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Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf eine Kontaktiereinrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Stromführungseinrichtung mit einem Modul, insbesondere einem Spulenkörper, für ein Fahrzeugsystem für ein Fahrzeug, eine Kontaktvorrichtung mit einer Kontaktiereinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktiereinrichtung.
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Die
EP 3 109 951 A1 beschreibt eine elektrische Baueinheit mit elektrisch leitenden Kontaktfedern, welche in einem isolierenden Gehäuse aufgenommen sind. Die US 2015 / 0 255 903 A1 offenbart eine Anschlussklemme für ein Strommodul. Die WO 2013/ 168 711 A1 offenbart ein Leistungsmodul, eine Befestigungsstruktur der Anschlussklemme im Leistungsmodul und eine Anschlussklemme.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe des vorliegenden Ansatzes eine verbesserte Kontaktiereinrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Stromführungseinrichtung mit einem Modul für ein Fahrzeugsystem für ein Fahrzeug, eine Kontaktvorrichtung mit einer verbesserten Kontaktiereinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer verbesserten Kontaktiereinrichtung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kontaktiereinrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Stromführungseinrichtung mit einem Modul für ein Fahrzeugsystem für ein Fahrzeug, eine Kontaktvorrichtung mit einer Kontaktiereinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktiereinrichtung gemäß den Hauptansprüchen gelöst.
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Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass bei der hier vorgestellten Kontaktiereinrichtung ein federbarer elektrischer Kontakt zwischen einer Stromführungseinrichtung und beispielsweise einem Spulenkörper hergestellt ist, welcher unter Verwendung von nur sehr wenig Material dennoch sehr stabil gelagert oder geführt ist. Hierbei wirken in einem gespannten Zustand der Feder vorteilhafterweise nur geringe Kräfte auf die Stromführungseinrichtung und zusätzlich oder alternativ auf den Spulenkörper. Ein elektrischer Widerstand ist bei einem Stromfluss durch die Kontaktiereinrichtung vorteilhafterweise sehr gering.
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Eine Kontaktiereinrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Stromführungseinrichtung mit einem Modul, beispielsweise einem Spulenkörper, für ein Fahrzeugsystem für ein Fahrzeug weist eine Kontaktfeder und einen Stift auf. Die Kontaktfeder ist helixförmig und elektrisch leitfähig ausgeformt und an einem ersten Federende mit der Stromführungseinrichtung kontaktierbar oder kontaktiert und an einem dem ersten Federende gegenüberliegenden zweiten Federende mit dem Modul kontaktierbar oder kontaktiert, um die Stromführungseinrichtung mit dem Modul federbar elektrisch zu kontaktieren. Die Kontaktfeder weist zumindest einen ersten Federabschnitt, einen zweiten Federabschnitt und einen zwischen dem ersten Federabschnitt und dem zweiten Federabschnitt angeordneten Mittelabschnitt auf, der eine größere Elastizität aufweist, als der erste Federabschnitt und der zweite Federabschnitt. Der Stift ist in zumindest einem Innenraumabschnitt eines Innenraums in der Kontaktfeder aufgenommen und dazu ausgeformt, um die Kontaktfeder aus zumindest dem Innenraumabschnitt heraus zu stützen.
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Das Modul kann ein Aktor oder ein Sensor sein. Beispielsweise kann das Modul einen Spulenkörper umfassen oder ausformen. Die Stromführungseinrichtung kann eine Leiterplatte oder Platine oder ein Stanzgitter sein. Die Stromführungseinrichtung kann zumindest eine Stromleiste aufweisen. Der Spulenkörper kann von Drahtwicklungen umwickelt und Teil des Sensors oder eines Magneten sein. Ein Spulenabschnitt der Drahtspule kann von dem Spulenkörper weg oder aus dem Spulenkörper heraus geführt angeordnet sein. Die Kontaktiereinrichtung kann beispielsweise mit diesem Spulenabschnitt elektrisch kontaktiert sein. Beispielsweise kann zumindest das zweite Federende mit dem Spulenabschnitt elektrisch kontaktiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Kontaktiereinrichtung, beispielsweise der Stift, aber auch in oder an einem Gehäuseabschnitt eines Gehäuses des Spulenkörpers oder Moduls kontaktiert sein.
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Die Drahtspule kann ein zumindest eine Windung aufweisender Draht einer Magnetspule eines Magneten oder einer Sensorspule eines Sensors sein, beispielsweise ein isolierter Draht wie ein Kupferlackdraht. Der Spulenabschnitt kann beispielsweise ein gewickelter Endabschnitt der Magnetspule oder ein gewickelter Endabschnitt der Sensorspule sein. Der Spulenabschnitt kann aus einem Gehäuse des Magneten oder des Sensors herausgeführt angeordnet sein. Das Fahrzeugsystem kann beispielsweise ein Bremssystem für ein Fahrzeug sein, oder eine Komponente des Bremssystems. Der Stift kann als ein Pin ausgeformt sein. Der Stift kann aber auch in Form einer Hülse oder eines Hohlzylinders ausgeformt sein. Eine hier vorgestellte Kontaktiereinrichtung realisiert vorteilhafterweise eine federbare elektrische Verbindung der Stromführungseinrichtung mit dem Modul, wobei diese Verbindung dank des Stifts stabil von innen gestützt ist. Da die Kontaktfeder unterschiedlich elastische Bereiche aufweist, ist zudem neben der stabilen Aufnahme des Stifts auch bei einem Stauchen und zusätzlich oder alternativ einem Strecken der Feder einer Entstehung von starken Kräften in oder an der Kontaktiereinrichtung entgegengewirkt. Die hier vorgestellte Kontaktiereinrichtung realisiert somit eine stabile und beständige Verbindung zwischen der Stromführungseinrichtung und dem Modul, wobei nur sehr wenige Bauteile nötig sind. Die Stromführungseinrichtung kann ein oder mehrere elektronische Bauelemente tragen. Beispielsweise kann die Stromführungseinrichtung zumindest ein Bauelement zum Bereitstellen oder zum Einlesen eines elektrischen Signals von dem Modul umfassen. Über die Kontaktiereinrichtung kann das elektrische Signal, beispielsweise ein Spulenstrom zwischen der Stromführungseinrichtung und dem Modul übertragen werden. Anstelle des Spulenkörpers kann die Kontaktiereinrichtung auch eingesetzt werden, um die Stromführungseinrichtung elektrisch mit einem andersartigen Sensor oder Aktuator zu verbinden. Ein solcher Sensor kann zusätzlich oder alternativ zu einem Spulenkörper beispielsweise einen Messwiderstand, eine Messkapazität oder ein piezoelektrisches Element aufweisen. Ein entsprechender Sensor kann beispielsweise als ein Drucksensor ausgeformt sein.
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Der Mittelabschnitt kann einen größeren Durchmesser und zusätzlich oder alternativ bei entspannter oder gestreckter Kontaktfeder einen größeren Wicklungsabstand aufweisen, als der erste Federabschnitt und der zweite Federabschnitt. Auf diese Weise kann die größere Elastizität des Mittelabschnitts realisiert sein. Entspannt kann bedeuten, dass die Kontaktfeder vollständig entspannt ist oder im verbauten Zustand beispielsweise durch das Gewicht der sich in Ruhe befindlichen Stromführungseinrichtung oder des sich in Ruhe befindlichen Moduls etwas gestaucht ist.
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Der Stift kann dazu ausgeformt sein, um die Kontaktfeder an zumindest dem ersten Federabschnitt und zusätzlich oder alternativ dem zweiten Federabschnitt aus zumindest dem Innenraumabschnitt heraus zu stützen. Beispielsweise kann der erste Federabschnitt und zusätzlich oder alternativ der zweite Federabschnitt eng um einen Abschnitt des Stifts gewickelt angeordnet sein, um die Kontaktfeder in zumindest diesen Bereichen zu stützen und zusätzlich oder alternativ zu zentrieren.
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Der Stift kann elektrisch leitfähig ausgeformt sein. Eine elektrisch leitfähige Ausformung des Stifts ermöglicht zumindest abschnittsweise einen parallelen Stromfluss durch die Kontaktiereinrichtung, das heißt, sowohl durch die Kontaktfeder als auch durch den Stift. Der Stift kann hierbei auch einer Erwärmung der Kontaktfeder entgegenwirken und somit einen Lebenszyklus der Kontaktfeder erhöhen.
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Gemäß einer Ausführungsform formt das zweite Federende den ersten Federabschnitt aus oder weist diesen zumindest auf. Somit kann die Kontaktfeder vonseiten des Moduls gestützt angeordnet sein.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Kontaktfeder einen an den zweiten Federabschnitt angrenzenden dritten Federabschnitt aufweist, der eine größere Elastizität aufweist, als der erste Federabschnitt und der zweite Federabschnitt. Der dritte Federabschnitt kann sich zu einer dem Mittelabschnitt gegenüberliegenden Seite des zweiten Federabschnitts hin erstrecken. Der dritte Federabschnitt kann einen größeren Durchmesser und zusätzlich oder alternativ bei entspannter Kontaktfeder einen größeren Wicklungsabstand aufweisen, als der erste Federabschnitt und der zweite Federabschnitt. Beispielsweise kann der dritte Federabschnitt das erste Federende ausformen oder zumindest aufweisen.
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Die Kontaktfeder kann aber auch zusätzliche einen an den dritten Federabschnitt angrenzenden vierten Federabschnitt aufweisen. Der vierte Federabschnitt kann sich zu einer dem zweiten Federabschnitt gegenüberliegenden Seite des dritten Federabschnitts hin erstrecken und optional eine größere Elastizität aufweisen, als der erste Federabschnitt und der zweite Federabschnitt. In diesem Fall kann der vierte Federabschnitt das erste Federende ausformen oder zumindest aufweisen. Der dritte Federabschnitt kann zu dem vierten Federabschnitt hin einen sich stetig vergrößernden Durchmesser aufweisen und zusätzlich oder alternativ bei entspannter oder gestreckter Kontaktfeder einen sich stetig vergrößernden Wicklungsabstand aufweisen. Der Durchmesser des vierten Federabschnitts kann größer sein als ein größter Durchmesser des dritten Federabschnitts. Durch einen solchen der Stromführungseinrichtung zugewandten elastischeren dritten und zusätzlich oder alternativ vierten Federabschnitt ist bei einem Spannen oder Entspannen ein Reduzieren von Kräften zu der Stromführungseinrichtung oder von der Stromführungseinrichtung ermöglicht. Ein großer Durchmesser des ersten Federendes ermöglicht hierbei eine stabile Auflagefläche der Kontaktfeder an der Stromführungseinrichtung.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Kontaktfeder formt das erste Federende den zweiten Federabschnitt aus oder weist diesen zumindest auf. Somit kann die Kontaktfeder durch das erste Federende aufseiten der Stromführungseinrichtung gestützt sein und beispielsweise durch das zweite Federende aufseiten des Moduls gestützt sein und dazwischen elastisch ausgeformt sein. Das erste Federende kann hierbei an der Stromführungseinrichtung oder einer Komponente auf der Stromführungseinrichtung beweglich gekoppelt oder befestigt sein.
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Die Kontaktiereinrichtung weist eine an der Stromführungseinrichtung angeordnete oder anordenbare elektrisch leitfahige Kontakthülse auf, die zumindest in einem dem Innenraumabschnitt gegenüberliegend angeordneten weiteren Innenraumabschnitt des Innenraums der Kontaktfeder aufgenommen sein kann, um zumindest das erste Federende aus dem weiteren Innenraumabschnitt heraus zu stützen und die zusätzlich oder alternativ dazu ausgeformt sein kann, um ein der Stromführungseinrichtung zugewandtes freies Stiftende des Stifts in einer Hülsendurchgangsöffnung der Kontakthülse aufzunehmen.
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Die Hülsendurchgangsöffnung kann von einer Hülseninnenwand umgeben angeordnet sein, wobei die Kontakthülse an der Hülsenaußenwand von zumindest dem ersten Federende kontaktiert oder umwickelt sein kann, wenn die Kontaktfeder entspannt und zusätzlich oder alternativ gestreckt und zusätzlich oder alternativ gestaucht ist. Wenn die Kontaktfeder gestaucht ist, kann auch zumindest ein Teil des Mittelabschnitts um die Kontakthülse angeordnet sein. Das freie Stiftende des Stifts kann in der Hülsendurchgangsöffnung der Kontakthülse aufgenommen sein, wenn die Kontaktfeder gestaucht ist. Eine solche Kontakthülse ermöglicht ein besonders stabiles Führen und zusätzlich oder alternativ Zentrieren der Kontaktfeder auch vonseiten der Stromführungseinrichtung. Auch ist durch eine solche Kontakthülse eine elektrische Kontaktierung an der Stromführungseinrichtung auch ohne zusätzliche Bauteile an der Stromführungseinrichtung wie Kontaktplättchen ermöglicht.
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Ein in den Innenraum hineinragender Abschnitt des Stifts kann in einem entspannten oder gestreckten Zustand der Kontaktfeder im Wesentlichen, beispielsweise innerhalb eines Toleranzbereichs von 20% Abweichung, einer Hälfte einer Gesamtlänge des Innenraums entsprechen. So ist zum Federn ausreichend Platz für die Kontaktfeder vorhanden. Auch die in den weiteren Innenraum hineinragende Kontakthülse kann im Wesentlichen, beispielsweise innerhalb eines Toleranzbereichs von 20% Abweichung, einer Hälfte einer Gesamtlänge des Innenraums entsprechen. Dies ermöglicht eine insgesamt stabile Anordnung der Kontaktfeder an dem Stift und zusätzlich oder alternativ der Kontakthülse.
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Eine Kontaktvorrichtung weist eine Stromführungseinrichtung und eine Kontaktiereinrichtung auf, die in einer der vorangehend beschriebenen Varianten ausgeformt ist. Das erste Federende der Kontaktfeder ist mechanisch an der Stromführungseinrichtung oder einer an der Stromführungseinrichtung befestigten elektrisch leitfähigen Kontakthülse kontaktiert und zusätzlich oder alternativ ist das zweite Federende mechanisch mit dem Modul kontaktiert. Eine solche Kontaktvorrichtung ermöglicht einen direkten elektrischen Kontakt zwischen der Stromführungseinrichtung und dem Modul. Beispielhaft kann das Modul als ein Sensor und/oder Aktor ausgeführt sein. Das Modul kann entsprechend einen Spulenkörper oder ein anderes geeignetes elektrisches oder elektronisches Element aufweisen.
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Das freie Stiftende des Stifts kann an der Stromführungseinrichtung oder ein Befestigungsende des Stifts kann an dem Modul befestigt sein. Beispielsweise kann das Befestigungsende des Stifts in oder durch den Spulenkörper geführt sein und zusätzlich oder alternativ kann das Befestigungsende in einem Gehäuseabschnitt des Spulenkörpers aufgenommen sein. Dies schafft eine stabile Anordnung des Stifts und einen stabilen mechanischen sowie elektrischen Kontakt zwischen dem Stift und dem Spulenkörper. Um die Stabilität des Kontakts weiter zu erhöhen, kann eine Stabilisierungshülse um den Spulenkörper angeordnet sein, die beispielsweise an den Spulenkörper und zusätzlich oder alternativ an den Gehäuseabschnitt geschweißt sein kann.
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Ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktiereinrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Stromführungseinrichtung mit einem Modul, beispielsweise einem Spulenkörper, für ein Fahrzeugsystem für ein Fahrzeug umfasst einen Schritt des Bereitstellens, einen Schritt des weiteren Bereitstellens und einen Schritt des Aufnehmens. Im Schritt des Bereitstellens wird eine helixförmige elektrisch leitfähige Kontaktfeder bereitgestellt, die an einem ersten Federende mit der Stromführungseinrichtung kontaktiert oder kontaktierbar ausgeformt und an einem dem ersten Federende gegenüberliegenden zweiten Federende mit dem Modul kontaktiert oder kontaktierbar ausgeformt ist, um ein federbares elektrisches Kontaktieren der Stromführungseinrichtung mit dem Modul zu ermöglichen, wobei die Kontaktfeder zumindest einen ersten Federabschnitt, einen zweiten Federabschnitt und einen zwischen dem ersten Federabschnitt und dem zweiten Federabschnitt angeordneten Mittelabschnitt aufweist, der eine größere Elastizität aufweist, als der erste Federabschnitt und der zweite Federabschnitt. Im Schritt des weiteren Bereitstellens wird ein Stift bereitgestellt, der in einem Innenraum der Kontaktfeder aufnehmbar ist, wobei der Stift dazu ausgeformt ist, um in einem in dem Innenraum aufgenommenen Aufnahmezustand die Kontaktfeder aus dem Innenraum heraus zu stützen. Im Schritt des Aufnehmens wird der Stift in den Innenraum der Kontaktfeder aufgenommen, um die Kontaktiereinrichtung herzustellen.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes werden in der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug zu den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugsystem mit einer Kontaktiereinrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Stromführungseinrichtung mit einem Spulenkörper gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Kontaktiereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine perspektivische Seitendarstellung einer Kontaktfeder einer Kontaktiereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 eine perspektivische Seitendarstellung einer Kontaktfeder einer Kontaktiereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 5 eine perspektivische Aufsicht auf eine Kontaktfeder einer Kontaktiereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Kontaktiereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Kontaktiereinrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Stromführungseinrichtung mit einem Spulenkörper für ein Fahrzeugsystem für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem Fahrzeugsystem 105 mit einer Kontaktiereinrichtung 110 zum elektrischen Kontaktieren einer Stromführungseinrichtung 115 mit einem Spulenkörper 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Spulenkörper 120 ist dabei beispielhaft für ein elektrisches oder elektronisches Modul, beispielsweise in Form eines Sensors 121 oder Aktors, gewählt.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich lediglich beispielhaft bei dem Fahrzeugsystem 105 um ein Bremssystem des Fahrzeugs 100. Die Kontaktiereinrichtung 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in oder an dem Fahrzeugsystem 105 angeordnet.
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Die Kontaktiereinrichtung 110 kontaktiert in einem hier gezeigten betriebsbereiten Zustand der Kontaktiereinrichtung 110 die Stromführungseinrichtung 115 elektrisch mit dem Spulenkörper 120. Hierzu weist die Kontaktiereinrichtung 110 eine Kontaktfeder 125 und einen Stift 130 auf. Die Kontaktfeder 125 ist helixförmig und elektrisch leitfähig ausgeformt und an einem ersten Federende 135 der Kontaktfeder 125 mit der Stromführungseinrichtung 115 kontaktiert und an einem dem ersten Federende 135 gegenüberliegenden zweiten Federende 140 der Kontaktfeder 125 mit dem Spulenkörper 120 kontaktiert, um die Stromführungseinrichtung 115 mit dem Spulenkörper 120 federbar elektrisch zu kontaktieren. Die Kontaktfeder 125 weist zumindest einen ersten Federabschnitt 145, einen zweiten Federabschnitt 150 und einen zwischen dem ersten Federabschnitt 145 und dem zweiten Federabschnitt 150 angeordneten Mittelabschnitt 155 auf, der eine größere Elastizität aufweist, als der erste Federabschnitt 145 und der zweite Federabschnitt 150. Der Stift 130 ist in zumindest einem Innenraumabschnitt eines Innenraums 160 in der Kontaktfeder 125 aufgenommen. Der Stift 130 ist dazu ausgeformt, um die Kontaktfeder 125 aus zumindest dem Innenraumabschnitt heraus zu stützen.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Stromführungseinrichtung 115 als eine Leiterplatte ausgeformt, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest eine Stromschiene aufweist. Das erste Federende 135 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit der Stromschiene kontaktiert. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Stromführungseinrichtung 115 um ein Stanzgitter.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Spulenkörper 120 von einer Drahtwicklung umwickelt und Teil eines Sensors 121. Ein Spulenabschnitt 167der Drahtspule ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel von dem Spulenkörper 120 weg oder aus dem Spulenkörper 120 heraus geführt angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Kontaktiereinrichtung 110 mit dem Spulenabschnitt 167 elektrisch kontaktiert. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Spulenabschnitt 167 um einen Abschnitt einer Drahtspule eines Magneten. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Kontaktiereinrichtung 110 zusätzlich oder alternativ an einem Gehäuseabschnitt eines Gehäuses des Sensors 165 kontaktiert. Der Mittelabschnitt 155 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen größeren Durchmesser und/oder bei entspannter oder gestreckter Kontaktfeder 125 einen größeren Wicklungsabstand auf, als der erste Federabschnitt 145 und der zweite Federabschnitt 150. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Kontaktfeder 125 in dem entspannten oder gestreckten Zustand angeordnet.
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Der Stift 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgeformt, um die Kontaktfeder 125 an zumindest dem ersten Federabschnitt 140 und/oder dem zweiten Federabschnitt 150 aus zumindest dem Innenraumabschnitt heraus zu stützen. Hierzu sind der erste Federabschnitt 140 und der zweite Federabschnitt 150 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eng um den Stift 130 gewickelt angeordnet. Der Stift 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel elektrisch leitfähig ausgeformt. Beispielsweise ist der Stift 130 aus Metall ausgeformt oder weist einen elektrisch leitfähigen Überzug, beispielsweise aus Metall auf. Das zweite Federende 140 formt gemäß diesem Ausführungsbeispiel den ersten Federabschnitt 145 aus. Der erste Federabschnitt 145 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel um einen an oder aus dem Spulenkörper 120 hervorstehenden Stiftabschnitt des Stifts 130 gewickelt angeordnet. Der zweite Federabschnitt 150 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel um ein in den Innenraum 160 ragendes freies Stiftende des Stifts 130 gewickelt angeordnet.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Kontaktfeder 125 einen an den zweiten Federabschnitt 150 angrenzenden dritten Federabschnitt 170 auf, der eine größere Elastizität aufweist, als der erste Federabschnitt 145 und der zweite Federabschnitt 150. Der dritte Federabschnitt 170 erstreckt sich zu einer dem Mittelabschnitt 155 gegenüberliegenden Seite des zweiten Federabschnitts 150 hin. Der dritte Federabschnitt 170 weist einen größeren Durchmesser und/oder bei entspannter oder gestreckter Kontaktfeder einen größeren Wicklungsabstand auf, als der erste Federabschnitt 145 und der zweite Federabschnitt 150.
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Zudem weist die Kontaktfeder 125 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen an den dritten Federabschnitt 170 angrenzenden vierten Federabschnitt 175 auf. Der vierte Federabschnitt 175 erstreckt sich zu einer dem zweiten Federabschnitt 150 gegenüberliegenden Seite des dritten Federabschnitts 170 hin und/oder weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine größere Elastizität auf, als der erste Federabschnitt 145 und der zweite Federabschnitt 150. Der vierte Federabschnitt 175 formt gemäß diesem Ausführungsbeispiel das erste Federende 135 aus. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der dritte Federabschnitt 170 zu dem vierten Federabschnitt hin 175 einen sich stetig vergrößernden Durchmesser und/oder einen bei entspannter Kontaktfeder 125 sich stetig vergrößernden Wicklungsabstand auf. Der Durchmesser des vierten Federabschnitts 175 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel größer als ein größter Durchmesser des dritten Federabschnitts 170. Der Durchmesser des vierten Federabschnitts 175 entspricht gemäß diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem Durchmesser des Mittelabschnitts 155.
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Ein in den Innenraum 160 hineinragender Abschnitt des Stifts 130 entspricht gemäß diesem Ausführungsbeispiel in dem entspannten oder gestreckten Zustand der Kontaktfeder 125 im Wesentlichen einer Hälfte einer Gesamtlänge des Innenraums 160. Gegenüber den anderen genannten Federabschnitten weisen der Mittelabschnitt 155 und/oder der optionale vierte Federabschnitt 170 entspricht gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine größere Erstreckungslänge auf.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das erste Federende 135 der Kontaktfeder 125 der Kontaktiereinrichtung 110 mechanisch mit der Stromführungseinrichtung 115 kontaktiert und/oder das zweite Federende 140 mechanisch mit dem Spulenkörper 120 kontaktiert. Eine solche mechanische Verbindung der Kontaktiereinrichtung 110 mit zumindest der Stromführungseinrichtung 115 kann auch als eine Kontaktvorrichtung bezeichnet werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Befestigungsende des Stifts 130 an dem Spulenkörper 120 befestigt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsende des Stifts 130 in oder durch den Spulenkörper 120 geführt und/oder das Befestigungsende in einen Gehäuseabschnitt eines Gehäuses des Spulenkörpers 120 oder eines Gehäuses des Sensors 121 aufgenommen. Das Befestigungsende ist dem freien Stiftende des Stifts 130 gegenüberliegend angeordnet und in 2 dargestellt. Der Stift 130 ist also gemäß diesem Ausführungsbeispiel im Spulenkörper 120 eingebettet und an der Leiterplatte gibt es eine Gegenfläche, die als Kontakt funktioniert, gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Stromschiene.
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsende des Stifts an der Stromführungseinrichtung 115 befestigt. Die Kontaktfeder 125 und der Stift 130 sind dann gemäß diesem alternativen Ausführungsbeispiel ein Bauteil der Stromführungseinrichtung 115.
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Im Betrieb der Kontaktiereinrichtung 110 fließt gemäß diesem Ausführungsbeispiel Strom auf einem Weg im unteren Teil vom Spulenkörper 120 in Form eines Kupferlackdrahts durch die Kontaktfeder 125 in die Stromführungseinrichtung 115, die auch als Platine bezeichnet werden kann. Im unteren Bereich fließt der Strom außerdem bis zur zweiten Führung der Kontaktfeder 125 am Stift 130, also bis zum zweiten Federabschnitt 150, auch parallel über einen weiteren Weg durch den Stift 130.
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Die hier vorgestellte Kontaktiereinrichtung 110 realisiert vorteilhafterweise eine Kontaktierung zwischen einem Sensor 121 oder Aktor und einer Stromführungseinrichtung 115.
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Dabei weist die Kontaktierung einen federbelasteten oder federbaren Kontakt auf. Vorteilhafterweise fließt der Strom hierbei im Betrieb der Kontaktiereinrichtung 110 nicht nur über die Kontaktfeder 125, sondern in Parallelschaltung zusätzlich auch auf einem zweiten Weg durch den Stift 130, der auch als ein Kontaktstift bezeichnet werden kann oder gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel, als eine Kontakthülse ausgeformt ist. Einer inneren Erwärmung und dadurch Schwächung der Kontaktfeder 125 wird so entgegengewirkt. Eine Führung und/oder Stabilisierung und/oder Zentrierung der Kontaktfeder 125 ist dabei dank des Stifts 130 durch ein sehr kleines Bauteil realisiert. Die innen geführte Kontaktfeder 125 baut hierbei vorteilhafterweise sehr klein. Zusätzliche größer gebaute Stabilisierungselemente um die Kontaktfeder 125 herum sind nicht nötig. Dank des elastischen Mittelabschnitts 155 und/oder dritten Federabschnitts 170 und/oder vierten Federabschnitts 175 bringt die Kontaktfeder 125 lediglich eine geringe Kraft auf den Kontakt. Zusätzliche Bauteile zum Abstützen einer Kontaktkraft wie Pressfits sind daher nicht nötig.
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2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Kontaktiereinrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Ausführungsbeispiel der anhand von 1 beschriebenen Kontaktiereinrichtung 110 handeln. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Kontaktfeder 125 in einem gestauchten Zustand gezeigt. Zu erkennen ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel außerdem ein Ausschnitt der um den Spulenkörper 120 gewickelten Drahtspule 200 und ein Teil eines Spulenkerns 202.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Kontaktfeder 125 den in 1 beschriebenen dritten Federabschnitt und vierten Federabschnitt nicht auf. Das erste Federende 135 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch den zweiten Federabschnitt 150 ausgeformt.
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Die Kontaktiereinrichtung 110 weist zudem gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine an der Stromführungseinrichtung 115 angeordnete oder anordenbare elektrisch leitfähige Kontakthülse 204 auf, die zumindest in einem dem Innenraumabschnitt gegenüberliegend angeordneten weiteren Innenraumabschnitt des Innenraums der Kontaktfeder 125 aufgenommen ist, um zumindest das erste Federende 135 aus dem weiteren Innenraumabschnitt heraus zu stützen. Die Kontakthülse 204 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgeformt, um ein der Stromführungseinrichtung 115 zugewandtes freies Stiftende 205 des Stifts 130 in einer Hülsendurchgangsöffnung 210 der Kontakthülse 204 aufzunehmen.
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In dem hier gezeigten gestauchten Zustand der Kontaktfeder 125 ist das freie Stiftende 205 in der Hülsendurchgangsöffnung 210 aufgenommen, wobei das freie Stiftende 205 die Hülsendurchgangsöffnung 210 nahezu vollständig, gemäß diesem Ausführungsbeispiel zu mehr als drei Vierteln eines Volumens der Hülsendurchgangsöffnung 210, ausfüllt. Ein senkrecht zu einer Erstreckungsachse der Hülsendurchgangsöffnung 210 gebogener Endabschnitt der Kontakthülse 204 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel an der Stromführungseinrichtung 115 befestigt. Der zweite Federabschnitt 150 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eng um die Kontakthülse 204 herum gewickelt angeordnet und/oder liegt an dem Endabschnitt der Kontakthülse 204 an. Auch der Mittelabschnitt 155 umfasst gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Kontakthülse 204, berührt diese jedoch aufgrund ihres größeren Durchmessers dabei nicht. Der erste Federabschnitt 145 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel wie in 1 eng um den Stift 130 gewickelt angeordnet.
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Das dem freien Stiftende 205 gegenüberliegend angeordnete Befestigungsende 215 des Stifts 130 ist durch den Spulenabschnitt 167 in den Spulenkörper 120 geführt und/oder das Befestigungsende 215 ist in einen Gehäuseabschnitt 220 eines Gehäuses des Spulenkörpers 120 oder des Gehäuses des Sensors 121 aufgenommen. Um den Spulenabschnitt 167 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Stabilisierungshülse 225 angeordnet, die an den Spulenkörper 120 geschweißt angeordnet ist. Die Stabilisierungshülse 225 kann auch als eine Schweißhülse bezeichnet werden und/oder ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen.
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Im Betrieb der Kontaktiereinrichtung 110 fließt gemäß diesem Ausführungsbeispiel Strom auf einem Weg vom Spulenkörper 120 in Form des Kupferlackdrahts durch die Kontaktfeder 125,in die Kontakthülse 204 und auf einem weiteren Weg durch den Stift 130 in Form eines Pins zur Kontakthülse 204. Beide Wege können somit parallel den Strom fließen lassen. Dank dieser Parallelschaltung über die Kontaktfeder 125 und den Stift 130 und/oder die Kontakthülse 204 ist vorteilhafterweise der elektrische Widerstand reduziert. Dank der elektrisch leitfähigen Kontakthülse 204 kann außerdem vorteilhafterweise ein zusätzliches Kontaktblech zum Kontaktieren auf der Stromführungseinrichtung 115 eingespart werden.
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3 zeigt eine perspektivische Seitendarstellung einer Kontaktfeder 125 einer Kontaktiereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1 beschriebene Kontaktfeder 125 handeln, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einem gestauchten Zustand angeordnet ist.
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Die Kontaktfeder 125 hat harte und weiche Zonen. Die weichen Zonen sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel jene mit einem großen Durchmesser, gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Mittelabschnitt 155 und/oder der vierte Federabschnitt 175. Die weichen Zonen geben in dem gestauchten Zustand nach und dadurch wird vorteilhafterweise ein großer Weg ohne Kraftanstieg realisiert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist dadurch eine konstante Anpresskraft im Kontaktbereich ermöglicht.
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Wenn die Kontaktfeder 125 gemäß einem Ausführungsbeispiel beispielhaft auf eine Länge von 10,3 Millimetern gestaucht angeordnet ist, wirkt eine Kraft von 1,9 Newton. Wenn die Kontaktfeder 125 weiter auf eine Länge von 9 Millimetern gestaucht angeordnet ist, wirkt eine Kraft von 2,6 N. Wenn die Kontaktfeder 125 weiter auf eine Länge von 7,7 Millimetern gestaucht angeordnet ist, wirkt eine Kraft von 3,3 N.
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4 zeigt eine perspektivische Seitendarstellung einer Kontaktfeder 125 einer Kontaktiereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1 oder 3 beschriebene Kontaktfeder 125 handeln, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einem entspannten oder gestreckten Zustand angeordnet ist.
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Der erste Federabschnitt 145 kann auch als eine erste Führung und der zweite Federabschnitt 150 als eine zweite Führung zum Führen des Stifts bezeichnet werden. Der Mittelabschnitt 155 kann auch als ein weicher elastischer Bereich bezeichnet werden. Der vierte Federabschnitt 175 formt gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine große Auflagefläche zum Auflegen oder Anlegen an die Stromführungseinrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel an die Stromschiene der als Leiterplatte ausgeformten Stromführungseinrichtung, aus.
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5 zeigt eine perspektivische Aufsicht auf eine Kontaktfeder 125 einer Kontaktiereinrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1, 3 oder 4 beschriebene Kontaktfeder 125 handeln. Durch eine gemäß diesem Ausführungsbeispiel spiralförmig aufgeweitete Windung des vierten Federabschnitts 175 und/oder zumindest eines in den vierten Federabschnitt 175 übergehenden Bereichs des dritten Federabschnitts 170 liegt im Betrieb bei gestauchter Kontaktfeder 125 nicht nur die oberste Windung zur Stromführungseinrichtung an der Kontaktstelle zur Stromführungseinrichtung an, sondern zumindest auch die zweite Windung. Somit entsteht vorteilhafterweise an der Kontaktstelle zur Stromführungseinrichtung eine größere Übergangsfläche für den Strom.
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6 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Kontaktiereinrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1 oder 2 beschriebene Kontaktiereinrichtung 110 handeln, mit dem Unterschied, dass der Stift 130 gemäß diesem Ausführungsbeispiel Teil des Spulenkörpers 120 ist.
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Der Stift 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Spulenkörper 120 ausgeformt oder von dem Spulenkörper 120 aufgenommen. Der Spulenabschnitt ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in oder an der Stabilisierungshülse 225 kontaktiert. Zu erkennen ist, dass der Spulenkörper 120 einen hülsenförmigen Abschnitt aufweist, durch den der Spulenkern 202 geführt ist und um den der Spulendraht gewickelt werden kann. An zumindest einem Ende weist der hülsenförmige Abschnitt einen krempenförmigen Fortsatz auf von dem aus sich der Stift 130 erstreckt. Eine Längserstreckungsachse des Stifts 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel parallel zu einer Längserstreckungsachse des Spulenkerns 202 ausgerichtet.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Herstellen einer Kontaktiereinrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Stromführungseinrichtung mit einem Spulenkörper für ein Fahrzeugsystem für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um eine der anhand einer der 1 oder 2 beschriebenen Kontaktiereinrichtungen handeln.
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Das Verfahren 700 umfasst einen Schritt 705 des Bereitstellens, einen Schritt 710 des weiteren Bereitstellens und einen Schritt 715 des Aufnehmens. Im Schritt 705 des Bereitstellens wird eine helixförmige elektrisch leitfähige Kontaktfeder bereitgestellt, die an einem ersten Federende mit der Stromführungseinrichtung kontaktiert oder kontaktierbar ausgeformt und an einem dem ersten Federende gegenüberliegenden zweiten Federende mit dem Spulenkörper kontaktiert oder kontaktierbar ausgeformt ist, um ein federbares elektrisches Kontaktieren der Stromführungseinrichtung mit dem Spulenkörper zu ermöglichen, wobei die Kontaktfeder zumindest einen ersten Federabschnitt, einen zweiten Federabschnitt und einen zwischen dem ersten Federabschnitt und dem zweiten Federabschnitt angeordneten Mittelabschnitt aufweist, der eine größere Elastizität aufweist, als der erste Federabschnitt und der zweite Federabschnitt. Im Schritt 710 des weiteren Bereitstellens wird ein Stift bereitgestellt, der in einem Innenraum der Kontaktfeder aufnehmbar ist, wobei der Stift dazu ausgeformt ist, um in einem in dem Innenraum aufgenommenen Aufnahmezustand die Kontaktfeder aus dem Innenraum heraus zu stützen. Im Schritt 715 des Aufnehmens wird der Stift in den Innenraum der Kontaktfeder aufgenommen, um die Kontaktiereinrichtung herzustellen.
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Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeug
- 105
- Fahrzeugsystem
- 110
- Kontaktiereinrichtung
- 115
- Stromführungseinrichtung
- 120
- Modul (Spulenkörper)
- 121
- Sensor
- 125
- Kontaktfeder
- 130
- Stift
- 135
- erstes Federende
- 140
- zweites Federende
- 145
- erster Federabschnitt
- 150
- zweiter Federabschnitt
- 155
- Mittelabschnitt
- 160
- Innenraum
- 167
- Spulenabschnitt
- 170
- dritter Federabschnitt
- 175
- vierter Federabschnitt
- 200
- Drahtspule
- 202
- Spulenkern
- 204
- Kontakthülse
- 205
- freies Stiftende
- 210
- Hülsendurchgangsöffnung
- 215
- Befestigungsende
- 220
- Gehäuseabschnitt
- 225
- Stabilisierungshülse
- 700
- Verfahren zum Herstellen einer Kontaktiereinrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Stromführungseinrichtung mit einem Spulenkörper für ein Fahrzeugsystem für ein Fahrzeug
- 705
- Schritt des Bereitstellens
- 710
- Schritt des weiteren Bereitstellens
- 715
- Schritt des Aufnehmens
