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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leistungskontaktierung relativ zueinander beweglicher Bauteile.
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Im Bereich der Leistungskontaktierung von miteinander verbundenen Leiterplatten oder anderen, höhere Ströme führenden Bauteilen treten oftmals Ströme von zum Teil deutlich mehr als 100 A auf. Gerade im Bereich der Elektromobilität werden sehr hohe Ladeströme benötigt und erfordern entsprechend dimensionierte und alltagstaugliche Leistungskontakte.
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Die bekannten Vorrichtungen zur Leistungskontaktierung von insbesondere Leiterplatten zwischen beispielsweise Akkumulatoren und Leistungsabnehmern weisen regelmäßig die Leiterplatten im Betriebszustand durchsetzende Kontaktstifte auf, wobei die Kontaktstifte jeweils in einer Aufnahme der Leiterplatte geführt sind. Die
WO 2016 074 729 A1 offenbart in diesem Zusammenhang eine Vorrichtung, die eine Leistungskontaktierung zueinander beweglicher Bauteile ermöglicht. Diese Vorrichtung ist eine Kontaktstiftaufnahme beinhaltend, die im Betriebszustand von einem Kontaktstift durchsetzt wird. Die Kontaktstiftaufnahme weist eine erste und eine zweite Führung auf, die leitend miteinander verbunden sind, wobei die zweite Führung in der ersten Führung horizontal beweglich ist, was eine Relativbewegung zwischen Kontaktstift und Führung ohne Kontaktierungsverlust erlaubt. Die erste Führung ist leitend mit einem zu kontaktierenden Bauteil verbunden, während zumindest die zweite Führung leitend mit dem Kontaktstift verbunden ist. Erste und zweite Führung weisen jeweils eine zentrale Öffnung auf, die im Betriebszustand jeweils von dem Kontaktstift durchsetzt sind. Weiterhin weisen erste und zweite Führung zueinander korrespondierend ausgebildete Eingriffsmittel auf, wodurch sie leitend miteinander kontaktierbar sind, wobei insbesondere Kontaktfedern als Eingriffsmittel verwendbar sind.
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Nachteil der beschriebenen Vorrichtung ist, dass ihre Betriebssicherheit nicht gewährleistet ist, da es durch das Einführen des Kontaktstiftes zur Wölbung der zweiten Führung kommt, wodurch die Kontaktierung der beiden Führungen unterbrochen werden kann. Weiterhin kann es in Folge der Wölbung zu Überdehnungen von die beiden Führungen kontaktierenden Kontaktfedern kommen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Leistungskontakt anzugeben, der die dauerhafte Betriebssicherheit einer Kontaktierung von zueinander beweglichen Bauteilen mit einem sie kontaktierenden Element, beispielsweise einem Kontaktstift, gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird von der Erfindung durch Weiterentwicklung der beschriebenen Leistungskontaktierung in Form einer verbesserten Ausgestaltung der zweiten Führung gelöst.
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Die Erfindung weist eine im Betriebszustand durch ein kontaktierendes Element durchsetzte Kontaktelementaufnahme auf, wobei die Kontaktelementaufnahme eine, im Betriebszustand an einem Bauteil festgelegte, erste Führung und eine, leitend mit der ersten verbundene, zweite Führung aufweist, wobei die erste Führung als im Querschnitt u-förmiges Bauteil mit aufeinander zuweisenden, umgelegten Enden ausgebildet ist und wobei die zweite Führung als eine Platte ausgebildet ist, die in Plattenebene verschieblich in der ersten Führung angeordnet ist und wobei im Betriebszustand mindestens die zweite Führung leitend von dem kontaktierenden Element kontaktiert ist, wobei die erste und die zweite Führung jeweils eine zentrale Öffnung aufweisen, die im Betriebszustand jeweils von dem kontaktierenden Element durchsetzt sind und wobei erste und zweite Führung zueinander korrespondierend ausgebildete Eingriffsmittel aufweisen. Die zweite Führung weist erfindungsgemäß Kontaktfedern zur Anlage an einander gegenüberliegende und aufeinander zuweisende Seiten der ersten Führung auf. Dadurch wird eine definierte Kontaktkraft in Form einer Klemmkraft zwischen den beiden Führungen vermittelt und eine sicherere Kontaktierung ermöglicht, als dies mit beispielsweise Sicken oder anderen, lediglich plastisch verformbaren Eingriffsmitteln der Fall ist, da durch die Federn thermische Bewegungen, die den vertikalen Abstand der beiden Führungen zueinander verändern, ausgeglichen werden können und die Kontaktierung erhalten bleibt.
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Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zweite Führung eine Mehrzahl, zu einem Zentrum der zentralen Öffnung gerichteter Federkontaktarme aufweist, wobei die durch die Enden der Federkontaktarme aufgespannte zweite zentrale Öffnung kleiner als die erste zentrale Öffnung ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung erlaubt eine gleichmäßige Kontaktierung von Federkontaktarmen und kontaktierendem Element an definierten Kontaktpunkten.
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In Ausgestaltung der Erfindung weist die zweite Führung eine erste Kontaktfedergruppe mit sich oberhalb und eine zweite Kontaktfedergruppe mit sich unterhalb der Platte erstreckendenden Kontaktfedern auf. Die damit ermöglichte Kontaktierung der beiden Führungen in zwei verschiedenen Orientierungen erhöht die Stabilität der Kontaktierung bei Relativbewegungen der beiden Führungen zueinander.
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Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorgesehen, dass die Kontaktfedern der ersten und zweiten Kontaktfedergruppe erste Prägekonturen in Anlagerichtung zur ersten Führung aufweisen. Durch die Verwendung von Prägekonturen werden definierte Kontaktierungspunkte für die Kontaktierung der beiden Führungen geschaffen. Dies ermöglicht sehr vorteilhaft eine gleichmäßigen Stromfluss zwischen den verschiedenen Kontaktpunkten der beiden Führungen.
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Erfindungsgemäß ist ebenfalls, dass erste und zweite Kontaktfedergruppe zueinander an der zweiten Führung gespiegelt orientiert sind, wobei Seitenkanten von benachbarten Kontaktfedern aus jeweils beiden Kontaktfedergruppen ein y-förmiges Profil definierend sind, was eine einfache Fertigung ermöglicht, da mehrfache Biegungen vermieden werden.
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Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zweite Führung einen Anschlag mit einer Höhe über der Platte aufweist, die kleiner als ein Abstand eines Endes einer Kontaktfeder zur Platte ausgebildet ist. Dadurch wird eine Überdehnung und damit plastische Verformung der Kontaktfedern beim Einführen des kontaktierenden Elementes oder in Folge thermischer Bewegungen verhindert.
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Schließlich ist noch vorgesehen, dass die zweite Führung zweite Prägekonturen aufweist, deren Tiefe relativ zur Platte kleiner als ein Abstand eines Endes einer Kontaktfeder zur Platte ausgebildet ist. Die zweiten Prägekonturen sind ein weiterer Überdehnschutz für die Kontaktfedern und erhöhen damit die Betriebssicherheit der Erfindung.
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Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben. Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
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1: eine Seitenansicht der Erfindung in einer Ausführungsform mit eingeführtem kontaktierenden Element
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2: eine perspektivische Ansicht der Erfindung in dieser Ausführungsform
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3: eine Querschnittsansicht der Erfindung in dieser Ausführungsform mit eingeführtem kontaktierenden Element
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4: eine Seitenansicht der zweiten Führung in dieser Ausführungsform
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Die 1 zeigt in Seitenansicht eine Kontaktelementaufnahme 2, die aus einer ersten Führung 3 und einer zweiten Führung 4 besteht, sowie ein sie durchsetzendes kontaktierendes Element 1, welches hier in Form eines Kontaktstiftes ausgebildet dargestellt ist.
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Durch das Umlegen der Enden 5 der Platte der ersten Führung 3 entstehen taschenförmige Aussparungen 21, die eine horizontale, das heißt, in der Ebene der zweiten Führung 4 liegende, Beweglichkeit der zweiten Führung 4, welche in dieser Ausführung der Erfindung beispielhaft als weitgehend rechteckige Platte 12 ausgestaltet ist, innerhalb der von der ersten Führung 3 aufgespannten Oberfläche erlauben. Die leitende Kontaktierung der beiden Führungen 3, 4 wird durch federnde Kontaktarme (Kontaktfedern 6) erreicht, die sowohl in Richtung oberhalb als auch unterhalb der Platte 12 der zweiten Führung 4 weisend sind. Im dargestellten Betriebszustand sind die Kontaktfedern 6 in die von der ersten Führung 3 gebildeten Taschen 21 geklemmt, wodurch beide Führungen 3, 4 durch eine Klemmkraft zwischen Kontaktfedern 6 einerseits und gegenüberliegenden und jeweils aufeinander zuweisenden Seiten der ersten Führung 20 andererseits gehalten und miteinander kontaktiert sind. Um zu verhindern, dass die Kontaktfedern 6, insbesondere beim Einführen des kontaktierenden Elementes 1 oder bei thermischer Bewegung der Führungen 3, 4, überdehnt werden, ist an der zweiten Führung 4 ein Überdehnschutz 7, 18 angebracht. In der dargestellten Ausführung ist er beispielhaft in Form eines annähernd rechteckigen, von der Platte 12 im in etwa rechten Winkel weggebogenen Plattenausschnittes 7 ausgestaltet, welcher die Höhe h zur Platte aufweisend ist.
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In der 2 ist die Kontaktelementaufnahme 2 in doppelter Ausführung mit erster und zweiter Führung 3, 4 der in 1 beschriebenen Ausführung in perspektivischer Ansicht dargestellt. Die zentralen Öffnungen 19, 10 sowie die Öffnung 9 die von den beiden Führungen 3, 4 aufgespannt sind, sind erfindungsgemäß derart zueinander positioniert, dass das kontaktierende Element 1 durch sie hindurchführbar ist, wobei die durch die Federkontaktarmenden 24 der Federkontaktarme 11 der zweiten Führung 4 aufgespannte zweite zentrale Öffnung 10 kleiner ist als sowohl die zentrale Öffnung 19, die innerhalb der ersten Führung 3 aufgespannt ist, als auch die Öffnung 9, die innerhalb der Ebene der Platte der zweiten Führung liegend ist, wodurch eine rotierende Bewegung des kontaktierenden Elementes 1, dass die Öffnungen 19, 10, 9 durchsetzend ist, ermöglicht ist. Dies erlaubt anforderungsgemäß eine relative Bewegung der vom beschriebenen Leistungskontakt kontaktierten Bauteile zueinander. Die Kontaktfedern 6 der ersten Kontaktfedergruppe 8 sind in der gezeigten beispielhaften Ausführung der Erfindung, welche zur optimierten Stromführung zu bevorzugen ist, als jeweils paarweise angeordnete Kontaktfedern 22 in vierfacher Ausführung dargestellt, wobei die Kontaktfederpaare sich jeweils an allen Ecken 23 der in dieser Ausführung nahezu rechteckig ausgebildeten Platte 12 erstreckend sind.
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In der 3 ist die Kontaktelementaufnahme 2 in doppelter Ausführung in Querschnittsansicht zusammen mit dem eingeführten kontaktierenden Element 1 gezeigt. Die Seitenkanten 17 benachbarter Kontaktfedern 15, von denen sich jeweils eine oberhalb und eine unterhalb der Platte 12 der zweiten Führung 4 erstreckend ist, sind erfindungsgemäß ein y-förmiges Profil 16 bildend. Erste Prägekonturen 14 an den der ersten Führung zugewandten Seiten der Kontaktfedern 6 sind definierte Kontaktierungspunkte für eine Kontaktierung von erster 3 und zweiter Führung 4 ausbildend und sind einen gleichmäßigen Stromfluss über die Kontaktierungspunkte der beiden Führungen 3, 4 ermöglichend. Die zentralen Öffnungen 19, 10, die jeweils von beiden Führungen 3, 4 gebildet sind, sind derart angeordnet, dass das kontaktierende Element 1 im dargestellten Betriebszustand beide durchsetzend ist. Die im Vergleich zur ersten zentralen Öffnung 19 radial kleinere zweite zentrale Öffnung 10, die von den Federkontaktarmen 11 aufgespannt ist, ist erfindungsgemäß eine gleichmäßige Kontaktierung des kontaktierenden Elementes 1 mit den Federkontaktarmen 11 an definierten Kontaktpunkten an den Federkontaktarmenden 24 ermöglichend, wodurch, wie von der Erfindung vorgesehen, ein gleichmäßiger Stromfluss zwischen kontaktierendem Element 1 und zweiter Führung 4 gewährleistet ist. Zweite Prägekonturen 18 der Tiefe t, durch die die Plattenoberfläche an dieser Stelle gewölbt ist, wodurch sich der Abstand von der Plattenoberfläche zur ersten Führung 3 verringert, womit zweite Prägekonturen 18 bei erhöhter Dehnung der Kontaktfedern 6 erfindungsgemäß als Anschlag dienend sind, wodurch sie einen Überdehnschutz der Kontaktfedern 6 bildend sind.
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In der 4 ist die zweite Führung, in der in den 1–3 beschriebenen Ausführungsform, in Seitenansicht dargestellt. Zweite Prägekonturen 18, die innerhalb der Platte 12 der zweiten Führung 4 ausgebildet sind, sind erfindungsgemäß einen Überdehnschutz für die Kontaktfedern 6 bildend. Die die zweite zentrale Öffnung 10 aufspannenden Federkontaktarme 11 sind in der dargestellten Ausführung beispielhaft derart ausgebildet, dass sie jeweils einen Winkel von nahezu 30 Grad mit der Normalen der Ebene der zweiten Führung 4 bildend sind. Damit sind die Federkontaktarme 11 einen Kegelstumpf aufspannend, dessen Grundflächenradius, der dem Radius der Öffnung 9 der Platte 12 der zweiten Führung 4 entsprechend ist, größer ist als sein Deckflächenradius, der dem Radius der zweiten zentralen Öffnung 10 entsprechend ist, womit definierte Kontaktierungspunkte zwischen zweiter Führung 4 und dem, die beiden Öffnungen 9, 10 durchsetzenden, kontaktierenden Element 1 ermöglicht sind. Diese Kontaktierungspunkte sind an den Federkontaktarmenden 24 gelegen, wodurch ein gleichmäßiger Stromfluss zwischen, im Betriebszustand eingeführten, kontaktierendem Element 1 und zweiter Führung 4 ermöglicht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- kontaktierendes Element
- 2
- Kontaktelementaufnahme
- 3
- erste Führung
- 4
- zweite Führung
- 5
- umgelegtes Ende
- 6
- Kontaktfeder
- 7
- Anschlag
- 8
- erste Kontaktfedergruppe
- 9
- Öffnung
- 10
- zweite zentrale Öffnung
- 11
- Federkontaktarm
- 12
- Platte
- 13
- zweite Kontaktfedergruppe
- 14
- erste Prägekonturen
- 15
- benachbarte Kontaktfedern
- 16
- y-förmiges Profil
- 17
- Seitenkanten
- 18
- zweite Prägekonturen
- 19
- erste zentrale Öffnung
- 20
- gegenüberliegende, aufeinander zuweisende Seiten
- 21
- Taschen
- 22
- paarweise gefederte Kontaktschenkel
- 23
- Ecken
- 24
- Federkontaktarmende
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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