DE10208704B4 - Kontaktanordnung mit zueinander längsbeweglich geführten Kontaktstücken und Rollenkontakt zur Kontaktgabe in einer solchen Kontaktanordnung - Google Patents

Abstract

Kontaktanordnung (1) mit einem Außenkontaktstück (3) und 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, wobei das Außenkontaktstück (3) ein feststehendes Kontaktrohr (3) ist, in dem das Innenkontaktstück als längsbeweglich geführter Kontaktbolzen (5) angeordnet ist, 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.

Description

• Kontaktanordnung mit zueinander längsbeweglich geführten Kontaktstücken und Rollenkontakt zur Kontaktgabe in einer solchen Kontaktanordnung
• Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung mit einem Außenkontaktstück und 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, wobei das Außenkontaktstück ein feststehendes Kontaktrohr ist, in dem das Innenkontaktstück längsbeweglich geführt ist.
• Eine solche Kontaktanordnung ist aus der GB 1 242 297 bereits bekannt. Die dort gezeigte Kontaktanordnung weist ein äußeres Kontaktrohr sowie ein in dem Kontaktrohr koaxial angeordnetes und diesbezüglich längsbeweglich geführtes Innenkontaktstück auf. In dem Kontaktrohr sind ferner um das Innenkontaktstück herum gleichmäßig verteilte Rollenkontakte vorgesehen, die jeweils aus hintereinander angeordneten Kontaktrollen zusammengesetzt sind. Jede Kontaktrolle weist zwei Rollenkörper auf, die an dem Kontaktrohr einerseits und dem Innenkontaktstück andererseits anliegen und diese leitend miteinander verbinden. Zwischen den Rollenkörpern ist eine helixförmig Schraubenfeder vorgesehen, welche die Rollkörper elastisch und biegsam miteinander verbindet. Der vorbekannten Kontaktanordnung haftet der Nachteil an, dass die Kontaktfläche zwischen dem Rollenkontakt und den Kontaktstücken aufgrund der unterschiedlichen Krümmung der Kontaktstücke gering ist. Darüber hinaus wird die zwischen zwei Rollkörpern angeordnete Feder auf Biegung beansprucht, wodurch sich die Lebensdauer der Kontaktrollen verringert. Zur Lagefixierung der Rollenkontakte sind ferner Abstandshalter erforderlich, welche die Rollenkontakte voneinander beabstanden. Die Abstandshalter erhöhen jedoch den konstruktiven Aufwand.
• Aus der DE 85 35 717 U1 ist eine Kontaktanordnung mit einem äußeren Kontaktrohr und einem konzentrisch in diesem angeordneten längsbeweglichen Innenkontaktstück bekannt, die jeweils aufeinander zuweisende konvex geformte Vorsprünge aufweisen, zwischen denen ein Kontaktrollen aufweisender Rollenkontakt angeordnet ist. Die Kontaktrollen verfügen über zwei drehbar angeordnete Rollkörper, die einander gegenüberliegen und durch die konvexen Vorsprünge der Kontaktstücke voneinander beabstandet sind. Dabei sorgt eine lediglich an einem Rollkörper abgestützte Druckfeder zur Bereitstellung einer notwendigen Andruckkraft. Die Herstellung der dort gezeigten Kontaktstücke ist jedoch aufgrund der konvexen und aufeinander zugerichteten Vorsprünge der Kontaktstücke aufwendig und daher kostenintensiv.
• Die US 5,395,247 zeigt eine Kontaktanordnung mit einem Festkontakt und einem diesbezüglich beweglich gelagerten Bewegkontakt, wobei Kugellager zur Führung als auch zur elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktstücken dienen.
• Die US 4,183,598 zeigt eine Kontaktanordnung mit einem Außenkontakt, der ein Kontaktrohrstutzen aufweist, sowie einem Bewegkontakt. Zwischen dem Kontaktrohrstutzen und dem Bewegkontakt sind federnde Kontaktmittel zum Bereitstellen eines elektrischen Kontaktes zwischen den Kontaktstücken vorgesehen. Die federnden Kontaktmittel sind mittels Abstandshalter voneinander beabstandet.
• Die GB 1 592 221 weist eine Kontaktanordnung mit einem Festkontakt und einem Bewegkontakt auf, zwischen denen federnde Kontaktelemente angeordnet sind. Abstandshalter dienen zur Positionierung der federnden Kontaktelemente.
• Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 93 00 421 U1 ist ein Rollenkontakt mit Kontaktrollen bekannt, 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, eine Kontaktanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine große Kontaktfläche zwischen dem Rollenkontakt und den Kontaktstücken aufweist und die gleichzeitig in ihrer Konstruktion einfach ist.
• Die Erfindung löst diese Aufgabe gemäß einer ersten Variante dadurch, dass der Kontaktbolzen an einander gegenüberliegenden Seiten Längsnuten aufweist, die im Querschnitt konkav und jeweils zur Aufnahme von Kontaktrollen vorgesehen sind.
• Durch die konkave Ausgestaltung der Längsnuten des Innenkontaktstückes ist es erfindungsgemäß möglich die Kontaktrollen so auszugestalten, dass die Kontaktflächen ihrer Rollkörper bei einer vollständigen Umdrehung der Rollkörper sowohl Kontaktflächen des Außenkontaktstückes als auch Kontaktflächen des Innenkontaktstückes überstreichen. Ein sonst notwendiger Querversatz dieser Kontaktflächen entfällt bei dieser Weiterentwicklung, wodurch die Kontaktflächen insgesamt vergrößert sind. Darüber hinaus entfalten die konkaven Längsnuten eine Halte- oder Lagerwirkung, da aufgrund des erfindungsgemäß möglichen Formschlusses zwischen dem Rollenkontakt und der Längsnut ein Verschieben des Rollenkontaktes aus der Längsnut heraus vermieden ist. In ihrer Konstruktion aufwendige Abstandshalter sind somit überflüssig geworden.
• Bei einer diesbezüglichen Weiterentwicklung weisen die Längsnuten im Querschnitt eine Krümmung auf, deren Radius gleich dem Radius des Kontaktrohres ist. Diese konstruktive Maßnahme erlaubt eine noch einfachere und kostengünstigere Herstellung der Kontaktanordnung, wobei gleichzeitig mit zweckmäßigen Rollenkontakten große Kontaktflächen zwischen dem Rollenkontakt und den Kontaktstücken ermöglicht sind.
• Die Erfindung löst diese Aufgabe gemäß einer zweiten Variante dadurch, dass das Innenkontaktstück eine im Querschnitt sternförmige Kontur aufweist, so dass zwischen dem Innenkontaktstück und dem Kontaktrohr Teilbereiche begrenzt sind, in denen Kontaktrollen angeordnet sind.
• Bei der zweiten Variante der Erfindung sind wenigstens drei Teilbereiche umfänglich um das längsbewegliche Innenkontaktstück verteilt, wodurch die Führung dieses Kontaktstückes verbessert ist. Auch gemäß dieser Variante der Erfindung ist eine gegenüber dem Stand der Technik vergrößerte Kontaktfläche zwischen den Rollenkontakten und den Kontaktstücken ermöglicht, wodurch bei einem Stromfluss über die Kontaktanordnung die Erwärmung der Kontaktanordnung verringert wird. Ferner sind Abstandshalter zwischen den Rollenkontakten überflüssig geworden.
• Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung verfügt der Rollenkontakt über wenigstens eine Kontaktrolle, 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.
• Gemäß einer diesbezüglichen Weiterentwicklung ist das Federelement eine Druckfeder, die zwischen den Rollkörpern angeordnet ist. Durch die Anordnung des Federelementes zwischen den Rollkörpern werden die Rollkörper nicht mehr von außen nach innen gedrückt, sondern umgekehrt von innen nach außen. Aufgrund dieser konstruktiven Maßnahme ist es möglich, die Rollenkontakte im Innenbereich des im Querschnitt wenigstens teilweise konkav ausgestalteten Außenkontaktstückes einzu setzen. In diesen kann auch das Innenkontaktstück wenigstens teilweise hineinragen. Das Federelement drückt die Rollkörper 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 vorteilhaften Weiterentwicklung des 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
• 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung mit einem erfindungsgemäßen Rollenkontakt in perspektivischer Darstellung,
• 2 die Kontaktanordnung und den Rollenkontakt gemäß 1 in einer teilweise quer geschnittenen Ansicht,
• 3 ein abweichendes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung und des erfindungsgemäßen Rollenkontaktes und
• 4 eine teilweise quer geschnittene Stirnansicht der Kontaktanordnung und des Rollenkontaktes gemäß 4.
• 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.
• 2 zeigt die Kontaktanordnung 1 sowie die Rollenkontakte 2 gemäß 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.
• 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.
• 4 zeigt die Kontaktanordnung 1 gemäß 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 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wurde auf ein Verbindungsmittel verzichtet. Die in Reihe angeordneten Tellerfedern bilden lediglich eine Druckfeder 9 aus.

Claims (8)

1. Kontaktanordnung (1) mit einem Außenkontaktstück (3) und 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, wobei das Außenkontaktstück (3) ein feststehendes Kontaktrohr (3) ist, in dem das Innenkontaktstück als längsbeweglich geführter Kontaktbolzen (5) angeordnet ist, 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.
2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Längsnut (10) im Querschnitt eine Krümmung aufweist, deren Radius gleich einem Innenradius des Kontaktrohres (3) ist.
3. Kontaktanordnung (1) mit einem Außenkontaktstück (3) und 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, wobei das Außenkontaktstück ein feststehendes Kontaktrohr (3) ist, in dem das Innenkontaktstück (5) längsbeweglich geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass 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.
4. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass 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.
5. Kontaktanordnung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement eine Druckfeder (9) ist, die zwischen den Rollkörpern (6) angeordnet ist.
6. Kontaktanordnung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkörper (6) kalottenförmig ausgestaltet sind.
7. Rollenkontakt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkörper (6) kegelstumpfförmig ausgestaltet sind.
8. Rollenkontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere über ein Verbindungsmittel (8) miteinander verbundene Kontaktrollen (7) vorgesehen sind.