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Die Erfindung betrifft ein elektrisches
Kontaktelement, ausgebildet zum Kontaktieren eines elektrischen
Gegenkontaktelementes und ausgerüstet
mit Mitteln zum Vermeiden einer Lichtbogen bedingten Beschädigung der
zumindest einen Kontaktfläche des
Kontaktelements und des Gegenkontaktelements beim Erstellen und
Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen den beiden Kontaktelementen unter
Last.
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Derartige elektrische Kontaktelemente
werden beispielsweise als Teil von elektrischen Steckverbindungsteilen
zum Ausbilden eines Steckverbinders eingesetzt. Einsatz finden derartige
Kontaktelemente als Teil von Steckverbindungsteilen beispielsweise
im Automotiv-Bereich, so etwa beim Anschließen einzelner elektrischer/elektronischer
Komponenten oder Module an das Bordnetz. Ein solches Kraftfahrzeugbordnetz
wird mit Gleichstrom betrieben, in aller Regel mit einer Spannung
von 12 V, zukünftig
jedoch auch mit einer Spannung von 42 V. Im Rahmen von Reparaturen
oder anderen Untersuchungen bei einem solchen Kraftfahrzeug ist
es mitunter notwendig, unter Last stehende elektrische Steckverbinder zu
trennen und somit die in den jeweiligen Steckverbindungsteilen enthaltenen
elektrischen Kontaktelemente unter Last und somit bei anstehender
Spannung zu lösen.
Da sich dieser zu lösende
elektrische Steckverbinder in einem Gleichstromnetz befindet, können sich
beim Trennen der elektrischen Kontaktelemente Lichtbögen zwischen
den Kontaktflächen der
beiden Kontaktelemente – Kontaktelement
und Gegenkontaktelement – ausbilden.
Diese Lichtbögen können zu
Beschädigungen
der Kontaktflächen
der Kontaktelemente führen,
wobei die Stärke
und Intensität
der Lichtbögen
und entsprechend der Grad einer möglichen Beschädigung der
Kontaktflächen
mit zunehmender Spannung steigt. Solche Beschädigungen der Kontaktflächen von
miteinander in Eingriff zu stellenden Kontaktelementen sind unerwünscht, da ein
bestimmungsgemäßer elektrischer Übergang
von der Kontaktfläche
des einen Kontaktelementes in die Kontaktfläche des anderen Kontaktelementes
nach Eintritt solcher Beschädigungen
beeinträchtigt
ist. Bei sehr klein dimensionierten Kontaktelementen und entsprechenden
Kontaktflächen
kann dieses sogar zu ihrer völligen
Zerstörung
führen,
so dass eine weitere bestimmungsgemäße Verwendung dieses Kontaktelementes
nicht mehr möglich
ist. Bei Steckverbindern sind die einzelnen Kontaktelemente in einem
Gehäuse
aufgenommen. Derartige Steckverbinder sind in vielen Fällen vielpolig
ausgebildet sind. Ein solcher Kontaktflächenabbrand ist nicht ohne weiteres
erkennbar. Daher besteht die Gefahr, dass ein solcher beschädigter Steckverbinder
nach Abschluss der Untersuchungen mit der beschädigten Kontaktfläche erneut
montiert wird. Selbiges stellt sich ein, wenn die beiden Kontaktelemente
zum Erstellen einer elektrischen Verbindung miteinander verbunden
werden. Die anhand eines Steckverbinders aufgezeigte Problematik
trifft ebenfalls bei Kontaktelementen auf, die zur Ausbildung von
elektrischen Schaltern eingesetzt werden.
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Das Phänomen einer Lichtbogenausbildung beim
Lösen und
auch beim Erstellen elektrischer Kontakte ist aus der Gleichstromtechnik
nicht unbekannt. Zum Vermeiden einer solchen Lichtbogenausbildung
zwischen zwei in Kontakt miteinander zu bringenden elektrischen
Kontakten oder auch zum Trennen derselben sind derartige, aus zwei
oder mehr miteinander zu verbindenden elektrischen Kontaktelementen
gebildete Anordnungen mit einer sogenannten Löschstrecke ausgestattet. Eine
Löschstrecke
stellt eine Ableitung für
den oder die sich ausbildenden Lichtbögen dergestalt dar, dass diese
nicht von der einen Kontaktfläche
zur anderen überspringen,
sondern von einem Lichtbogenempfänger
aufgefangen werden. Der sich einstellende Lichtbogen schlägt somit
auf den Lichtbogenempfänger
und nicht auf die Kontaktfläche
des anderen Kontaktelementes über.
Derartige Anordnungen sind jedoch nicht geeignet, um in Steckverbindungsteilen
kleineren Ausmaßes
und/oder bei solchen Steckverbindungsteilen eingesetzt werden zu
können,
die vielpolig sind. Die Anordnung einer solchen Löschstrecke zum
Ableiten von sich einstellenden Lichtbögen ist auch bei kleindimensionierten
oder auf engem Raum benachbart zueinander angeordneten Schaltern
mit vertretbarem Aufwand nicht möglich.
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Ausgehend von diesem diskutierten
Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde,
ein eingangs genanntes elektrisches Kontaktelement mit einer wirksamen,
und mit einfachen Mitteln auch Platz sparend zu realisierenden Schutzeinrichtung
auszustatten, durch die die Gefahr eines Kontaktflächenbeschädigung durch
Lichtbögen
vermieden ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass dem Kontaktelement als Mittel zum Vermeiden einer Lichtbogen
bedingten Beschädigung
der Kontaktflächen
wenigstens ein hochohmiger Kontaktpfad mit zumindest einem das Gegenkontaktelement
während
des Vorganges des Erstellens und Trennens einer elektrischen Verbindung
zwischen den beiden Kontaktelementen kontaktierender Vorläuferkontakt
zum Ausbilden eines Spannungsabfalls während dieses Vorganges zugeordnet
ist.
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Bei einem derartigen elektrischen
Kontaktelement, das zur Ausbildung eines Schaltkontaktelementes
oder auch zur Ausbildung eines Kontaktelementes eines Steckverbindungsteils
für einen
Steckverbinder eingesetzt werden kann, wird die Ausbildung eines
Lichtbogens beim Zusammenführen
oder beim Lösen
von zwei Kontaktelementen vermieden. Zu diesem Zweck verfügt ein solches
Kontaktelement über
einen einen Spannungsabfall erzeugenden hochohmigen Kontaktpfad
mit einem Vorläuferkontakt.
Bei einem Trennen von zwei elektrischen Kontaktelementen voneinander
dient dieser Vorläuferkontakt
im umgekehrten Sinne als Nachläuferkontakt.
Beim Zusammenführen
von zwei Kontaktelementen erfolgt zunächst eine Kontaktierung des
Gegenkontaktelementes mit dem Vorläuferkontakt des hochohmigen
Kontaktpfades, bevor die eigentliche Kontaktierung des Gegenkontaktelementes
mit dem Kontaktelement zum Erstellen der gewünschten elektrischen Verbindung
erfolgt. Die Kontaktierung des Vorläuferkontaktes bleibt zumindest
solange erhalten, bis die gewünschte
elektrische Kontaktierung zwischen dem Gegenkontaktele ment und dem
eigentlichen Kontaktelement erfolgt ist. Anschließend kann
durch geeignete Mittel die Kontaktierung des Vorläuferkontaktes
mit dem Gegenkontaktelement aufgehoben werden, falls dieses gewünscht ist. Grundsätzlich können die
Vorläuferkontakte
des hochohmigen Kontaktpfades jedoch auch an dem Gegenkontaktelement
anliegend und dieses somit kontaktierend verbleiben. Zum Trennen
einer solchen elektrischen Kontaktierung wird, für den Fall, dass nach erfolgter
elektrischer Kontaktierung die Kontaktierung des Gegenkontaktelementes
mit dem Vorläuferkontakt
aufgehoben worden ist, der hochohmige Kontaktpfad an das Gegenkontaktelement
angeschlossen, bevor das Gegenkontaktelement von dem Kontaktelement
zum Trennen des elektrischen Kontaktes wegbewegt wird. In diesem
Falle wirkt der Vorläuferkontakt
als Nachläuferkontakt
und bleibt solange mit dem Gegenkontaktelement in elektrischer Verbindung
erhalten, bis beide Kontaktelemente einen ausreichenden Abstand
voneinander aufweisen, damit die Gefahr des Überspringens eines Lichtbogens
vermieden ist.
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Die Größe des elektrischen Widerstandes des
hochohmigen Kontaktpfades ist an die Betriebsspannung angepasst.
Der Widerstand des hochohmigen Kontaktpfades dient zur Bereitstellung
eines Spannungsabfalls zwischen dem an eine Phase angeschlossenen
stromführenden
Kontaktelement und dem anderen, an einer Nulleiter angeschlossenen Kontaktelement.
Das Erstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den beiden
Kontaktelementen oder auch ein Trennen erfolgt daher zumindest zweistufig
und somit in kleineren Schritten. Ohne weiteres kann ein solches
Kontaktelement auch mehrere, parallel zueinander verlaufende, jeweils
einen eigenen Vorläuferkontakt
umfassende hochohmige Kontaktpfade aufweisen, um die gewünschte elektrische Kontaktierung über mehrere
nacheinander folgende, zunehmend größere Spannungsabfälle zu erstellen.
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Für
den Fall, dass ein solches Kontaktelement Teil eines elektrischen
Steckverbinders ist, kann dieses Kontaktelement als weibliches Kontaktelement
ausgebildet sein. Dementsprechend ist dann der hochohmige Kontaktpfad
nach Art eines weiblichen Kontaktelementes ausgestaltet. Dabei kann vorgesehen
sein, dass ein hochohmiges Kontaktpfadelement parallel zu dem eigentlichen
Kontaktelement angeordnet ist oder dass das eigentliche Kontaktelement
bzw. seine Kontaktflächen
durch einen den hochohmigen Kontaktpfad darstellendes Element eingefasst
sind, etwa nach Art einer Überfeder.
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Der hochohmige Kontaktpfad kann durch
ein aus einem hochohmigen Material bestehenden Element gebildet
sein, welches nach Art des eigentlichen Kontaktelements, etwa als
Stanzteil, ausgebildet ist und an seinem den Kontaktelement gegenüberliegenden
Ende mit dem eigentlichen Kontaktelement elektrisch leitend verbunden
ist, beispielsweise durch eine Niet. Der hochohmige Kontaktpfad
ist ebenfalls durch Einsatz eines oder mehrerer Widerstände realisierbar.
Bei Einsatz einer oder mehrerer diskreter Widerstandsbauelemente
kann der Vorläuferkontakt
aus demselben Material ausgebildet sein wie das Kontaktelement.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand
eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1:
eine schematisierte Darstellung eines weiblichen Kontaktelementes,
ausgebildet als Messerkontaktaufnahme in Anordnung mit einem als Messerkontakt
ausgebildeten Gegenkontaktelement in einer ersten Stellung,
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2:
eine Seitenansicht des Kontaktelementes der 1,
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3:
die Anordnung der 1 in
einer zweiten Stellung der Kontaktelemente zueinander,
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4:
die elektrisch miteinander verbundenen Kontaktelemente der 1 und
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5:
eine Seitenansicht eines weiteren Kontaktelementes.
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Ein Kontaktelement 1 ist
ausgebildet als Messerkontaktaufnahme und somit als weibliches Kontaktelement.
Ein Messerkontakt 2 dient bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
als Gegenkontaktelement. Das Kontaktelement 1 umfasst zwei,
eine Aufnahme 3 einfassende Kontaktflächen 4, 5,
die nach Verbinden der beiden Kontaktelemente 1, 2 zum
Erstellen der gewünschten
elektrischen Verbindung zwischen diesen beiden Elementen an der
Außenseite
des Messerkontaktes 2 anliegen. Die Kontaktflächen 4, 5 sind
Teil von zwei die Aufnahme 3 begrenzenden Schenkeln 6, 7,
die an ihrem der Einstecköffnung 8 gegenüberliegenden
Ende der Aufnahme 3 zusammengeführt sind. Die Schenkel 6, 7 und
die daran angeformten Abschnitte sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
Teil eines nicht näher
dargestellten Stanzgitters 9. Parallel zur Ebene des Stanzgitters 9 und
den beiden die Aufnahme 3 einfassenden Schenkeln 6, 7 ist
ein hochohmiges Vorläuferkontaktelement 10 angeordnet.
Das Vorläuferkontaktelement 10 ist
von dem Stanzgitter 9 bzw. den beiden Schenkeln 6, 7 durch
eine elektrische Isolationsschicht 11 getrennt (vgl. 2). Das Vorläuferkontaktelement 10 ist
entsprechend der Messerkontaktaufnahme des Kontaktelementes 1 ausgebildet, jedoch
bezüglich
seiner Kontaktflächen 12, 13 in
Einsteckrichtung den Kontaktflächen 4, 5 vorgeschaltet, um
eine Vorläuferfunktion
zu übernehmen.
Das Vorläuferkontaktelement 10 ist
in seinem hinteren Bereich durch eine Niet 14 mechanisch
und elektrisch mit dem Stanzgitter 9 verbunden. Das Vorläuferkontaktelement 10 besteht
aus einem hochohmigen Material.
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Beim Zusammenführen der beiden Kontaktelemente 1, 2 werden
durch den in die Aufnahme 3 einzuführenden Messerkontakt 2 zunächst die
Kontaktflächen 12, 13 des
dem Kontaktelement 1 zugeordneten Vorläuferkontaktelementes 10 kontaktiert. Über den
hochohmigen Kontaktpfad des Vorläuferelementes 10 zum
Stanzgitter 9 hin erfolgt ein Spannungsabfall. Der Widerstand
des Vorläuferkontaktelementes 10 ist
dabei so gewählt,
dass beim Kontaktieren des Messerkontaktes 2 mit dem Vorläuferkontaktelement
eine die Kontaktflächen 12, 13 beschädigende
Lichtbogenausbildung vermieden ist. Gleichfalls ist der elektrische
Widerstand des Vorläuferkontaktelementes
ebenfalls so gewählt,
dass bei einem weiteren Einführen
des Messerkontaktes 2 in die Aufnahme 3 zum Erstellen
der eigentlichen gewünschten
elektrischen Verbindung mit dem Kontaktelement 1 dieses über seine
Kontaktflächen 4, 5 ebenfalls Lichtbogen
bedingt beschädigungsfrei
erfolgt.
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Bei weiterem Einführen des Messerkontaktes 2 in
die Aufnahme 3 des Kontaktelementes 1 kommt dieses
zur Anlage an die Kontaktflächen 4, 5 des
Stanzgitters 9, so dass dann die eigentliche gewünschte elektrische
Verbindung zwischen den beiden Kontaktelementen 1, 2 hergestellt
ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
verbleiben die Kontaktflächen 12, 13 des
Vorläuferkontaktelementes 10 an
der Außenseite
des Messer kontaktes 2 anliegend.
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Ein Trennen der elektrischen Verbindung zwischen
dem Kontaktelement 1 und dem Kontaktelement 2 erfolgt
ausgehend von der in 4 gezeigten
Anordnung erfolgt umgekehrt, wobei wiederum durch das Vorläuferkontaktelement 10 der
gewünschte
stufig erfolgende Spannungsabfall bereitgestellt ist und die Kontaktflächen 12, 13 bei
diesem Fall als Nachläuferkontaktflächen wirken.
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5 zeigt
in einer Seitenansicht ein weiteres Kontaktelement 15,
das bezüglich
seines Stanzgitterteils 16 ausgebildet ist wie das Kontaktelement 1 der 1 bis 4. Als Vorläuferkontakt dient bei dem Kontaktelement 15 ein
weiteres Stanzgitterteil 17 das bezüglich seiner Formgebung im
Bereich seiner Kontaktflächen
aufgebaut ist wie das Stanzgitterteil 16, jedoch bezüglich seiner
Kontaktflächen
dem Stanzgitterteil 16 vorauseilend angeordnet ist. Im
Unterschied zu dem Kontaktelement 1 dient zum Bereitstellen
des gewünschten
Widerstandes ein diskretes Widerstandsbauelement 18, das
elektrisch den Vorläuferkontakt 17 mit
dem Stanzgitterteil 16 des Kontaktelementes 15 verbindet.
Das die Vorläuferkontakte 17 bildende
Stanzgitterteil 16 ist mittels einer elektrisch isolierenden
Klebeschicht 19 mit dem Stanzgitterteil 16 verbunden.
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Die Beschreibung der Erfindung macht
deutlich, dass auch mehrere Vorläuferkontaktelemente entsprechend
dem Vorläuferkontaktelement 10 vorgesehen
sein können,
die jeweils mechanisch und elektrisch leitend mit dem jeweilig darunter
befindlichen Vorläuferkontaktelement
verbunden sind. Auf diese Weise erfolgt eine elektrische Kontaktierung zwischen
den beiden Kontaktelementen im Wege einer Spannungsabfalltreppe.
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- 1
- Kontaktelement
- 2
- Messerkontakt
- 3
- Aufnahme
- 4
- Kontaktfläche
- 5
- Kontaktfläche
- 6
- Schenkel
- 7
- Schenkel
- 8
- Einstecköffnung
- 9
- Stanzgitter
- 10
- Vorläuferkontaktelement
- 11
- Isolationsschicht
- 12
- Kontaktfläche
- 13
- Kontaktfläche
- 14
- Niet
- 15
- Kontaktelement
- 16
- Stanzgitterteil
- 17
- Vorläuferkontakt
- 18
- Widerstandsbauelement
- 19
- Klebeschicht