DE10208704A1

DE10208704A1 - Kontaktanordnung mit zueinander längsbeweglich geführten Kontaktstücken und Rollenkontakt zur Kontaktgabe in einer solchen Kontaktanordnung

Info

Publication number: DE10208704A1
Application number: DE10208704A
Authority: DE
Inventors: Rainer Poth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: WO2003073561A1; HK1076543A1; EP1479135A1; US20050106900A1; CN1623255A; CN100355157C; DE10208704B4; US7114955B2

Abstract

Um bei einer Kontaktanordnung (1) mit wenigstens einem Außenkontaktstück (3) und wenigstens einem Innenkontaktstück (5), die zueinander längsbeweglich geführt sind, sowie mit einem Kontaktrollen (7) aufweisenden Rollenkontakt (2), der zur elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Innenkontaktstück (5) und dem Außenkontaktstück (3) angeordnet ist, die Konstruktion zu vereinfachen und die Kompaktheit zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass das oder wenigstens eines der Außenkontaktstücke (3) eine Ausnehmung (4) mit einer im Querschnitt konkaven Begrenzungswandung aufweist, in der der Rollenkontakt (2) zur Stromübertragung wenigstens teilweise angeordnet ist. Ferner wird ein Rollenkontakt (2) für eine solche Kontaktanordnung vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung mit wenigstens einem Außenkontaktstück und wenigstens einem Innenkontaktstück, die zueinander längsbeweglich geführt sind, sowie mit einem Kontaktrollen aufweisenden Rollenkontakt, der zur elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Innenkontaktstück und dem Außenkontaktstück angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft ferner einen Rollenkontakt zur Kontaktgabe zwischen wenigstens einem Außenkontaktstück und wenigstens einem Innenkontaktstück, die zueinander in einer Verschiebungsrichtung beweglich geführt sind, wobei der Rollenkontakt über wenigstens eine Kontaktrolle verfügt, die an dem oder an einem der Außenkontaktstücke und an dem oder an einem der Innenkontaktstücke anliegende und diese elektrisch leitend miteinander verbindende Rollkörper, wenigstens ein Federelement zur Bereitstellung der notwendigen Andruckkraft der Rollkörper und eine Drehachse aufweist.
Eine solche Kontaktanordnung und ein solcher Rollenkontakt sind aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 93 00 421.4 bereits bekannt. Der vorbekannte Rollenkontakt weist Kontaktrollen auf, die beidseitig eines in seiner Längsrichtung beweglichen Kontaktbolzens zwischen zwei ortsfesten Kontaktbolzen angeordnet sind, wobei jede Kontaktrolle mit zwei kegelstumpfförmigen Rollkörpern einerseits an dem beweglichen Kontaktbolzen und andererseits an einem der ortsfesten Kontaktbolzen anliegt. Zur längsbeweglichen Führung des beweglichen Kontaktbolzens sind die Rollkörper frei drehbar auf einer Drehachse angeordnet, die an ihren Enden zwei Endflansche aufweist. Weiterhin sind zwei vorgespannte Schraubenfedern vorgesehen, die einerseits an den Endflanschen und andererseits an den Rollkörpern abgestützt sind, wodurch eine zur Kontaktgabe notwendige Andruckkraft der Rollkörper an die Kontaktbolzen bereitgestellt wird. Die Rollkörper sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, so dass die Kontaktbolzen elektrisch miteinander verbunden sind. Die vorbekannte Kontaktanordnung besteht aus den Kontaktstücken sowie den paarweise angeordneten Kontaktrollen.
Der vorbekannten Kontaktanordnung haftet der Nachteil an, dass zur Abschirmung der Kontaktstelle zwischen Rollenkontakt und Kontaktbolzen im Hinblick auf den entstehenden Abrieb sowie aus Sicherheitsgründen unabdingbare zusätzliche Abschirmelemente benötigt werden. Dies verteuert den Aufbau leitungselektronischer Baugruppen und führt zu aufwendigen Anlagen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kontaktanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die in ihrer Konstruktion einfach und kompakt ist.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Rollenkontakt der eingangs genannten Art bereitzustellen, die in einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung einsetzbar ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe ausgehende von der eingangs genannten Kontaktanordnung dadurch, dass das oder wenigstens eines der Außenkontaktstücke eine Ausnehmung mit einer im Querschnitt konkaven Begrenzungswandung aufweist, in der der Rollenkontakt zur Stromübertragung wenigstens teilweise angeordnet sind.
Die Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Rollenkontakt dadurch, dass das Federelement eine Druckfeder ist, die zwischen den Rollkörpern angeordnet ist.
Aufgrund der Anordnung des Federelementes zwischen den Rollkörpern werden die Rollkörper nicht mehr wie im Stand der Technik von außen nach innen gedrückt, sondern umgekehrt von innen nach außen. Aufgrund dieser konstruktiven Maßnahme ist es nunmehr möglich, die Rollenkontakte im Innenbereich eines im Querschnitt wenigstens teilweise konkav ausgestalteten Außenkontaktstückes einzusetzen. In diesen kann auch das Innenkontaktstück wenigstens teilweise hineinragen. Das Federelement drückt die Rollenkörper daher einerseits gegen die konkave Innenwandung der Ausnehmung des Außenkontaktstückes und andererseits gegen die Außenoberfläche des Innenkontaktstückes. Dabei ist die Kontaktanordnung durch die sich einstellende Kapselung durch das Außenkontaktstück nach außen abgeschirmt. Erfindungsgemäß entfällt somit eine zusätzlich vorzunehmende Abschirmung der gesamten Kontaktanordnung, wodurch die Herstellung, Konstruktion und Kompaktheit der gesamten Anlage verbessert ist.
Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung ist das Außenkontaktstück ein feststehendes Kontaktrohr, in dem das Innenkontaktstück als längsbeweglich geführter Kontaktbolzen angeordnet ist. Bei dieser Weiterentwicklung ist die Ausnehmung somit das Innere eines hohlzylindrischen und somit konkaven Kontaktrohres. Die konkave Innenwandung oder Begrenzungswandung des Außenkontaktstückes ist bei dieser Weiterentwicklung umfänglich geschlossen, wodurch die Kapselung oder Abschirmung der Kontaktanordnung weiter verbessert ist.
Bei einer diesbezüglichen Weiterentwicklung weist der Kontaktbolzen an einander gegenüberliegenden Seiten Längsnuten auf, die im Querschnitt konkav und jeweils zur Aufnahme von Kontaktrollen vorgesehen sind. Durch eine solche ebenfalls konkave Ausgestaltung des Innenkontaktstückes überstreichen Kontaktflächen der Rollkörper bei einer vollständigen Umdrehung der Rollkörper sowohl Kontaktflächen des Außenkontaktstückes als auch Kontaktflächen des Innenkontaktstückes. Ein sonst notwendiger Querversatz dieser Kontaktflächen entfällt bei dieser Weiterentwicklung, wodurch die Kontaktflächen insgesamt vergrößert sind.
Abweichend dazu ist das Außenkontaktstück ein feststehendes Kontaktrohr, in dem das Innenkontaktstück längsbeweglich geführt ist, wobei das Innenkontaktstück eine im Querschnitt sternförmige Kontur aufweist, so dass zwischen dem Innenkontaktstück und dem Kontaktrohr Teilbereiche begrenzt sind, in denen die Kontaktrollen angeordnet sind. Bei dieser zweckmäßigen Weiterentwicklung sind wenigstens drei Teilbereiche umfänglich um das längsbewegliche Innenkontaktstück angeordnet, wodurch einmal die Führung dieses Kontaktstückes verbessert ist. Darüber hinaus wird jedoch auch die Kontaktfläche zwischen den Rollenkontakten und den Kontaktstücken vergrößert, wodurch die Erwärmung der Kontaktanordnung verringert wird.
Bei einer diesbezüglichen Weiterentwicklung weisen die Längsnuten im Querschnitt eine Krümmung auf, deren Radius gleich dem Radius des Kontaktrohres ist. Durch diese konstruktive Maßnahme sind im Querschnitt zueinander versetzte Kontaktflächen auf den Kontaktrollen vermieden.
Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Rollenkontaktes sind die Rollkörper kalottenförmig ausgestaltet, so dass es möglich ist, Innenkontaktstücke zum Einsatz zu bringen, die in ihrer Kontur im Querschnitt sternförmig ausgebildet sind und wenigstens drei Teilbereiche innerhalb eines Kontaktrohres begrenzen.
Abweichend davon können die Rollkörper kegelstumpfförmig ausgestaltet sein. Diese zweckmäßige Weiterentwicklung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Innenkontaktstück als zylinderförmiger Kontaktbolzen ausgebildet ist und an seinen beiden Seiten im Querschnitt runde Längsnuten aufweist, die jeweils zur Aufnahme des Rollenkontaktes vorgesehen sind.
Der erfindungsgemäße Rollenkontakt kann aus einer Kontaktrolle oder aus mehreren Kontaktrollen zusammengesetzt sein, die über ein Verbindungsmittel miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungsmittel die Rollfähigkeit der Rollkörper nicht beeinflusst.
Erfindungsgemäß können beliebige Druckfedern verwendet werden. Nur beispielhaft seien Schraubenfedern, Spiralfedern, Tellerfedern, Elastomerfedern oder Gasfedern genannt.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnungen. Es zeigen
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung mit einem erfindungsgemäßen Rollenkontakt in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 die Kontaktanordnung und den Rollenkontakt gemäß Fig. 1 in einer teilweise quer geschnittenen Ansicht,
Fig. 3 ein abweichendes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung und des erfindungsgemäßen Rollenkontaktes und
Fig. 4 eine teilweise quer geschnittene Stirnansicht der Kontaktanordnung und des Rollenkontaktes gemäß Fig. 4.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1 unter Verwendung von erfindungsgemäßen Rollenkontakten 2 in perspektivischer Darstellung, wobei ein ortsfestes äußeres Leitungsrohr 3 transparent dargestellt ist, um auch in dessen Innern verdeckt angeordnete Bauteile verdeutlichen zu können.
Die Kontaktanordnung 1 besteht aus dem ortsfesten Leitungsrohr 3 als Außenkontaktstück sowie einem in eine Ausnehmung 4 des Leitungsrohres 3 hineinragenden längsbeweglich geführten Kontaktbolzen 5 als Innenkontaktstück. An dem Leitungsrohr 3 und dem Kontaktbolzen 5 sind jeweils Rollkörper 6 des aus mehreren Kontaktrollen 7 zusammengesetzten Rollenkontaktes 2 abgestützt. Die Kontaktrollen 7 sind über ein Verbindungsmittel 8 fest miteinander verbunden. Dieses greift zweckmäßigerweise an den später noch genauer beschriebenen Drehachsen an und ist mit diesen drehfest verbunden. Bei einer solchen Ausgestaltung weist jede Kontaktrolle 7 zwei Druckfedern 9 auf, die jeweils an dem Verbindungsmittel 8 und an dem Rollenkörper 6 abgestützt sind.
Zur Aufnahme der Rollenkontakte 2 verfügt der Kontaktbolzen 5 über Längsnuten 10, die im Querschnitt eine Krümmung aufweisen.
Um ein Herabgleiten der Rollenkontakte 2 von dem Kontaktbolzen 5 zu verhindern, ist an dessen Ende ein abschließender Begrenzungsflansch 11 vorgesehen.
Fig. 2 zeigt die Kontaktanordnung 1 sowie die Rollenkontakte 2 gemäß Fig. 1 in einer quer geschnittenen Stirnansicht. In dieser Darstellung ist erkennbar, dass die Rollkörper 6 der Kontaktrollen 7 kegelstumpfförmig ausgebildet sind und eine abgeflachte kontaktfreie Spitze aufweisen. Die Längsnut 10 des Kontaktbolzens 5 weist eine Krümmung auf. Sie begrenzt mit anderen Worten ein Kreissegment, wobei der Radius dieses Kreissegments oder dieser Krümmung dem Radius der Einhüllenden der kegelstumpfförmigen Rollkörper 6 und damit dem Innenradius des Leitungsrohres 3 im Wesentlichen entspricht.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 1 mit den erfindungsgemäßen Rollenkontakten 2 in perspektivischer Darstellung. Das hier gezeigte Innenkontaktstück 5 ist nicht mehr zylinderförmig ausgestaltet, sondern weist eine im Querschnitt sternförmige Kontur sowie eine mittlere Durchgangsöffnung 12 auf, die zur Anbindung von Verlängerungsmitteln wie Verbindungsstangen oder dergleichen vorgesehen ist. Genauer betrachtet weist das Innenkontaktstück 5 Stege 13 auf, die miteinander einen Winkel von 60° aufspannen. Dabei gehen die Stege 13 bogenförmig ineinander über, wobei sie Längsnuten 10 begrenzen. Die Längsnuten 10 sind somit im Querschnitt gekrümmt, wobei der Radius dieser Krümmung an die Kontur der kalottenförmig ausgestalteten Rollkörper 6 der Kontaktrollen 7 angepasst ist. Durch die dreifache Abstützung und Führung des in seiner Längsrichtung beweglichen Innenkontaktstück 5 in der Ausnehmung 4 des Leitungsrohres 3 ist die Stabilität der Kontaktanordnung 1 erhöht.
Fig. 4 zeigt die Kontaktanordnung 1 gemäß Fig. 3 in einer teilweise geschnittenen Stirnansicht. Insbesondere in dieser Ansicht ist erkennbar, dass die Rollkörper 6 lose auf starre Drehachsen 14 aufgeschoben sind, so dass die aus in Reihe angeordnete Tellerfedern 9 bestehende Druckfeder die Rollkörper 6 gegen die Innenwandung des Leitungsrohres 3 und das in der Ausnehmung 4 angeordnete Innenkontaktstück 5 drückt.
Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, an der Drehachse 14 Sicherungsflansche vorzusehen, die in zweckmäßig eingerichtete und figürlich nicht dargestellte Ausnehmungen der Rollkörper 6 eingreifen, so dass einerseits ein Auseinanderfallen einer Kontaktrolle 7 beim Herausnehmen aus dem Leitungsrohr verhindert, andererseits eine zur Druckerzeugung ausreichend große Verschiebung der Rollkörper 6 auf der Drehachse 14 gewährleistet ist.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wurde auf ein Verbindungsmittel verzichtet. Die in Reihe angeordneten Tellerfedern bilden lediglich eine Druckfeder 9 aus. Bezugszeichenliste 1 Kontaktanordnung
2 Rollenkontakte
3 Leitungsrohr
4 Ausnehmung
5 Innenkontaktstück, Kontaktbolzen
6 Rollkörper
7 Kontaktrolle
8 Verbindungsmittel
9 Druckfeder
10 Längsnut
11 Begrenzungsflansch
12 Durchgangsöffnung
13 Steg
14 Drehachse

Claims

1. Kontaktanordnung (1) mit wenigstens einem Außenkontaktstück (3) und wenigstens einem Innenkontaktstück (5), die zueinander längsbeweglich geführt sind, sowie mit einem Kontaktrollen (7) aufweisenden Rollenkontakt (2), der zur elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Innenkontaktstück (5) und dem Außenkontaktstück (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das oder wenigstens eines der Außenkontaktstücke (3) eine Ausnehmung (4) mit einer im Querschnitt konkaven Begrenzungswandung aufweist, in der Rollenkontakt (2) zur Stromübertragung wenigstens teilweise angeordnet sind.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenkontaktstück (3) ein feststehendes Kontaktrohr (3) ist, in dem das Innenkontaktstück als längsbeweglich geführter Kontaktbolzen (5) angeordnet ist.

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbolzen (5) an einander gegenüberliegenden Seiten Längsnuten (10) aufweist, die im Querschnitt konkav und jeweils zur Aufnahme von Kontaktrollen (7) vorgesehen sind.

4. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenkontaktstück ein feststehendes Kontaktrohr (3) ist, in dem das Innenkontaktstück (5) längsbeweglich geführt ist, wobei das Innenkontaktstück (5) eine im Querschnitt sternförmige Kontur aufweist, so dass zwischen dem Innenkontaktstück (5) und dem Kontaktrohr (3) Teilbereiche begrenzt sind, in denen Kontaktrollen (7) angeordnet sind.

5. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Längsnut (10) im Querschnitt eine Krümmung aufweist, deren Radius gleich einem Innenradius des Kontaktrohres (3) ist.

6. Rollenkontakt (2) zur Kontaktgabe zwischen wenigstens einem Außenkontaktstück (3) und wenigstens einem Innenkontaktstück (5), die zueinander in einer Verschiebungsrichtung beweglich geführt sind, wobei der Rollenkontakt (2) über wenigstens eine Kontaktrolle (7) verfügt, die an dem oder an einem der Außenkontaktstücke (3) und an dem oder an einem der Innenkontaktstücke (5) anliegende und diese elektrisch leitend miteinander verbindende Rollkörper (6), wenigstens ein Federelement zur Bereitstellung der notwendigen Andruckkraft der Rollkörper (6) und eine Drehachse (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement eine Druckfeder (9) ist, die zwischen den Rollkörpern (6) angeordnet ist.

7. Rollenkontakt (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkörper (6) kalottenförmig ausgestaltet sind.

8. Rollenkontakt nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkörper (6) kegelstumpfförmig ausgestaltet sind.

9. Rollenkontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere über ein Verbindungsmittel (8) miteinander verbundene Kontaktrollen (7) vorgesehen sind.