DE102020134255A1

DE102020134255A1 - Sammelschienenkontakt zur Anbringung an einer Sammelschiene, und Verfahren zur Anbringung eines Sammelschienenkontakts

Info

Publication number: DE102020134255A1
Application number: DE102020134255.1A
Authority: DE
Inventors: Manuel Eheim; Frank Kähny; Marcus Wolf; Chris Büchling; Patrick Distler; Björn Hoffmann; Alexander Weber
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-06-23
Also published as: EP4027459A3; JP7301944B2; EP4235973A1; EP4027459A2; JP2022097428A; CN114649721A; KR20220088352A; US20220200220A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sammelschienenkontakt (100) zur Anbringung an einer Sammelschiene (50), umfassend einen Kontaktring (10) mit einer an einem distalen Ende (19) gelegenen Kontaktfläche (12) zur elektrischen Kontaktierung und einem Befestigungselement (20) zur mechanischen Befestigung. Der Kontaktring (10) kann einen radial abstehenden Einpressflansch (16) mit einer radial nach außen weisenden, zylindrischen Kontaktfläche (13) aufweisen. Ferner können das Befestigungselement (20) und der Kontaktring (10) zueinander komplementäre, sich entgegen einer Verbindungsrichtung (V) verjüngende Anpressflächen (15, 25) aufweisen. Des Weiteren sind Verfahren zum Einsetzen eines Sammelschienenkontakts (100) in eine Sammelschiene (50) gezeigt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sammelschienenkontakt zur Anbringung an einer Sammelschiene, umfassend einen Kontaktring mit einer an einem distalen Ende gelegenen Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung und ein Befestigungselement zur mechanischen Befestigung.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Befestigung eines Sammelschienenkontakts an einer Sammelschiene.
Sammelschienen dienen zur Übertragung von Strömen, insbesondere hohen Strömen, mit wenig Widerstand. Sie können beispielsweise in elektrisch betriebenen Fahrzeugen verwendet werden, um die elektrische Leistung zu übertragen. Bisherige Systeme sind jedoch aufwendig herzustellen und zu montieren und/oder weisen unter Umständen einen hohen Übergangswiderstand an Verbindungsstellen auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung bereitzustellen, die eine einfache Herstellung und eine gute Stromübertragung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, dass der Kontaktring einen radial abstehenden Einpressflansch mit einer radial nach außen weisenden, zylindrischen Kontaktfläche aufweist. Der Einpressflansch kann in die Sammelschiene eingepresst werden. Durch die radial nach außen weisende, zylindrische Kontaktfläche und über den nicht abgesetzten Kontaktringdurchmesser welche beide exakt zur Stromschiene ausgelegt sind, kann ein radialer Stromfluss mit einem guten Querschnitt und einer hohen Kontaktkraft und damit einem niedrigen Widerstand stattfinden.
Bei einem entsprechenden Verfahren wird der Einpressflansch in ein Loch in der Sammelschiene eingebracht und anschließend ein Rand des Lochs durch Umformen verkleinert. Dadurch kann der Kontaktring gesichert und die Kontaktkraft vergrößert werden.
Ferner wird die Aufgabe gelöst, wenn das Befestigungselement und der Kontaktring zueinander komplementäre, sich entgegen einer Verbindungsrichtung verjüngende Anpressflächen aufweisen. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine automatische Verpressung und damit eine hohe Kontaktkraft. Folglich ist auch hier der Widerstand gering.
Bei einem entsprechenden Verfahren wird das Befestigungselement in den Kontaktring eingesetzt, das Befestigungselement durch ein Loch in der Sammelschiene gesteckt und anschließend die Sammelschiene durch Befestigung eines Konterelements an dem Befestigungselement zwischen dem Konterelement und dem Kontaktring eingeklemmt.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch die folgenden, jeweils für sich vorteilhaften und beliebig miteinander kombinierbaren Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen weiter verbessert werden.
Der Sammelschienenkontakt kann zur Kontaktierung eines Gegenkontakts ausgestaltet sein. Insbesondere kann die an dem distalen Ende angeordnete Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung des Gegenkontakts ausgestaltet sein. Beispielsweise kann sie als Kreisring ausgestaltet sein, um eine ebenfalls kreisringförmige Gegenkontaktfläche zu kontaktieren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Einpressflansch einen rechtwinkligen radialen Querschnitt aufweisen. Dadurch kann ein guter Stromfluss bei gleichzeitig hoher Stabilität erzielt werden.
Für eine einfache Erreichbarkeit kann die zylindrische Kontaktfläche an einer Außenseite liegen.
Die zylindrische Kontaktfläche kann senkrecht zu einer Vorderfläche und/oder einer Rückfläche des Einpressflansches sein, um eine einfache Herstellbarkeit zu erzielen. Ferner kann dadurch die Positionierbarkeit des Sammelschienenkontakts in der Sammelschiene verbessert sein.
Um den Kontaktring gut in der Sammelschiene zu halten, kann ein Außendurchmesser im Bereich des Einpressflansches mindestens 5%, vorzugsweise 10%, speziell 20% größer sein als am Rest des Kontaktrings. Als Obergrenze kann ein Wert von max. 100%, vorzugsweise 50 % angesehen werden, um noch eine ausreichende Stabilität bei der mechanischen Befestigung und eine ausreichende Stromtragfähigkeit zu erreichen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Befestigungselement einen Anpressflansch auf, der dazu ausgestaltet ist, den Kontaktring zu einem Gegenkontakt hin zu pressen. Dies kann eine stabile mechanische Verbindung ermöglichen. Der Anpressflansch kann radial vom Rest des Befestigungselements abstehen. Er kann dazu ausgestaltet sein, die Kontaktfläche am distalen Ende zum Gegenelement hin zu pressen. Dabei kann er selbst an einem proximalen Ende des Befestigungselements angeordnet sein.
Der Anpressflansch ist vorzugsweise teilweise komplementär zu dem Einpressflansch, um eine gute Kraftübertragung zu erlauben. Im montierten Zustand können der Anpressflansch und der Einpressflansch aneinander anliegen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Einpressflansch den Anpressflansch radial überragen. Dann ist es möglich, einen Rand des Lochs in der Sammelschiene plastisch umzuformen, um den Einpressflansch besser zu kontaktieren und/oder zu halten. Der Einpressflansch kann radial oder seitlich weiter abstehen als der Anpressflansch. Der Einpressflansch kann breiter sein als der Anpressflansch, also einen größeren Außendurchmesser aufweisen.
Eine Länge des Kontaktrings kann mindestens 40 %, bevorzugt mindestens 50 %, speziell mindestens 60 % der Länge des Befestigungselements betragen, um eine gute mechanische Stabilität zu erreichen. Die Länge kann dabei jeweils entlang der Axialrichtung gemessen sein. Als Obergrenze kann ein Wert von 150 % angesehen werden.
Die konische Anpressfläche am Befestigungselement kann sich von einem distalen Ende zu einem proximalen Ende hin verjüngen. Dies kann automatisch eine Kraft zur Sammelschiene hin erzeugen, wenn das Befestigungselement befestigt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Sammelschienenkontakt ein Konterelement zur Verbindung mit dem Befestigungselement auf. Das Befestigungselement und das Konterelement können komplementäre Verbindungsabschnitte aufweisen, um eine einfache Befestigung aneinander zu gewährleisten. Beispielsweise kann es sich um Schraubgewinde handeln. So kann etwa ein Außengewinde an dem Befestigungselement und ein entsprechendes Innengewinde am Konterelement vorhanden sein. Andere Befestigungsmechanismen sind auch möglich, etwa bajonettartig oder über eine Rastverbindung.
Im montierten Zustand kann die Sammelschiene zwischen dem Kontaktring und dem Konterelement eingeklemmt sein. Dadurch ist sie sicher gehalten. Die Klemmkraft hierfür kann durch die Verbindung zwischen dem Konterelement und dem Befestigungselement erzeugt werden und durch die konischen Anpressflächen mit einer geringen Flächenpressung übertragen werden. Die konischen Anpressflächen haben hierfür vorzugsweise eine möglichst große Fläche und können sich entlang der gesamten Länge des Kontaktrings erstrecken.
Um ein Verdrehen im befestigten Zustand zu verhindern, kann das Konterelement einen radial abstehenden Flansch aufweisen, wobei an einer Frontseite des Flansches Verzahnungselemente vorspringen.
Für ein zumindest temporäres Halten aneinander, zum Beispiel während eines Vormontageschritts, können das Befestigungselement und/oder der Kontaktring mindestens einen Klemmvorsprung zur Verklemmung mit dem jeweils anderen Element aufweisen.
Der Klemmvorsprung kann neben dem Anpressflansch liegen. Dies kann den Vorteil haben, dass das damit erzielte Verklemmen erst im letzten Abschnitt der Montage der beiden Elemente erfolgt.
Der Klemmvorsprung kann als Klemmleiste ausgestaltet sein, um eine große Wirkfläche zu haben. Der Klemmvorsprung kann einen entlang einer Axialrichtung gleichbleibenden Querschnitt aufweisen, damit der Kontaktring einfach entlang der Axialrichtung auf das Befestigungselement aufgeschoben werden kann.
Im montierten Zustand kann ein Klemmvorsprung innerhalb des Einpressflansches liegen. Dadurch kann eine durch den Klemmvorsprung verursachte Verformung des Befestigungselements minimiert und ein Klemmkraft groß sein.
Für eine leichte Montage kann das Befestigungselement ein Schraubgewinde zur Verschraubung mit dem Gegenelement aufweisen. Vorzugsweise ist das Schraubgewinde ein Innengewinde, um es an einer standardisierten Schraube mit einem entsprechenden Außengewinde befestigen zu können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Kontaktring einen Aufnahmekanal für das Befestigungselement auf. Der Aufnahmekanal kann das Befestigungselement führen und halten.
Im montierten Zustand kann das Befestigungselement den Kontaktring durchdringen. Das Befestigungselement kann durch den Aufnahmekanal ragen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung besteht der Kontaktring aus einem elektrisch gut leitenden Material. Beispielsweise kann das Material Kupfer umfassen. Ein solches Material muss nicht notwendigerweise eine hohe mechanische Stabilität haben.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung besteht das Befestigungselement aus einem mechanisch stabilen Material. Beispielsweise kann es Stahl umfassen. Der elektrische Widerstand dieses Materials kann kleiner sein, als der des Materials für den Kontaktring.
Zum Schutz von Bedienern kann der Sammelschienenkontakt eine Berührschutzkappe aufweisen, die zur Anbringung an einem distalen Ende des Befestigungselements ausgestaltet ist. Dadurch kann der Kontakt mit spannungs- oder stromführenden Teilen verhindert sein.
Die Berührschutzkappe kann breiter sein als ein Innendurchmesser des Aufnahmekanals des Kontaktrings. Im aufgesetzten Zustand kann die Berührschutzkappe den Kontaktring dann automatisch gegen ein unbeabsichtigtes Trennen vom Befestigungselement sichern.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Nut-Feder-System zwischen dem Befestigungselement und der Berührschutzkappe vorhanden, um die beiden aneinander zu befestigen.
Die Sammelschiene kann eine Stromschiene sein.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung umfassend eine Sammelschiene und einen in einem Loch in der Sammelschiene angebrachten Sammelschienenkontakt.
Das Loch kann an den Sammelschienenkontakt anpasst sein. Es kann zumindest abschnittsweise komplementär zum Sammelschienenkontakt sein. Insbesondere kann das Loch abschnittsweise zylindrisch sein. Das Loch kann durch Bohren geschaffen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Loch eine Stufenbohrung auf. In eine solche Stufenbohrung, die zwei verschiedene Durchmesser aufweist, kann der Sammelschienenkontakt eingesetzt oder eingepresst werden, bis der Einpressflansch an der Stufe anliegt. Dies erlaubt eine automatisch richtige Positionierung entlang der Tiefe in der Sammelschiene.
Nach einem Einsetzen kann ein Rand des Lochs eingedrückt werden. Beispielsweise kann mit einem Werkzeug Material am Rand des Lochs zur Mitte hin plastisch verformt, etwa verstemmt werden. Dadurch kann der Sammelschienenkontakt gesichert werden. Zum Umformen können übliche Vorrichtungen oder speziell für das Verfahren modifizierte Vorrichtungen verwendet werden. Bei einer solchen Umformung kann zur Verbesserung auch Ultraschall verwendet werden. Ein Werkzeug in einer solchen Vorrichtung kann beim Schritt der plastischen Verformung am Rand des Lochs anliegen. Ein Werkzeug kann beispielsweise als Stößel oder Stift ausgestaltet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Rand durchgängig eingedrückt werden, z. B. entlang 360 Grad um das Loch herum.
In alternativen Ausgestaltungen kann das Loch in der Sammelschiene kein Stufenloch sein, sondern einen entlang der Tiefe gleichbleibenden Durchmesser aufweisen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann der Sammelschienenkontakt in der richtigen Position temporär gehalten sein, beispielsweise von einem Bediener oder einer Maschine oder durch Reibschluss im Loch. In einem folgenden Schritt können dann an beiden Seiten des Lochs die Ränder umgeformt werden, um den Sammelschienenkontakt permanent im Loch zu halten.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausgestaltungen mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die dabei dargestellten vorteilhaften Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind jeweils voneinander unabhängig und können beliebig miteinander kombiniert werden, je nachdem, wie dies im Anwendungsfall notwendig ist.
Es zeigen:

1 eine schematische Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Sammelschienenkontakts;
2 eine schematische Schnittdarstellung des Sammelschienenkontakts aus 1 im zusammengesetzten Zustand;
3 eine schematische Perspektivansicht des Sammelschienenkontakts aus den 1 und 2 beim Einsetzen in eine Sammelschiene;
4 eine schematische Schnittdarstellung des Sammelschienenkontakts aus den 1 bis 3, eingesetzt in die Sammelschiene;
5 eine schematische Schnittdarstellung des Sammelschienenkontakts aus den 1 bis 4, wobei ein Rand des Lochs in der Sammelschiene umgeformt ist;
6 eine schematische Schnittdarstellung des Sammelschienenkontakts aus den 1 bis 2 eingesetzt in eine anders ausgestaltete Sammelschiene;
7 eine schematische, teilweise geschnittene Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Sammelschienenkontakts, montiert an einer Sammelschiene;
8 eine schematische Schnittansicht des Sammelschienenkontakts aus 7;
9 eine schematische, teilweise geschnittene Perspektivansicht des Sammelschienenkontakts aus den 7 und 8 beim Einsetzen in eine Sammelschiene.

In den 1 bis 6 ist eine erste Ausführungsform eines Sammelschienenkontakts 100 gezeigt. Er dient dazu, zwischen einer Sammelschiene 50 und einem nicht näher dargestellten Gegenelement eine sichere elektrische Verbindung herzustellen. Die Sammelschiene 50 kann zum Beispiel Teil eines elektrischen Antriebes in einem Fahrzeug sein. Dazu kann es notwendig sein, hohe Ströme und/oder Spannungen übertragen zu können. Der Sammelschienenkontakt 100 soll deshalb einen geringen Übergangswiderstand zur Sammelschiene 50 ermöglichen.
Um dies zu erreichen, umfasst der Sammelschienenkontakt 100 einen Kontaktring 10, der vorzugsweise aus einem elektrisch gut leitenden Material besteht, beispielsweise Kupfer und dadurch eine gute Leitfähigkeit ermöglicht.
Zur Kontaktierung des Gegenelements weist der Kontaktring 10 an einem distalen Ende 19 eine Kontaktfläche 12 auf. In dem gezeigten Beispiel ist die Kontaktfläche 12 kreisringförmig und verläuft senkrecht zu einer Verbindungsrichtung V, entlang der der Sammelschienenkontakt 100 mit dem Gegenelement verbunden wird. Die an dem distalen Ende 19 gelegene Kontaktfläche 12 liegt an einer Vorderfläche eines rohrförmigen Abschnitts 14 des Kontaktrings 10.
An einem proximalen Ende 18 des Kontaktrings 10, dass im montierten Zustand der Sammelschiene 50 zugeordnet ist, ist ein Einpressflansch 16 vorhanden. Der Einpressflansch 16 steht radial vom Rest des Kontaktrings 10 ab. Der Einpressflansch 16 überragt den rohrförmigen Abschnitt 14 also in einer Radialrichtung R, die senkrecht zu einer Axialrichtung A verläuft. Der Einpressflansch 16 steht entlang des gesamten Umfangs um die Axialrichtung A von dem rohrförmigen Abschnitt 14 ab. Er verläuft entlang des gesamten Umfangs des Kontaktrings 10 durchgängig.
Der Einpressflansch 16 weist eine radial nach außen weisende, zylindrische Kontaktfläche 13 auf. Diese Kontaktfläche 13 stellt im eingesetzten oder eingepressten Zustand eine gute elektrische Verbindung zur Sammelschiene 50 her. Die Kontaktfläche 13 ist an jeder Stelle senkrecht zur Radialrichtung R und parallel zur Axialrichtung A. Der Einpressflansch 16 umfasst ferner eine Vorderfläche 89 und eine dazu parallele Rückfläche 88, die sich jeweils senkrecht zur Axialrichtung A und zur Kontaktfläche 13 erstrecken. Der Einpressflansch 16 hat folglich einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt, wenn die Querschnittsebene die Axialrichtung A und die Radialrichtung R umfasst.
Die zylindrische Kontaktfläche 13 liegt an einer Außenseite des Kontaktrings 10 und stellt die am weitesten außen liegende Fläche des Kontaktrings 10 in der Radialrichtung R dar.
Im Bereich des Einpressflansches 16 ist der Außendurchmesser des Kontaktrings 10 gegenüber dem rohrförmigen Abschnitt 14 deutlich vergrößert. Er kann zum Beispiel um 5, 10 oder 20 Prozent größer sein als am Rest des Kontaktrings 10. Um den leitenden, rohrförmigen Abschnitt 14 nicht zu klein werden zu lassen und immer noch ausreichend Ströme übertragen zu können, kann ein Wert von 50 Prozent als Maximum angesehen werden.
In dem dargestellten Beispiel ist an der Außendurchmesser 76 des Einpressflansches 16 etwa 25 Prozent größer als der Außendurchmesser 74 des rohrförmigen Abschnitts 14. Die Außendurchmesser 74, 76 werden dabei jeweils entlang der Radialrichtung R gemessen.
Um den Sammelschienenkontakt 100 mechanisch gut an dem Gegenelement befestigen zu können, weist er ein Befestigungselement 20 auf. Das Befestigungselement 20 besteht aus einem mechanisch stabilen Material, zum Beispiel Stahl. Das Befestigungselement 20 ist so ausgestaltet, dass es den Kontaktring 10 entlang der Verbindungsrichtung V zum Gegenelement hin presst. Dadurch entsteht eine elektrisch gut leitende Verbindung zwischen der Kontaktfläche 12 am distalen Ende 19 und einer entsprechenden Gegenkontaktfläche am Gegenelement. Das Gegenelement kann beispielsweise ebenfalls einen Kontaktring aufweisen.
Das Befestigungselement 20 weist einen Anpressflansch 24 auf, der an einem proximalen Ende 28 des Befestigungselements 20 radial vorspringt. Ein Außendurchmesser 78 des Einpressflansches 24 ist kleiner als der Außendurchmesser 76 des Einpressflansches 16, um nach dem Einsetzen des Sammelschienenkontakts 100 in die Sammelschiene 50 einen Rand 57 eines Lochs 51 in der Sammelschiene 50 so umformen zu können, dass er den Kontaktring 10 hintergreift. In dem gezeigten Beispiel entspricht der Außendurchmesser 78 des Einpressflansches 24 etwa dem Außendurchmesser 74 des rohrförmigen Abschnitts 14, um eine gute Kraftübertragung entlang der Axialrichtung A zu ermöglichen.
Der Anpressflansch 24 und der Einpressflansch 16 sind in dem Bereich, in dem sie im montierten Zustand aneinander anliegen, etwa komplementär ausgestaltet, um eine gute Kraftübertragung zu erlauben. Die entsprechenden Flächen sind in dem gezeigten Beispiel jeweils eben und senkrecht zur Verbindungsrichtung V.
Im montierten Zustand durchdringt das Befestigungselement 20 den Kontaktring 10. Das Befestigungselement 20 ist dann in einem Aufnahmekanal 11, der entlang der Axialrichtung A verläuft, aufgenommen.
Eine entlang der Axialrichtung A gemessene Länge 81 des Kontaktrings 10 entspricht etwa 70 Prozent der ebenfalls in der Axialrichtung A gemessenen Länge 72 des Befestigungselements 20. Dadurch ist eine gute mechanische Verbindung erreicht.
Das Befestigungselement 20 weist neben dem Anpressflansch 24 gelegene Klemmvorsprünge 91 auf, die dazu dienen, das Befestigungselement 20 mit den Kontaktring 10 zumindest temporär zu verklemmen. Die Klemmvorsprünge 91 sind als Klemmleisten ausgestaltet, die sich von dem Anpressflansch 24 weg entlang der Verbindungsrichtung V erstrecken. Sie sind entlang eines Umfangs gleichmäßig an dem Befestigungselement 20 verteilt. Im montierten Zustand befinden sich die Klemmvorsprünge 91 innerhalb des Einpressflansches 16. Dadurch kann die Klemmkraft hoch sein, ohne zu Verformungen zu führen.
Um das Befestigungselement 20 sicher an dem Gegenelement befestigen zu können, weist es ein Schraubgewinde in Form eines Innengewindes 21 auf. Das Innengewinde 21 ist an einem proximalen Ende 29 des Befestigungselements 20 gelegen und erstreckt sich etwa bis zur Hälfte des Befestigungselements 20 entlang der Verbindungsrichtung V.
Der Sammelschienenkontakt 100 verfügt ferner über eine Berührschutzkappe 30 aus einem elektrisch isolierenden Material. Eine Feder 31 in Form eines nach innen vorspringenden Kragens an der Berührschutzkappe 30 greift in eine entsprechende umlaufende Nut 23 an dem distalen Ende 29 des Befestigungselements 20 ein, um die Berührschutzkappe 30 zu sichern. Um ferner zu verhindern, dass der Kontaktring 10 von dem Befestigungselement 20 herunterfällt, ist ein Außendurchmesser 73 der Berührschutzkappe 30 etwas größer als ein Innendurchmesser, also eine innere lichte Weite 71 des Aufnahmekanals 11 des Kontaktrings 10.
In den 2, 3, 4 und 5 sind verschiedene Schritte eines Verfahrens gezeigt.
Nachdem das Befestigungselement 20 in den Kontaktring 10 eingesetzt und optional die Berührschutzkappe 30 angebracht wurde, wird der so entstandene Sammelschienenkontakt 100 entlang einer Einsetzrichtung E in ein Loch 51 in der Sammelschiene 50 eingesetzt. Die Einsetzrichtung E verläuft hier parallel zur Verbindungsrichtung V, entlang der der Sammelschienenkontakt 100 später mit dem Gegenelement verbunden wird. Der Einpressflansch 16 wird dabei in das Loch 51 eingepresst, das zumindest in dem oberen Abschnitt einen Durchmesser aufweist, der etwa dem Außendurchmesser 76 entspricht oder geringfügig kleiner ist. Durch das Einpressen entsteht ein guter mechanischer und elektrischer Kontakt insbesondere im Bereich der Kontaktfläche 13, die im montierten Zustand an einer Gegenpressfläche 56 im Loch anliegt.
In dem in den 3, 4 und 5 gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem Loch 51 in der Sammelschiene 50 um ein Stufenloch 52, das entlang der Einsetzrichtung E zwei verschiedene Innendurchmesser aufweist. Dies bewirkt eine automatische Positionierung des Sammelschienenkontakts 100, da dieser lediglich so weit eingeführt werden kann, bis er an einer Stufenfläche 55 anschlägt. In dieser Position ist die Rückfläche 88 automatisch richtig positioniert. Ein Rand 57 des Lochs 51 kann dann so auf die Rückfläche 88 umgeformt werden, dass eine dadurch gebildete Wulst 58 den Kontaktring 10 im Bereich des Einpressflansches 16 hintergreift und dadurch sichert. Der Rand 57 kann zum Beispiel durch Verstemmen umgeformt oder verformt werden. Durch das Umformen wird ein Innendurchmesser des Lochs 51 zumindest im Bereich des Rands 57 verkleinert. Insbesondere wird ein Öffnungsdurchmesser des Lochs 57 durch das Umformen verkleinert.
In 6 ist eine weitere Ausgestaltung einer Anordnung 200 umfassend einen Sammelschienenkontakt 100 und eine Sammelschiene 50 gezeigt. Der Sammelschienenkontakt 100 in diesem Beispiel entspricht dem aus den 1 bis 5. Die Sammelschiene 50 ist jedoch anders ausgestaltet. Anstatt eines Stufenlochs 52 ist hier ein Loch 51 mit einem gleichbleibenden Innendurchmesser vorhanden. Bei einer solchen Ausgestaltung werden die Ränder 57 an beiden Seiten des Lochs 51 nach dem Einpressen oder Einsetzen des Sammelschienenkontakts 100 umgeformt. Der Sammelschienenkontakt 100 wird dadurch an beiden Seiten von einer entsprechenden Wulst 58 gehalten. Eine solche Ausgestaltung kann leichter in der Fertigung sein.
Ein Vorteil der Ausgestaltung gemäß der 1 bis 6 kann insbesondere darin gesehen werden, dass die Kontaktfläche 13, durch die ein großer Teil des Stromes fließt, außerhalb eines Kraftflusses für die mechanische Befestigung liegt. Auch ist dadurch die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktring 10 und der Sammelschiene 50 an der Kontaktfläche 13 weitgehend unabhängig von der Verbindungskraft zwischen dem Befestigungselement 20 und dem Gegenelement.
In den 7 bis 9 ist eine weitere Ausgestaltung eines Sammelschienenkontakts 100 gezeigt. Er entspricht in vielen Teilen der Ausführungsform der 1 bis 6. Im Folgenden wird daher hauptsächlich auf die Unterschiede eingegangen.
Der Sammelschienenkontakt 100 umfasst wieder einen Kontaktring 10, der an einem distalen Ende 19 eine Kontaktfläche 12 zur Kontaktierung eines Gegenelements aufweist. Der Kontaktring 10 ist wieder aus einem elektrisch gut leitenden Material, beispielsweise Kupfer und steht im montierten Zustand an einer rückwärtigen Kontaktfläche 17 in elektrischem Kontakt mit der Sammelschiene 50. An der Verbindungsstelle muss keine stoffschlüssige Verbindung vorhanden sein, wie sie beispielsweise durch Löten oder Schweißen entstehen würde.
Zur mechanischen Befestigung an dem Gegenelement umfasst der Sammelschienenkontakt 100 wieder ein Befestigungselement 20 aus einem mechanisch stabilen Material, etwa Stahl. Das Befestigungselement 20 erstreckt sich in einem Aufnahmekanal 11 durch den Kontaktring 12 und durch das Loch 51 in der Sammelschiene 50. Um den Sammelschienenkontakt 100 an der Sammelschiene 50 zu sichem, ist auf der anderen Seite der Sammelschiene 50 ein Konterelement 40 vorhanden, das mit seinem Innengewinde 41 in ein Außengewinde 22 des Befestigungselements 20 eingreift. Durch Verdrehen des Konterelements 40 gegenüber dem Befestigungselement 20 kann das Befestigungselement 20 zum Konterelement 40 hin gezogen werden. Aufgrund von konisch verlaufenden Anpressflächen 15, 25 am Kontaktring 10 bzw. am Befestigungselement 20 entsteht automatisch ein guter mechanischer Kontakt zwischen dem Kontaktring 10 und dem Befestigungselement 20 mit einer hohen Kontaktkraft 35 und einer ausreichend niedrigen Flächenpressung, um den Kontaktring 10 nicht zu verformen. Ferner wird der Kontaktring 10 automatisch gegen die Sammelschiene 50 gepresst, sodass auch im Bereich der rückwärtigen Kontaktfläche 17 eine hohe Kontaktkraft wirkt.
Die Anpressflächen 15, 25 erstrecken sich über ca. 50 Prozent der Länge 82 des Befestigungselements 20 und über die gesamte Länge 81 des Kontaktrings 10, wobei die Länge 81, 82 jeweils entlang der Verbindungsrichtung V gemessen wird.
Im Bereich der Anpressflächen 25 verjüngt sich das Befestigungselement 20 entgegen der Verbindungsrichtung V, d.h. von einem distalen Ende 28 zu einem proximalen Ende 29. Ein Außendurchmesser 77 des Befestigungselements 20 sowie eine innere lichte Weite 71 des Aufnahmekanals 11 verkleinern sich entgegen der Verbindungsrichtung V.
Die Anpressflächen 15 des Kontaktrings 10 sind komplementär zu den Anpressflächen 25 des Befestigungselements 25. Insbesondere ist ein Öffnungswinkel des Konus der Anpressflächen 15, 25 gleich, sodass sie flächig aufeinander liegen können.
In 9 ist ein Schritt eines Verfahrens gezeigt. Nachdem das Befestigungselement 20 in den Kontaktring eingesetzt wurde, wird es in dem gezeigten Schritt entlang einer Einsteckrichtung E, die in diesem Fall entgegengesetzt zur Verbindungsrichtung V verläuft, in die Sammelschiene 50 eingesetzt. Ein Teil des Befestigungselements 20 wird durch das Loch 51 gesteckt und ragt anschließend auf der anderen Seite der Sammelschiene 50 hervor. Dort wird es mit dem Konterelement 40 durch eine Schraubbewegung verbunden. Dadurch wird die Sammelschiene 50 zwischen dem Konterelement 40 und dem Kontaktring 10 eingeklemmt.
Um ein Verdrehen des Konterelements 40 gegenüber der Sammelschiene 50 zu verhindern, ist ein radial abstehender Flansch 42 an dem Konterelement 40 vorhanden, an dessen Frontseite 49 Verzahnungselemente 43 in Richtung zur Sammelschiene 50 hin vorspringen. In der gezeigten Ausführungsform sind eine Vielzahl von Verzahnungselementen 43 vorhanden, die entlang des Umfangs gleichmäßig verteilt sind. Die Verzahnungselemente 43 können auch nur entlang einer Rotationsrichtung wirken, etwa entgegen der Rotationsrichtung, mit der das Befestigungselement 20 und das Konterelement 40 aneinander befestigt werden. Dadurch kann ein Lösen der Verbindung verhindert oder erschwert sein. Dies kann etwa durch rampen- oder keilförmige Verzahnungselemente 43 geschehen.
Der Sammelschienenkontakt 100 weist wieder eine Berührschutzkappe 30 auf, die über eine Feder 31, die in eine Nut 23 an dem distalen Ende 29 des Befestigungselements 20 eingreift, gesichert ist. Die Berührschutzkappe 30 verhindert wieder, dass ein Benutzer an spannungsführende Teile kommt.
Die Anordnung 200 kann ferner weitere Berührschutzelemente aufweisen, die beispielsweise um den Kontaktring 10 und/oder um die Sammelschiene 50 herum angeordnet sind, beispielsweise als durchgehende Verkleidung aus einem elektrisch isolierenden Material.
Anders als die Ausführungsform aus den 1 bis 6 hat das Befestigungselement 20 an seinem proximalen Ende 28 ein Außengewinde 22, um das Loch 51 in der Sammelschiene 50 möglichst klein halten zu können.
Bezugszeichenliste

10: Kontaktring
11: Aufnahmekanal
12: Kontaktfläche
13: Kontaktfläche
14: rohrförmiger Abschnitt
15: Anpressfläche
16: Einpressflansch
17: Kontaktfläche
18: proximales Ende
19: distales Ende
20: Befestigungselement
21: Innengewinde
22: Außengewinde
23: Nut
24: Anpressflansch
25: Anpressfläche
28: proximales Ende
29: distales Ende
30: Berührschutzkappe
31: Feder
35: Kontaktkraft
40: Konterelement
41: Innengewinde
42: Flansch
43: Verzahnungselement
49: Frontseite
50: Sammelschiene
51: Loch
52: Stufenloch
55: Stufenfläche
56: Gegenpressfläche
57: Rand
58: Wulst
71: innere lichte Weite Aufnahmekanal
73: Außendurchmesser Berührschutzkappe
74: Außendurchmesser rohrförmiger Abschnitt
76: Außendurchmesser Einpressflansch
77: Außendurchmesser Befestigungselement
78: Außendurchmesser Anpressflansch
79: Innendurchmesser Loch
81: Länge Kontaktring
82: Länge Befestigungselement
88: Rückfläche
89: Vorderfläche
91: Klemmvorsprung
100: Sammelschienenkontakt
200: Anordnung
E: Einsetzrichtung
A: Axialrichtung
R: Radialrichtung
V: Verbindungsrichtung

Claims

Sammelschienenkontakt (100) zur Anbringung an einer Sammelschiene (50), umfassend einen Kontaktring (10) mit einer an einem distalen Ende (19) gelegenen Kontaktfläche (12) zur elektrischen Kontaktierung und ein Befestigungselement (20) zur mechanischen Befestigung, wobei der Kontaktring (10) einen radial abstehenden Einpressflansch (16) mit einer radial nach außen weisenden, zylindrischen Kontaktfläche (13) aufweist.
Sammelschienenkontakt (100) nach Anspruch 1, wobei der Einpressflansch (16) einen rechtwinkligen radialen Querschnitt aufweist.
Sammelschienenkontakt (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Befestigungselement (20) einen Anpressflansch (24) aufweist, der dazu ausgestaltet ist, den Kontaktring (10) zu einem Gegenkontakt hin zu pressen.
Sammelschienenkontakt (100) zur Anbringung an einer Sammelschiene (50), umfassend einen Kontaktring (10) mit einer an einem distalen Ende (19) gelegenen Kontaktfläche (12) zur elektrischen Kontaktierung und einem Befestigungselement (20) zur mechanischen Befestigung, wobei das Befestigungselement (20) und der Kontaktring (10) zueinander komplementäre, sich entgegen einer Verbindungsrichtung (V) verjüngende Anpressflächen (15, 25) aufweisen.
Sammelschienenkontakt (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Sammelschienenkontakt (100) ein Konterelement (40) zur Verbindung mit dem Befestigungselement (20) aufweist.
Sammelschienenkontakt (100) nach Anspruch 5, wobei das Konterelement (40) einen radial abstehenden Flansch (42) aufweist, wobei an einer Frontseite (49) des Flansches (42) Verzahnungselemente (43) vorspringen.
Sammelschienenkontakt (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Befestigungselement (20) und/oder der Kontaktring 10 mindestens einen Klemmvorsprung (91) zur Verklemmung mit dem jeweils anderen Element (10, 20) aufweisen.
Sammelschienenkontakt (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Befestigungselement (20) ein Schraubgewinde zur Verschraubung mit dem Gegenelement aufweist.
Sammelschienenkontakt (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kontaktring (10) einen Aufnahmekanal (11) für das Befestigungselement (20) aufweist.
Sammelschienenkontakt (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Sammelschienenkontakt (100) eine Berührschutzkappe (30) aufweist, die zur Anbringung an einem distalen Ende (29) des Befestigungselements (20) ausgestaltet ist.
Anordnung (200) umfassend eine Sammelschiene (50) und einen in einem Loch (51) in der Sammelschiene (50) angebrachten Sammelschienenkontakt (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Anordnung (200) nach Anspruch 11, wobei das Loch (51) eine Stufenbohrung aufweist.
Anordnung (200) nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Rand (57) des Lochs (51) eingedrückt ist.
Verfahren zur Befestigung eines Sammelschienenkontakts (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5 bis 10 an einer Sammelschiene (50), wobei der Einpressflansch (16) in ein Loch (51) in der Sammelschiene (50) eingebracht wird und anschließend ein Rand (57) des Lochs (51) durch Umformen verkleinert wird.
Verfahren zur Befestigung eines Sammelschienenkontaktes (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 an einer Sammelschiene (50), wobei das Befestigungselement (20) in den Kontaktring (10) eingesetzt wird, das Befestigungselement (20) durch ein Loch (51) in der Sammelschiene (50) gesteckt wird und anschließend die Sammelschiene (50) durch Befestigung eines Konterelements (40) an dem Befestigungselement (20) zwischen dem Konterelement (40) und dem Kontaktring (10) eingeklemmt wird.