung heraus auslenkt. Die Änderung der Stellung des Kontaktfederabschnittes hat keinen Einfluss auf die Stellung des Bypassfederabschnittes.
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Zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement kann ein Aufnahmevolumen ausgebildet sein, in welches die Federabschnitte hineinragen, wobei das Aufnahmevolumen den Einschubkanal umfassen kann und lediglich entlang der Einsteckrichtung, welche vom Kontaktfederabschnitt zum Bypassfederabschnitt aufweist, zugänglich sein kann.
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Gegenüber dem Kontaktfederabschnitt und/oder gegenüber dem Bypassfederabschnitt kann eine nicht-auslenkbare Kontaktstelle angeordnet sein. Diese kann beispielsweise als Kontaktpille ausgeformt sein.
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Das elektrische Bauteil kann bis zum Erreichen einer Endsteckstellung zwischen das Kontaktelement und das Gegenkontaktelement des Kontaktsystems steckbar sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Kontaktsystems bzw. der Kontaktanordnung weist das Federsystem mindestens einen Federkörper auf. Somit kann das Kontaktsystem bzw. die Kontaktanordnung einen Federkörper, oder zwei Federkörper, oder drei Federkörper, oder vier Federkörper, oder mehr als vier Federkörper aufweisen.
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Ein Federkörper ist als ein monolithisches, sich bevorzugt in einer Längsrichtung erstreckendes Federelement zu verstehen, wobei der Federkörper bevorzugt als Flachfeder ausgestaltet ist.
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Ein Federkörper hat den Vorteil, dass dieser bei mechanischer Kontaktierung mit dem elektrischen Bauteil, wie zum Beispiel einer Platine, reversibel auslenkbar ist.
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Der Federkörper kann gebogen oder gerade sein und kann sich im Wesentlichen in die Einsteckrichtung erstrecken. Der Federkörper kann in den Einschubkanal hineinragen.
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Der Federkörper kann den Bypassfederabschnitt oder den Kontaktfederabschnitt in Form einer Auswölbung ausbilden, wobei die Auswölbung des Bypassfederabschnittes oder des Kontaktfederabschnittes jeweils zum gegenüberliegenden Bypassfederabschnitt oder Kontaktfederabschnitt gerichtet sein kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der mindestens eine Federkörper den Bypassfederabschnitt und den Kontaktfederabschnitt. In dieser Ausgestaltung sind sowohl der Bypassfederabschnitt als auch der Kontaktfederabschnitt an einem einzigen Federkörper ausgestaltet, so dass die Ausgestaltung eines weiteren Federkörpers nicht notwendig ist.
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Ebenso kann das Kontaktsystem bzw. die Kontaktanordnung ein Federsystem aufweisen, welches mindestens zwei Federkörper umfasst, wobei ein Federkörper den Bypassfederabschnitt und ein weiterer Federkörper den Kontaktfederabschnitt ausbildet. Die Ausgestaltung des Bypassfederabschnittes und des Kontaktfederabschnittes an separaten Federkörpern kann ein unabhängiges Auslenken der Federabschnitte erleichtern. Die mindestens zwei Federkörper können in den Einschubkanal hineinragen und entlang der Einsteckrichtung hintereinander angeordnet sein, wobei der Federkörper, welcher den Bypassfederabschnitt ausbildet, bevorzugt nachfolgend nach dem Federkörper angeordnet sein kann, welcher den Kontaktfederabschnitt ausbildet. Somit kann sichergestellt sein, dass beim Einstecken eines elektrischen Bauteils, zum Beispiel einer Platine, der Kontaktfederabschnitt vor dem Bypassfederabschnitt kontaktiert und somit der Kontaktfederbereich vor dem Bypassfederabschnitt ausgelenkt werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kontaktsystems bzw. der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung ist jeweils mindestens ein Federkörper am Kontaktelement und/oder am Gegenkontaktelement angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der jeweils mindestens eine Federkörper entweder dem Kontaktelement oder dem Gegenkontaktelement zugeordnet ist.
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Ferner kann sowohl dem Kontaktelement als auch dem Gegenkontaktelement mindestens ein Federkörper zugeordnet sein, so dass beide Elemente einen Federkörper aufweisen, und folglich das Federsystem mindestens zwei Federkörper umfasst.
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Das erfindungsgemäße Kontaktsystem bzw. die erfindungsgemäße Kontaktanordnung kann weiter verbessert werden, indem sich der Federkörper zwischen dem Bypassfederabschnitt und dem Kontaktfederabschnitt in wenigstens einer Richtung mit einem Abstützabschnitt am Kontaktelement oder am Gegenkontaktelement abstützt.
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Dies hat den Vorteil, dass durch den Abstützabschnitt der an einem Federkörper ausgestaltete Bypassfederabschnitt unabhängig vom Kontaktfederabschnitt auslenken lässt.
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Der Bypassfederabschnitt und/oder der Kontaktfederabschnitt kann insbesondere quer zur Einsteckrichtung auslenkbar sein.
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Im ausgelenkten Zustand können sowohl die Bypassfederabschnitte und/oder die Kontaktfederabschnitte quer zur Einsteckrichtung voneinander beabstandet sein.
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Im Ruhezustand können die Kontaktfederabschnitte quer zur Einsteckrichtung voneinander beabstandet sein und die Bypassfederabschnitte aneinanderliegen.
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Der Abstützabschnitt kann insbesondere zwischen dem Bypassfederabschnitt und dem Kontaktfederabschnitt angeordnet sein. Sowohl der Bypassfederabschnitt als auch der Kontaktfederabschnitt können eine Ruhestellung als auch eine Auslenkstellung aufweisen, wobei sich der Federkörper zumindest in der Auslenkstellung des Kontaktfederabschnittes mit dem Abstützabschnitt am Kontaktelement oder am Gegenkontaktelement abstützen kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kontaktsystems bzw. der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung ist der mindestens eine Federkörper jeweils mit dem Kontaktelement und/oder dem Gegenkontaktelement verbunden.
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Durch eine Verbindung des mindestens einen Federkörpers mit dem Kontaktelement und/oder dem Gegenkontaktelement, die bevorzugt mechanisch und elektrisch ist, kann die elektrische Verbindung des Federkörpers mit dem Kontaktelement bzw. dem Gegenkontaktelement sichergestellt werden.
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Ferner erlaubt eine Verbindung des Federkörpers mit dem Kontaktelement bzw. dem Gegenkontaktelement, die Auslenkung des Federkörpers vorab zu definieren, so dass zum Beispiel die Richtung der Auslenkung und beispielsweise die maximale Auslenkung des Federkörpers vorbestimmt sein kann.
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Ist der Federkörper nicht mit dem Kontaktelement bzw. dem Gegenkontaktelement verbunden, so kann der Federkörper derart am Kontaktelement bzw. Gegenkontaktelement anlegen, dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Federkörper und dem Kontaktelement bzw. dem Gegenkontaktelement herstellbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn der mindestens eine Federkörper jeweils mit dem Kontaktelement und/oder dem Gegenkontaktelement monolithisch verbunden ist. Eine monolithische Verbindung des mindestens einen Federkörpers mit dem Kontaktelement bzw. dem Gegenkontaktelement hat den Vorteil, dass die elektrische Verbindung zwischen Federkörper und Kontaktelement bzw. Gegenkontaktelement stets hergestellt und resistent gegenüber Umwelteinflüssen, zum Beispiel Korrosion, ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kontaktsystems bzw. der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung übt ein aus der Ruhestellung ausgelenkter Kontaktfederabschnitt über den Abstützabschnitt eine Kraft auf den Bypassfederabschnitt aus, welche von der Auslenkstellung zur Ruhestellung des Bypassfederabschnittes gerichtet ist.
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Diese Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Bypassfederabschnitt und der Kontaktfederabschnitt an ein und demselben Federkörper angeordnet sind. Beide Federabschnitte sind in einer solchen Ausgestaltung als Einheit zu betrachten (beispielsweise ist ein Auswechseln lediglich des Bypassabschnittes nicht möglich), allerdings erlaubt der Abstützabschnitt, welcher bevorzugt zwischen dem Bypassfederabschnitt und dem Kontaktfederabschnitt angeordnet ist, eine Auslenkung des Kontaktfederabschnittes unabhängig von einer Auslenkung des Bypassfederabschnittes.
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Die Ruhestellung ist für beide Federabschnitte als jene Stellung zu verstehen, in welcher kein elektrisches Bauteil zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement aufgenommen ist. Die Auslenkstellung entspricht der ausgelenkten Stellung des jeweiligen Federabschnittes nach Aufnahme eines elektrischen Bauteils, beispielsweise einer Platine, zwischen das Kontaktelement und das Gegenkontaktelement.
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Die monolithische Verbindung zwischen dem mindestens einen Federkörper und dem Kontaktelement und/oder dem Gegenkontaktelement kann besonders vorteilhaft dadurch realisiert werden, dass das Kontaktelement und/oder das Gegenkontaktelement ein monolithisches Stanz-Biege-Teil ist. Stanz-Biege-Teile sind besonders kostengünstig und mit wenigen Arbeitsschritten herstellbar.
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Die Ausgestaltung des mindestens einen Federkörpers am Kontaktelement und/oder am Gegenkontaktelement als Stanz-Biege-Teil wird im Folgenden anhand des Kontaktelementes beschrieben, wobei die Erläuterungen auch auf das Gegenkontaktelement übertragbar sind.
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Der am Kontaktelement ausgestaltete Federkörper kann insbesondere ein als Blattfeder ausgestanzter Federkörper sein. Der ausgestanzte Federkörper kann nach dem Ausstanzen eine Längsrichtung aufweisen, wobei ein Ende des Federkörpers freistehend sein kann.
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Das dem freistehenden Ende gegenüberliegende Ende kann monolithisch mit einer Kontaktbasis (analog einer Gegenkontaktbasis im Falle des Gegenkontaktelementes) verbunden sein, wobei die monolithische Anbindung zeitgleich den Befestigungs- und Abstützabschnitt des Federkörpers darstellen kann.
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Der ausgestanzte Federkörper kann, ebenso wie die Kontaktbasis, gebogen werden, wobei die ausgestanzten Elemente derart gebogen werden können, dass diese einen Gegenabstützabschnitt ausbilden. Der Federkörper kann eine konvexe Biegung aufweisen und lediglich den Bypassfederabschnitt oder den Kontaktfederabschnitt ausbilden.
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Des Weiteren ist es möglich, dass der Federkörper mindestens zwei konvexe Biegeabschnitte und einen konkaven Biegeabschnitt aufweist, wobei der konkave Biegeabschnitt zwischen den mindestens zwei konvexen Biegeabschnitten angeordnet ist. Der konkave Biegeabschnitt kann in Richtung des Kontaktelementes, insbesondere in Richtung des Gegenabstützabschnittes gerichtet sein, so dass der Abstützabschnitt sich am Gegenabstützabschnitt abstützen kann.
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Ausgehend von der Kontaktbasis kann der Federkörper entlang einer Schaltrichtung auslenkbar sein. Die Schaltrichtung kann insbesondere identisch für den Kontaktfederabschnitt und den Bypassfederabschnitt sein. Die Schaltrichtung kann insbesondere quer zur Einsteckrichtung orientiert sein.
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Ist am Federkörper lediglich der Kontaktfederabschnitt oder der Bypassfederabschnitt ausgestaltet, so kann das Kontaktelement einen weiteren Federkörper aufweisen, welcher wie der Federkörper eine konvexe Biegung aufweist und insbesondere im Wesentlichen in der gleichen Ebene liegt wie der Federkörper. Des Weiteren kann die Einsteckrichtung bevorzugt ebenso in dieser Ebene liegen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kontaktsystems bzw. der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung weist wenigstens ein Federabschnitt aus der Gruppe bestehend aus Bypassfederabschnitt und Kontaktfederabschnitt eine partiell entgegen der Einsteckrichtung weisende Einführschräge auf.
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Eine derartige Einführschräge erleichtert das Einführen des elektrischen Bauteils, wie zum Beispiel der Platine. Ferner können durch eine Einführschräge Abweichungen in der Einführungsrichtung des elektrischen Bauteils von der durch die Federabschnitte vorgegebenen Einsteckrichtung kompensiert werden, so dass das elektrische Bauteil beim Einstecken durch die Einführschräge bzw. Einführschrägen korrekt in die Einsteckrichtung ausgerichtet werden kann.
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In einer Ausgestaltung der Kontaktanordnung ist das elektrische Bauteil in der Endsteckstellung zwischen den ausgelenkten Bypassfederabschnitten und Kontaktfederabschnitten angeordnet und verbindet das Kontaktelement mittelbar elektrisch über den Kontaktbereich mit dem Gegenkontaktelement.
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Unter der Auslenkung der Bypassfederabschnitte ist zu verstehen, dass die unmittelbare elektrische Kontaktierung des Kontaktelementes mit dem Gegenkontaktelement über den oder die Bypassfederabschnitte unterbrochen wird.
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Der Kontaktfederbereich kann ein, zwei oder mehrere Federkörper aufweisen, welche in ihrer Ruhestellung das jeweilige Kontaktelement bzw. Gegenkontaktelement mechanisch und/oder elektrisch verbinden können.
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Allerdings kann/können der Federkörper oder die Federkörper in der Ruhestellung auch derart angeordnet sein, dass keine elektrische Verbindung über den Kontaktbereich zwischen Kontaktelement und Gegenkontaktelement hergestellt ist.
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Das elektrische Bauteil kann insbesondere paarweise angeordnete elektrische Kontaktstellen aufweisen, die mittelbar über elektrische Elemente miteinander verbunden sind. Im Falle einer Platine können die Kontaktstellen bevorzugt gedruckte, gelötete oder auf andere Art und Weise mit der Platine verbundene, von der jeweiligen Flachseite der Platine zugängliche Kontaktpads sein.
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An diesen kann der mindestens eine Kontaktfederabschnitt des Federkörpers anliegen und die Platine somit elektrisch kontaktieren. Ebenso kann eine weitere Kontaktstelle, zum Beispiel in Form einer Kontaktpille, ein solches Kontaktpad mechanisch und elektrisch kontaktieren.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung weist das elektrische Bauteil in Einsteckrichtung vor der Endsteckstellung eine Zwischenstellung auf, in der sich das elektrische Bauteil zwischen den ausgelenkten Kontaktfederabschnitten befindet und die Bypassfederabschnitte aneinanderliegen.
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In der Zwischenstellung kann die mittelbare elektrische Verbindung des Kontaktelementes mit dem Gegenkontaktelement über das elektrische Bauteil hergestellt sein, wobei die mittelbare elektrische Verbindung beim Übergang von der Zwischenstellung in die Endsteckstellung des elektrischen Bauteils bestehen bleibt.
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Die Kontaktfederabschnitte können durch das elektrische Bauteil mittelbar miteinander verbunden sein.
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Somit ist sichergestellt, dass die unmittelbare Kontaktierung des Kontaktelementes mit dem Gegenkontaktelement über den Bypassabschnitt erst in der Endsteckstellung des elektrischen Bauteils getrennt wird. Beim Trennen der elektrischen Verbindung des Bypassabschnittes ist die mittelbare elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement über das elektrische Bauteil hergestellt und diese mittelbare elektrische Verbindung wird auch beim weiteren Vorgang des Einsteckens des elektrischen Bauteils bis zur Endsteckstellung beibehalten.
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Auch das elektrische Bauteil, insbesondere die Platine, kann mindestens eine in Einsteckrichtung weisende Einführschräge aufweisen. In Kombination mit den möglichen Einführschrägen des Kontaktfederabschnittes und/oder des Bypassfederabschnittes ist somit ein Einstecken des elektrischen Bauteils mit Richtungsabweichungen von der vorbestimmten Einsteckrichtung problemlos möglich.
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Zusammenfassend weist das Kontaktsystem mindestens einen Bypassfederabschnitt und mindestens einen Kontaktfederabschnitt auf. Diese Federabschnitte können an einer beliebigen Anzahl von Federkörpern des Federsystems ausgebildet sein. So können beispielsweise ein Kontaktfederabschnitt und ein Bypassfederabschnitt an einem Federkörper ausgestaltet sein, oder aber zwei Federkörper vorgesehen sein, welche jeweils einen Federabschnitt ausbilden. Bevorzugt sind die Federkörper des Kontaktelementes symmetrisch zu den Federkörpern des Gegenkontaktelementes angeordnet, wobei die Einsteckrichtung als Symmetrieachse zu verstehen ist. Sind der Bypassfederabschnitt und der Kontaktfederabschnitt an einem Federkörper ausgestaltet, so kann der Federkörper an einem Ende oder an einem Abstützabschnitt mit dem Kontaktelement bzw. dem Gegenkontaktelement verbunden bzw. lediglich an diesem angeordnet sein. Weist das Kontaktelement bzw. das Gegenkontaktelement zwei Federkörper auf, so können diese eine gemeinsame Befestigungsstelle aufweisen oder an voneinander beabstandeten Positionen mit dem Kontaktelement bzw. dem Gegenkontaktelement verbunden sein oder an diesem angeordnet sein. Die Federkörper sind bevorzugt als Flachfedern ausgestaltet, wobei der oder die Biegeabschnitt/e eines Federkörpers, bevorzugt die Biegeabschnitte aller ausgestalteten Federkörper im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen. Weist ein Kontaktelement bzw. ein Gegenkontaktelement zwei Federkörper auf, so können diese von der Kontaktbasis bzw. Gegenkontaktbasis ausgehend aufeinander zu, voneinander weg oder im Wesentlichen in die gleiche Richtung ausgerichtet sein. Eine Vielzahl von Kontaktsystemen kann in einem Schienensockel aufgenommen sein, wobei die Kontaktelemente der unterschiedlichen Kontaktsysteme nebeneinander angeordnet sein können, so dass ein im Wesentlichen zweidimensional ausgestaltetes elektrisches Bauteil, wie zum Beispiel eine Platine, zeitgleich zwischen die Kontaktelemente und die Gegenkontaktelemente eingesteckt werden kann. Der Schienensockel kann aus einem Sockelboden und einer Sockelabdeckung zusammengesetzt sein. Weist das elektrische Bauteil Einführschrägen auf, so kann die Endsteckstellung des elektrischen Bauteils bereits erreicht sein, wenn der Bypassfederabschnitt bzw. die Bypassfederabschnitte von den Einführschrägen des elektrischen Bauteils in die Auslenkstellung ausgelenkt wurden und weiterhin an diesen anliegen. Ebenso ist es möglich, dass der Bypassfederabschnitt bzw. die Bypassfederabschnitte an den Einführschrägen angrenzende, sich in Einsteckrichtung erstreckende ebene Bereiche anliegen. In dieser Ausgestaltung muss, im Vergleich zum Anliegen an den Einführschrägen, jeder Bypassfederabschnitt stärker ausgelenkt werden. Sind der Bypassfederabschnitt und der Kontaktfederabschnitt an einem Federkörper ausgestaltet, so kann der Federkörper beta-förmig ausgestaltet sein oder eine zum Einschubkanal hin gerichtete M- bzw. W-Form aufweisen, d.h. zickzackförmig sein.
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Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Kontaktsystem bzw. die erfindungsgemäße Kontaktanordnung anhand beigefügter Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen explizite Ausgestaltungen der Erfindung, deren einzelne technische Merkmale beliebig kombiniert und/oder weggelassen werden können, solange es nicht auf den mit dem weggelassenen technischen Merkmal erzielten technischen Effekt ankommt. In den Zeichnungen werden gleiche technische Merkmale bzw. technische Merkmale mit gleicher Funktion oder technischer Wirkung mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1a-1c eine Kontaktanordnung aus dem Stand der Technik in Ruhestellung, Kontaktierstellung und in Endsteckstellung;
- 2 eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßes Kontaktsystems;
- 3 eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kontaktsystems;
- 4 einen Schienensockel mit einer Vielzahl erfindungsgemäßer Kontaktsysteme der 2;
- 5 eine partiell geschnittene Ansicht der 4 entlang A-A;
- 6 eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung mit vier Kontaktsystemen der 2;
- 7a-7c eine erfindungsgemäße Kontaktanordnungen in Ruhestellung, Zwischenstellung und in Endsteckstellung;
- 8 eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung mit einer dritten Ausgestaltung des Kontaktsystems; und
- 9a-9c die Kontaktanordnung der 8 in Ruhestellung, Zwischenstellung und Endsteckstellung.
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Die 1a bis 1c zeigen eine Kontaktanordnung 1 in einer Ruhestellung R (1a), in einer Kontaktierstellung K (1b) und in einer Endsteckstellung E (1c).
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Die Kontaktanordnung 1 umfasst ein Kontaktsystem 3 und ein als Platine 5 ausgestaltetes elektrisches Bauteil 7.
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Das Kontaktsystem 3 umfasst ein schematisch dargestelltes Kontaktelement 9 und ein ebenfalls schematisch dargestelltes Gegenkontaktelement 11, welche lediglich in 1a gezeigt sind.
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Das Kontaktelement 9 und das Gegenkontaktelement 11 sind mittels eines elektrisch leitfähigen Federsystems 13 elektrisch miteinander verbunden. Das Federsystem 13 ist durch eine gestrichelte Linie in 1a dargestellt.
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Das gezeigte Federsystem umfasst zwei Federkörper 15, die an jeweils einem Kontaktfederabschnitt 17 mechanisch und elektrisch miteinander verbunden sind. Die Kontaktfederabschnitte 17 der Federkörper 15 definieren einen Kontaktbereich 18, der durch eine punktierte Linie angedeutet ist.
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Die Platine 5 ist entlang einer Einsteckrichtung 19 zwischen das Kontaktelement 9 und das Gegenkontaktelement 11 steckbar, wobei sich die Platine 5 in der Ruhestellung R noch nicht in einem Einschubkanal 21 befindet, welcher zwischen den Federkörpern 15 angeordnet ist. In der Kontaktierstellung K und der Endsteckstellung E befindet sich die Platine 5 im Einschubkanal 21.
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Ein Nachteil der Kontaktanordnungen 1 aus dem Stand der Technik ist durch die Kontaktierstellung K der 1b dargestellt. In der Kontaktierstellung K ist die Platine 5 in mechanischem Kontakt mit den Federkörpern 15, insbesondere mittels zweier Einführschrägen 23, die an der Platine 5 zumindest teilweise in Einsteckrichtung 19 weisend ausgestaltet sind (siehe 1a, in welcher der Übersichtlichkeit halber eine der zwei Einführschrägen 23 gekennzeichnet ist).
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Eine Platinenkante 25, welche die Einführschrägen 23 aufweist, lenkt die Federkörper 15 in eine Auslenkrichtung 27 aus. Die Auslenkrichtung 27 weist von einer Symmetrieachse 29 weg und in 1c befinden sich die Kontaktfederabschnitte 17 in einer Auslenkstellung A. Die Platine 5 umfasst ferner Kontaktpads 31, über welche weitere, nicht gezeigte elektrische Bauelemente der Platine 5 elektrisch kontaktierbar sind.
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In der Kontaktierstellung K ist der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktelement 9 und dem Gegenkontaktelement 11 durch die Platinenkante 25 unterbrochen, wobei die Kontaktpads 31 die Federkörper 15 noch nicht mechanisch und elektrisch kontaktieren.
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Lediglich in der Endsteckstellung E der 1c ist das Kontaktelement 9 mittels der Federkörper 15 über die Kontaktpads 31 und der Platine 5 elektrisch mit dem Gegenkontaktelement 11 verbunden.
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In der 1a ist eine unmittelbare Verbindung 33 zwischen dem Kontaktelement 9 und dem Gegenkontaktelement 11 gezeigt, wohingegen die 1c eine mittelbare Verbindung 35 zwischen dem Kontaktelement 9 und dem Gegenkontaktelement 11 darstellt.
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Eine Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen Kontaktelement 9 und Gegenkontaktelement 11, wie in 1b gezeigt, soll durch die vorliegende Erfindung vermieden werden.
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Wie in den 1a bis 1c, sowie in den im Folgenden beschriebenen 2, 3, 5 und 7 bis 9 erkennbar, befinden sich die Federkörper 15 stets in einer gemeinsamen Federebene, welche der Zeichenebene entspricht und der Übersichtlichkeit halber nicht in den Figuren eingezeichnet ist.
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Die 2 und 3 zeigen zwei Kontaktsysteme 3 unterschiedlicher Ausgestaltungen. Beide gezeigte Kontaktsysteme 3 weisen ein Kontaktelement 9 und ein Gegenkontaktelement 11 auf, welche jeweils von der Symmetrieachse 29 voneinander getrennt sind.
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In beiden Ausgestaltungen sind sowohl das Kontaktelement 9 als auch das Gegenkontaktelement 11 als Stanz-Biege-Teil 37 ausgestaltet und weisen jeweils zwei Federkörper 15 auf. Die Federkörper 15 jedes Kontaktelementes 9 bzw. jedes Gegenkontaktelementes 11 weisen im Wesentlichen voneinander weg, befinden sich allerdings in einer gemeinsamen Federebene, die nicht gezeigt ist und der Zeichenebene entspricht. Die Federkörper 15 der Ausgestaltung der 2 sind partiell verdeckt und deren Lage durch gestrichelte Linien angedeutet.
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Im Unterschied zum Kontaktsystem 3 der 1 weisen die Kontaktelemente 9 und die Gegenkontaktelement 11 der 2 und 3 neben den Kontaktfederabschnitten 17 im Kontaktbereich 18 Bypassfederabschnitte 39 auf, die sich jeweils in einem Bypassbereich 41 mechanisch und elektrisch kontaktieren. Der Bypassbereich 41 ist durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet.
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Die in den 2 und 3 gezeigten Kontaktsysteme 3 sind in der Ruhestellung R gezeigt.
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In der Ruhestellung R wird über den Bypassbereich 41 eine unmittelbare Verbindung 33 zwischen dem Kontaktelement 9 und dem Gegenkontaktelement 11 hergestellt, wohingegen über den Kontaktbereich 18 in der Ruhestellung R keine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement 9 und dem Gegenkontaktelement 11 besteht.
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In den 2 und 3 ist zudem erkennbar, dass sowohl die Federkörper 15 des Kontaktbereiches 18 als auch die Federkörper 15 des Bypassbereiches 41 Einführschrägen 23 aufweisen, welche partiell entgegen der Einsteckrichtung 19 weisen.
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In anderen Ausgestaltungen des Kontaktsystems 3 können sich die Kontaktfederabschnitte 17 des Kontaktbereiches 18 auch in der Ruhestellung R in mechanischem und elektrischem Kontakt befinden.
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Die Federkörper 15 der in den 2 und 3 gezeigten Kontaktsysteme 3 sind, da es sich bei den Kontaktelementen 9 und den Gegenkontaktelementen 11 um Stanz-Biege-Teile 37 handelt, mittels einer monolithischen Verbindung 43 mit einer Kontaktbasis 45 bzw. mit einer Gegenkontaktbasis 47 verbunden.
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Sowohl die Federkörper 15 des Kontaktbereiches 18 als auch die Federkörper 15 des Bypassbereiches 41 sind in beiden gezeigten Ausgestaltungen der 2 und 3 in die Auslenkrichtung 27 auslenkbar. Der Übersichtlichkeit halber ist die Auslenkrichtung 27 lediglich für den Kontaktbereich 18 der 2 eingezeichnet. Zu beachten ist, dass die Auslenkrichtung 27 für das Kontaktelement 9 entgegengesetzt zur Auslenkrichtung 27 für das Gegenkontaktelement 11 gerichtet ist. In beiden Fällen weist die Auslenkrichtung 27 von der Symmetrieachse 29 weg.
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In 4 ist ein Schienensockel 49 mit einer Vielzahl erfindungsgemäßer Kontaktsysteme 3 gezeigt. Der Schienensockel 49 beherbergt unter anderem zehn Kontaktsysteme 3 der in 2 gezeigten Ausgestaltung.
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Die Kontaktsysteme 3 sind entlang einer Seitenrichtung 51 nebeneinander angeordnet und jeweils ein Kontaktelement 9 und ein nicht zugehöriges Gegenkontaktelement 11 sind vor dem Einbau gezeigt.
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Zwischen die Vielzahl von Kontaktelementen 9 und Gegenkontaktelementen 11 ist eine nicht gezeigte Platine (siehe 6) einsteckbar.
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Der Schienensockel 49 kann auf einer (nicht gezeigten) Schiene befestigt werden.
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Die 5 zeigt eine partiell geschnittene Ansicht entlang A-A der 4. Das gezeigte Kontaktsystem 3 ist hierbei nicht geschnitten gezeigt.
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Das Kontaktelement 9 ist im Schienensockel 49 eingesetzt, wobei der Schienensockel 49 einen Sockel wurden 49a und einen Sockeldeckel 49b umfassen kann.
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Das Kontaktelement 9 ist lediglich von einer Kontaktseite 53 aus zugänglich, das Gegenkontaktelement 11 lediglich von einer Gegenkontaktseite 55.
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Die Platine wiederum ist lediglich entlang der Einsteckrichtung 19 zwischen die Federkörper 15 in den Einschubkanal 21 einführbar.
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Innerhalb des Einschubkanals 21 sind die Federkörper 15 auslenkbar.
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Die 6 zeigt vier Kontaktsysteme 3, die mit der Platine 5 die Kontaktanordnung 1 ausbilden. Die Platine 5 weist unterschiedlich ausgestaltete Kontaktpads 31 auf, die sich insbesondere durch ihre Länge in Einsteckrichtung 19 hin zur Platinenkante 25 unterscheiden. Die unterschiedlich langen ausgestalteten Kontaktpads 31 ermöglichen ein Kontakttiming, bei welchem zum Beispiel die elektrische Masse zuerst kontaktiert wird. Die vorauseilende Kontaktierung der elektrischen Masse ist aus dem Stand der Technik bekannt und wird aus diesem Grund an dieser Stelle nicht weiter erläutert.
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In Bezug auf die in den 8 und 9 gezeigten Ausgestaltungen des Kontaktsystems 3 sei bereits hier auf Umbiegeabschnitte 57 hingewiesen, die aus dem ursprünglichen Blech (nicht gezeigt) des jeweiligen Stanz-Biege-Teils 37 ausgestanzt sind und in Seitenrichtung 51 umgebogen sind. Somit blockieren die Umbiegeabschnitte 57 zumindest partiell den Zugang zum Innenraum 59 des jeweiligen Stanz-Biege-Teils 37 vom Einschubkanal 21 aus.
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Die Umbiegeabschnitte 57 sind auch in 5 gezeigt, wobei in dieser Darstellung erkennbar ist, dass die Auslenkung der Federkörper 15 des Bypassbereiches 41 durch die Umbiegeabschnitte 57 limitiert ist.
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In den 7a bis 7c ist die erfindungsgemäße Kontaktanordnung 1 in der Ruhestellung R (7a), in einer Zwischenstellung Z (7b) und in der Endsteckstellung E gezeigt.
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In der in 7a gezeigten Ruhestellung sind weder die Federkörper 15 des Kontaktbereiches 18 noch die Federkörper 15 des Bypassbereichs 41 ausgelenkt.
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Die Platine 5 befindet sich noch nicht im Einschubkanal 21, welches zwischen den Federkörpern 15 ausgebildet ist.
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Beim Übergang von der Ruhestellung R der 7a in die Zwischenstellung Z der 7b berühren sich die Einführschrägen 23 der Platine 5 und die Einführschrägen 23 der Kontaktfederabschnitte 17 und lenken die Kontaktfederabschnitte 17 in die Auslenkrichtung 27 aus, so dass sich diese in der Auslenkstellung A befinden.
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In der Zwischenstellung Z ist die Platine 5 zwischen dem Kontaktelement 9 und dem Gegenkontaktelement 11 aufgenommen und in Einsteckrichtung 19 so weit eingesteckt, dass durch die Kontaktfederabschnitte 17 und die Kontaktpads 31 eine mittelbare elektrische Verbindung 35 zwischen dem Kontaktelement 9 und dem Gegenkontaktelement 11 hergestellt ist. Der Bypassbereich 41 befindet sich allerdings in der Zwischenstellung Z noch immer in Ruhestellung R, d.h. die Federkörper 15 des Bypassbereiches 41 sind nicht ausgelenkt.
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Die Platine 5 ist weiter in Einsteckrichtung 19 zwischen das Kontaktelement 9 und das Gegenkontaktelement 11 einsteckbar, wobei die mittelbare elektrische Verbindung 35 zwischen dem Kontaktelement 9 und dem Gegenkontaktelement 11 durch die Kontaktfederabschnitte 17, die Kontaktpads 31 und die Platine 5 auch bis zum Erreichen der Endsteckstellung E beibehalten wird. Die Auslenkstellung A der Kontaktfederabschnitte wird ebenso beibehalten.
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In der Endsteckstellung E der 7c sind die Einführschrägen 23 der Platine 5 auf die Einführschrägen 23 der Federkörper 15 des Bypassbereiches 41 aufgelaufen und haben diese in Auslenkrichtung 27 (siehe 7a) ausgelenkt. Die Kontaktfederabschnitte 17 und die Bypassfederabschnitte 39 befinden sich in der Auslenkstellung A. Diese Auslenkung der Federkörper 15 des Bypassbereiches 41 resultiert in einer Trennung der durch den Bypassbereich 41 hergestellten unmittelbaren Verbindung 33, welche in der Ruhestellung R und der Zwischenstellung Z der 7a und 7b das Kontaktelement 9 und das Gegenkontaktelement 11 verbindet.: Im Bypassbereich 41 kann auch in der Auslenkstellung A der Bypassfederabschnitte 39 eine mittelbare Verbindung 35 (wie über die Kontaktfederabschnitte 17) hergestellt sein. Dies ist bei geeigneter Länge bzw. Lage der Kontaktpads 31 der Fall, d.h. wenn sich diese bis zur Platinenkante 25 erstrecken oder an dieser angeordnet sind. Wird kein Kontaktpad 31 kontaktiert, so trennt die Platine 5 die unmittelbare elektrische Verbindung 33 zwischen den Bypassfederabschnitten 39.
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Da in jeder möglichen Stellung R, Z, E der Kontaktanordnung 1 eine unmittelbare 33 oder mittelbare Verbindung 35 zwischen dem Kontaktelement 9 und dem Gegenkontaktelement 11 hergestellt ist, erlaubt die erfindungsgemäße Kontaktanordnung 1 ein elektrisches Bauteil 7, zum Beispiel eine Platine 5 aufzunehmen bzw. zu entfernen, ohne dass die elektrische Verbindung zwischen Kontaktelement 9 und Gegenkontaktelement 11 unterbrochen wird.
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Die 8 zeigt eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung 1 mit einer dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kontaktsystems 3.
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In dieser Ausgestaltung weist sowohl das Kontaktelement 9 als auch das Gegenkontaktelement 11 jeweils einen Federkörper 15 auf, an welchem sowohl der Kontaktfederabschnitt 17 als auch der Bypassfederabschnitt 39 ausgestaltet ist.
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Zwischen dem jeweiligen Kontaktfederabschnitt 17 und Bypassfederabschnitt 39 ist ein Abstützabschnitt 61 ausgestaltet, der im Falle des Federkörpers 15 des Kontaktelementes 9 verdeckt ist.
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Die Federkörper 15 sind an einer Befestigungsstelle 63 über die monolithische Verbindung 43 mit dem als Stanz-Biege-Teil 37 ausgestalteten Kontaktelement 9 bzw. Gegenkontaktelement 11 verbunden.
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Wird der Federkörper 15 durch die Platine 5 ausgelenkt, so stützt sich der Federkörper 15 mit dem Abstützabschnitt 61 an einem Abstützelment 65 des Kontaktelementes 9 bzw. des Gegenkontaktelementes 11 ab. Das Abstützelement 65 weist somit einen Gegenabstützabschnitt 66 für den Abstützabschnitt 61 auf.
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Das Abstützelement 65 des in 8 gezeigten Kontaktelementes 9 ist verdeckt und des Gegenkontaktelementes 11 als separates Element gezeichnet. Das Abstützelement 65 kann jeweils durch einen zuvor erwähnten Umbiegeabschnitt 57 ausgebildet sein.
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Die Abstützung der Federkörper 15 mittels des Abstützabschnittes 61 am Abstützelement 65 erlaubt eine unabhängige Auslenkung des Kontaktfederabschnittes 17 und des Bypassfederabschnittes 39 voneinander.
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In den 9a bis 9c ist die Funktionsweise der Kontaktanordnung aus 8 schematisch dargestellt.
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In der Ruhestellung R (9a) stellt der Bypassbereich 41 eine unmittelbare Verbindung 33 zwischen dem Kontaktelement 9 und dem Gegenkontaktelement 11 her. Der Kontaktbereich 18 verbindet das Kontaktelement 9 noch nicht mit dem Gegenkontaktelement 11 und die Platine 5 befindet sich noch außerhalb des Einschubkanals 21.
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In der Zwischenstellung Z (9b) kontaktieren die Kontaktfederabschnitte 17 der Federkörper 15 die Kontaktpads 31 der Platine 5 und stellen somit eine mittelbare Verbindung 35 zwischen dem Kontaktelement 9 und dem Gegenkontaktelement 11 her.
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Durch die Auslenkung der Kontaktfederabschnitte 17 in Auslenkrichtung 27 wird über den am Abstützelement 65 anliegenden Abstützabschnitt 61 jeweils eine Kraft 67 auf die Bypassfederabschnitte 39 ausgeübt, welche in Richtung der Ruhestellung R, bzw. in Richtung der Symmetrieachse 29 gerichtet ist.
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Die Symmetrieachse 29 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich in 9b eingezeichnet.
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In der Zwischenstellung Z ist das Kontaktelement 9 zudem weiterhin durch den Bypassbereich 41 durch die unmittelbare Verbindung 33 mit dem Gegenkontaktelement 11 verbunden.
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Die unmittelbare Verbindung 33 des Bypassbereiches 41 wird bei weiterem Einstecken der Platine 5 in Einsteckrichtung 19 beibehalten und lediglich in der Endsteckstellung E unterbrochen, indem die Einführschrägen 23 der Platine 5 auf die Einführschrägen der Bypassfederabschnitte 39 auflaufen, diese in Auslenkrichtung 27 auslenken und den mechanischen und elektrischen Kontakt zwischen den Bypassfederabschnitten 39 trennen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kontaktanordnung
- 3
- Kontaktsystem
- 5
- Platine
- 7
- elektrisches Bauteil
- 9
- Kontaktelement
- 11
- Gegenkontaktelement
- 13
- Federsystem
- 15
- Federkörper
- 17
- Kontaktfederabschnitt
- 19
- Einstellrichtung
- 21
- Einschubkanal
- 23
- Einführschräge
- 25
- Platinenkante
- 27
- Auslenkrichtung
- 29
- Symmetrieachse
- 31
- Kontaktpads
- 33
- unmittelbare Verbindung
- 35
- mittelbare Verbindung
- 37
- Stanzbiegeteil
- 39
- Bypassfederabschnitt
- 41
- Bypassbereich
- 43
- monolithische Verbindung
- 45
- Kontaktbasis
- 47
- Gegenkontaktbasis
- 49
- Schienensockel
- 49a
- Sockelboden
- 49b
- Sockeldeckel
- 51
- Seitenrichtung
- 53
- Kontaktseite
- 55
- Gegenkontaktseite
- 57
- Umbiegeabschnitt
- 59
- Innenraum
- 61
- Abstützabschnitt
- 63
- Befestigungsstelle
- 65
- Abstützelement
- 66
- Gegenabstützabschnitt
- 67
- Kraft
- A
- Auslenkstellung
- E
- Endsteckstellung
- K
- Kontaktierstellung
- R
- Ruhestellung
- Z
- Zwischenstellung
