DE3625864A1 - Elektrische kontaktvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktvorrichtung zur Bildung einer Leitverbindung zwischen Anschlusskörpern über eine Mehrzahl von Kontaktkörpern gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1, 4, 18, 22 bzw. 27.

Kontaktvorrichtungen der gattungsgemässen Art sind in verschiedenen Variationen bekannt bzw. vorgeschlagen worden. Sie stellen eine leicht lösbare elektrische Verbindung bzw. eine Brücke zwischen elektrisch leitenden Anschlusskörpern her. Die Kontaktvorrichtungen werden insbesondere in elek­ trischen Steckverbindungen als federndes Zwischenglied ein­ gesetzt. Bei einer Stecker-Buchsenverbindung kann die Kontaktvorrichtung entweder in der Buchse oder auf dem Stecker befestigt sein. Eine weitere Anwendung ist die elektrische Kontaktierung von Stromschienen. An den sich überlappenden Verbindungsstellen von Stromschienen werden die Kontaktvorrichtungen zwischen den gegeneinander angepressten Schienenabschnitten angeordnet. Ferner können die Kontaktvorrichtungen bei Schaltvorrichtungen als Gleitkontakte Verwendung finden, wobei sie entweder an den festen oder an den beweglichen Kontaktgrundkörpern der Schaltvorrichtung befestigt sind.

Diese Kontaktvorrichtungen sollen einerseits einen sicheren mechanischen Kontakt zwischen den Anschlusskörpern gewähr­ leisten, und zwar auch nach langer Gebrauchsdauer und gegebenenfalls nach einer grossen Zahl von Steckoperationen, sowie andererseits einen möglichst geringen elektrischen Uebergangswiderstand zwischen den zu verbindenden Anschlusskörpern aufweisen. Beide Bedingungen werden bei lösbaren Kontakten durch geeignete Wahl des Werkstoffes für die Leiterteile sowie durch geeignete Bemessung des Kontaktdruckes beeinflusst.

Für derzeit verfügbare Werkstoffe schliessen gute elek­ trische Leitfähigkeit und gute federmechanische Eigenschaften einander weitgehend aus. Sollen beide Eigenschaften optimal realisiert werden, so ist das dadurch erreichbar, dass Leitereigenschaften und Federeigenschaften durch getrennte Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen gewährleistet werden. So ist aus der DE-AS 30 14 118 ein Kontaktorgan bekannt, welches plattenförmige Leiterkörper sowie mit den Leiterkörpern verbundene Federelemente aufweist. Durch die funktionelle Trennung der elektrischen Leiterkörper von den Federelementen lassen sich beide Bauteile aus am besten geeigneten Materialien herstellen.

Wie bereits erwähnt, sollen derartige Kontaktvorrichtungen neben einem möglichst geringen elektrischen Uebergangs­ widerstand zwischen den Anschlusskörpern einen sicheren mechanischen Kontakt zwischen den Anschlussskörpern gewähr­ leisten. Gemäss der genannten DE-AS 30 14 118 wurde zwar das erste Teilproblem, d.h. die Reduzierung des Uebergangs­ widerstandes, in Angriff genommen. Dagegen wurde dem zweiten Teilproblem, nämlich dem sicheren mechanischen Kontakt bzw. dem durch die Feder aufzubringenden Kontaktdruck, nur unge­ nügend Beachtung geschenkt. Es hat sich nämlich erwiesen, dass trotz guter Federeigenschaften der erzielbare Federweg, der den Verstellbereich der Kontakt bestimmt, gemäss dem genannten Vorschlag relativ gering bleibt. Daraus resultiert die Gefahr, dass die Federn leicht überdehnt werden und damit erlahmen. Ausserdem ist der Arbeitsbereich der Kon­ taktvorrichtung infolge des geringen Einfederungsbereiches derart begrenzt, dass die Kontaktkörper mit engen Toleranzen gefertigt werden müssen, damit die einwandfreie Kontaktgabe auch über längere Zeit gewährleistet bleibt. Ein ganz beson­ ders gravierender Nachteil dieses Vorschlags besteht aber in dem erheblichen technischen bzw. herstellungsmässigen Auf­ wand und damit auch in den hohen Herstellungskosten, vor allem auf Grund der komplizierten Verbindungen zwischen den Kontaktkörpern und dem Federelement.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektri­ sche Kontaktvorrichtung der genannten Art dahingehend zu verbessern, dass durch geeignete Ausbildung des Federelemen­ tes bzw. der Verbindung zwischen Federelement und Kontakt­ körper ein wesentlich verbesserter Kontaktdruck zwischen den Kontakt- und Anschlusskörpern gewährleistet werden kann, der auch unter wechselnden Bedingungen oder bei grösseren Mass­ toleranzen für die beteiligten Kontaktkörper beibehalten wird. Ausserdem soll insbesondere auch der Fertigungsaufwand der Kontaktvorrichtung verringert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in den Patent­ ansprüchen 1 bzw. 4 bzw. 18 bzw. 22 bzw. 27 definierten Merkmale gelöst.

Der entscheidende Vorteil dieser Massnahmen liegt in der optimalen Ausnutzung der guten Federeigenschaften des ver­ wendeten Federwerkstoffes und der dadurch ermöglichten wesentlich grösseren Toleranzbereiche für die Kontaktkörper und der trotz der vergrösserten Masstoleranzen überraschend hohen Sicherheit und Zuverlässigkeit sowie Gleichmässigkeit des gewünschten Kontaktdruckes. Der Fertigungsaufwand für die beschriebene Ausbildung ist, verglichen mit den bekannten Ausführungen, relativ gering. Die vorgeschlagene Ausbildung erfordert wenige einfache und gut zu beherr­ schende Fertigungsschritte.

Im folgenden werden Einzelheiten der Erfindung anhand bevor­ zugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, nämlich:

Fig. 1A einen Teilschnitt durch eine Kontaktvorrichtung,

Fig. 1B eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Federbandes mit einem einzigen eingesetzten Kontaktkörper,

Fig. 1C eine ausschnittweise Ansicht eines Federbandes von oben, und

Fig. 1D eine Detailansicht einee Kontaktkörpers während des Einsetzens in das Federband;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, nämlich:

Fig. 2A einen Teilquerschnitt durch zwei Kontaktkörper und eine Kontakvorrichtung in entspanntem Zustand, und

Fig. 2B einen Teilquerschnitt durch zwei Kontaktkörper und eine Kontaktvorrichtung in belastetem Zustand, d.h. nach dem Anlegen des Kontaktdruckes;

Fig. 3 eine schematische Ansicht von verschiedenen Kon­ taktkörper, nämlich:

Fig. 3A einen Kontaktkörper, der dazu bestimmt ist, auf zwei Federdrähte montiert zu werden,

Fig. 3B einen Kontaktkörper, der dazu bestimmt ist, auf ein zentrales Federband montiert zu werden,

Fig. 3C eine andere Ausführung eines zur Montage auf zwei Federdrähten bestimmten Kontaktkörpers, und

Fig. 3D einen Kontaktkörper, der dazu bestimmt ist, auf zwei Federbänder montiert zu werden;

Fig. 4 eine auf gewelltem Federband bzw. gewellten Federdrähten angeordnete Kontaktkörperreihe;

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel, nämlich:

Fig. 5A einen Teilschnitt durch eine Kontaktvorrichtung;

Fig. 5B eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Federbandes mit zwei darauf montierten Kontakt­ körpern,

Fig. 5C eine ausschnittweise Ansicht eines Federbandes von oben,

Fig. 5D eine Detailansicht eines Kontaktkörpers während der Montage auf das Federband,

Fig. 5E eine Detailansicht eines Kontaktkörpers in montiertem Zustand, und

Fig. 5F eine Detailansicht eines weiteren Kontaktkörpers in montiertem Zustand;

Fig. 6 ein viertes Ausführungsbeispiel, nämlich:

Fig. 6A einen Teilschnitt durch eine Kontaktvorrichtung,

Fig. 6B eine perspektivische Ansicht eines Teils zweier miteinander verbundener Federbänder mit einem darauf montierten Kontaktkörper,

Fig. 6C eine ausschnittweise Ansicht eines Federbandes von oben,

Fig. 6D eine Darstellung der Montage eines Kontaktkörpers auf zwei Federbänder, und

Fig. 6E eine perspektivische Ansicht eines Teils von drei miteinander verbundenen Federbändern mit zwei darauf montierten Kontaktkörpern;

Fig. 7 einen Kontaktkörper mit einer als Sandwich zwischen zwei äusseren Kontaktplatten einge­ klemmten Kontaktlamelle aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit;

Fig. 8 einen mit Kontaktmaterial umwickelten Kontakt­ körper;

Fig. 9 einen Kontaktkörper mit eingesetzten Kontaktla­ mellen;

Fig. 10A- 10C Ausführungsbeispiele von Kontaktkörpern mit federnden Kontaktlamellen an den Kantenab­ schnitten;

Fig. 11 einen Kontaktkörper mit geschlitzter Kontakt­ lamelle;

Fig. 12 einen Querschnitt durch den in Fig. 11 dargestellten Kontaktkörper;

Fig. 13 einen Teil-Querschnitt einer Kontaktvorrichtung mit koaxial-zylindrischen Anschlusskörpern und zwischen diesen eingesetzten Kontaktkörpern, gemäss Schnittebene XIII-XIII in Fig. 14,

Fig. 14 einen Teil-Axialschnitt der Kontaktvorrichtung nach Fig. 13, gemäss Schnittebene XIV-XIV in Fig. 13;

Fig. 15 eine in grösserem Massstab gehaltene Axialansicht eines Federelementes aus der Kontaktvorrichtung nach Fig. 13;

Fig. 16 einen Längsschnitt eines Satzes von zusammen­ gehörigen Kontaktkörpern mit Federelement und Führungsvorrichtung einer weiteren Kontakt­ vorrichtung in vergrösserndem Massstab, gemäss Schnittebene XVI-XVI in Fig. 17

Fig. 17 einen Querschnitt der Kontaktkörperanordnung nach Fig. 16, gemäss Schnittebene XVII-XVII in Fig. 16 und

Fig. 18 eine Darstellung entsprechend Fig. 17 für eine abgewandelte Kontaktkörperausführung.

Die in den Fig. 1A bis 1D dargestellte elektrische Kon­ taktvorrichtung 1 besteht aus einem Federband 2, in das jalousieartig angeordnete Kontaktkörper 3 eingesetzt sind. Zu diesem Zweck ist das Federband 2 mit Aufnahmeschlitzen 4 versehen. Wie insbesondere aus den Fig. 1A und 1D hervor­ geht, sind die Kontaktkörper 3 von beiden Seiten her mit geneigt angebrachten Rastnuten 5 versehen. Diese Nuten ent­ sprechen der Dicke des Federbandes 2, so dass sich die Kon­ taktkörpern 3 rastend eindrücken lassen (vgl. Fig. 1D).

Die Rastnuten 5 sind um einen Winkel α gegenüber der Ebene der Kontaktkörper 3 geneigt angebracht, um den gewünschten Neigungswinkel derselben gegenüber der Ebene 7 des Feder­ bandes 2 zu realisieren. Der Betrag, um den die Kontakt­ körper 3 gegenüber der Federbandebene 7 geneigt sind, kann in der Praxis zwischen einigen Winkelgraden und ca. 45° liegen. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Neigung um ca. 40° erwiesen.

Das Federband 2 kann aus Federstahl oder Federbronze, z.B. aus Cu/Be-Bronze bestehen. Als Kontaktmaterial wird vorzugs­ weise ein elektrisch gut leitender Werkstoff verwendet. Es ist zu beachten, dass die Höhe der Kontaktkörper 3 unab­ hängig ist vom gegenseitigen Abstand derselben längs des Federbandes 2. Dies bedeutet, dass es möglich ist, durch entsprechende Wahl der Kontakthöhe auch grössere Toleranzen zwischen zwei miteinander elektrisch zu verbindenden Anschlusskörpern zu überbrücken, ohne dass die Anzahl der Kontaktkörper, bezogen auf die Länge des Federbandes, ver­ mindert werden müsste. Die gewünschte hohe Strombelast­ barkeit bleibt also voll gewährleistet.

Das Federband 2 kann aus zwei Teilbändern 2 a, 2 b zusammen­ gesetzt sein, die miteinander verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass bei der Montage der Kontaktkörper 3 die Ränder 6 der Schlitze 4 nicht (wie in Fig. 1D dargestellt) wegge­ bogen werden müssen. Vielmehr können in diesem Fall die Teilbänder 2 a, 2 b seitlich in die Rastnuten 5 hinein­ geschoben und gegebenenfalls anschliessend miteinander verbunden werden.

Anhand der Fig. 2A und 2B sei die Wirkungsweise der Kontaktvorrichtung erläutert, die sich in entscheidendem Masse von bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art unter­ scheidet. In entspanntem Zustand nach Fig. 2A ist das Federband 16 eben. Die Kontaktkörper 8 bis 11 sind im Abstand a unter dem Winkel α relativ zur Federbandebene auf dem Federband 16 aufgereiht. Vorzugsweise beträgt der Winkel α 40°. Wird nun unter dem Einfluss eines Kontakt­ druckes, der zwischen einem ersten Anschlusskörper 200 und einem zweiten Anschlusskörper 210 auf die elektrische Kontaktvorrichtung ausgeübt wird, der Spalt D auf das Mass D 1 (Fig. 2B) verengt, nehmen zwangsläufig die Kontaktkörper 8 bis 11 eine stärker geneigte Stellung ein. Das bedeutet, dass sich der Winkel α verkleinert. Infolge des praktisch formschlüssigen Kontaktes zwischen den Kontaktkörpern 8 bis 11 und dem Federband 16 nimmt letzteres eine gewellte Form ein, wie dies für das gewählte Beispiel in Fig. 2B gezeigt ist.

Durch diese Massnahme wird eine zusätzliche Nachgiebigkeit des Federsystems erreicht, was sich in längeren nutzbaren Federwegen und damit in gleichmässiger verteilten und gegen Masstoleranzen unempfindlicheren Rückstellkräften äussert. Ferner lässt die beschriebene Vorrichtung auch grössere Ver­ stellwinkel der Kontaktkörper einwandfrei und unter weitge­ hend konstantem Federdruck der Kontaktkörper gegenüber den Anschlusskörpern 100 und 210 zu.

Ferner zeigt Fig. 2B im Bereich der beiden äusseren linken Kontaktkörper einen besonders vorteilhaften, weil einfachen und zuverlässigen Abstandhalter 16 a in Gestalt eines über das Federband 16 gezogenen Schlauchabschnittes. Dieser besteht vorzugsweise aus weichelastischem oder weichplas­ tischem Material und ist daher an seinen Stirnflächen bezüg­ lich der veränderlichen Schrägstellung des benachbarten Kontaktkörpers anpassungfähig. Dadurch ergibt sich auch eine gegebenenfalls erwünschte, durch geeignete Bemessung und Materialwahl beeinflussbare Erhöhung des Kontaktdruckes. Solche Abstandhalter kommen insbesondere mit Vorteil auch für Ausführungen mit Federdrähten in Betracht (siehe Fig. 3A).

Zweckmässig werden nachgiebige, in Axialrichtung wenigstens teilweise elastisch verformbare Abstandhalter unter einer gewissen axialen Zusammenpressung zwischen die Kontaktkörper eingesetzt. Dies lässt sich bei der Montage mit abwechseln­ der Aufreihung von Kontaktkörpern und Abstandhaltern auf das Federband bzw. den Federdraht bequem durch Zusammendrücken der Aufreihung mit anschliessender Endarretierung oder Zusammenschliessen der Band- bzw. Drahtenden erreichen. Die axiale Vorspannung der Abstandhalter ergibt eine spielfreie, jedoch im Betriebszustand nachgiebige und anpassungsfähige Lagesicherung der Kontaktkörper. Diese begünstigt weiterhin eine Formgebung der plattenartigen Kontaktkörper mit einfachen, in Richtung quer zur Plattenebene verlaufenden, prismatischen oder zylindrischen Ausnehmungen für den Durch­ tritt des Federbandes bzw. Federdrahtes. Dies hat erhebliche fertigungstechnische Vorteile, ohne die spielfreie oder spielarme Lagesicherung der Kontaktkörper zu beeinträchtigen.

Eine Abwandlung dieser Ausführungsform ist im rechten Teil von Fig. 2B angedeutet. Danach wird eine nachgiebige Lage­ sicherung der Kontaktkörper mittels eines das Federband bzw. den Federdraht umgebenden und sich durchgehend über eine Mehrzahl von Kontaktkörpern erstreckenden, radial elastisch und/oder plastisch zusammendrückbaren Schlauches 16 b erreicht. Bei passender Bemessung der Ausnehmungen der Kontaktkörper lässt sich einerseits das Einführen des Feder­ elementes mit Schlauch in die Ausnehmungen bei der Montage noch bequem ausführen. Andererseits bewirkt die radiale Zusammendrückung der innerhalb der Kontaktkörperausnehmungen befindlichen Schlauchabschnitte eine sichere, kraftschlüs­ sige bzw. wegen der Verdrängung von Schlauchmaterial in die benachbarten Bereiche ausserhalb der Ausnehmungen sogar formschlüssige, jedoch gleichwohl nachgiebige Lagesicherung der Kontaktkörper. Gegebenenfalls können zusätzlich zwischen den Kontaktkörpern Schlauchabschnitte als Abstandhalter eingefügt werden.

Im übrigen versteht es sich, dass das Schlauchprofil für die vorliegenden Anwendungen nicht notwendigerweise umfangssei­ tig geschlossen sein muss. Vielmehr kommen grundsätzlich alle geeigneten Hohlprofile in Betracht, z.B. auch U-Pro­ file. Ebenso versteht es sich, dass eine solche Abstand­ halterung - wie in Fig. 2B nicht besonders dargestellt - im allgemeinen über eine grössere Anzahl bzw. über eine ganze Reihe von Kontaktkörpern zu erstrecken ist.

ln den Fig. 3A bis 3D sind Ausführungsbeispiele für geeignete Kontaktkörperformen dargestellt. Der Kontaktkörper 8 gemäss Fig. 3A weist zwei gegenüber der Kontaktebene 17 (vgl. Fig. 2A) geneigt angebrachte Bohrungen 12 auf, die zur Durchführung von Federdrähten dienen.

Fig. 3B zeigt das Beispiel eines zentralen, gegenüber der Kontaktebene 17 (vgl. Fig. 2A) geneigt angebrachten Schlit­ zes 13 zur Aufnahme eines Federbandes.

Die Fig. 3C und 3D zeigen Kontaktkörpern 10, 11, die seitliche Ausnehmungen 14, 15 zum Einschieben von Feder­ drähten (Fig. 3C) bzw. Federbändern (Fig. 3D) aufweisen. Diese Ausnehmungen 14, 15 können nach dem Einführen der Federelemente leicht durch Stauchen oder Quetschen ver­ schlossen werden.

In Fig. 4 ist ein Beispiel mit einem mehrfach gewellten Federband oder Federdraht 16 dargestellt. Derartige Aus­ führungsbeispiele tragen zu einer weiteren Verlängerung des Federbereiches bei. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Durchlass 41 für den Federdraht oder das Federband 16 senkrecht (d.h. α=90°) zur Ebene 17 der Kontaktkörper 8 bis 11 angebracht werden kann. Trotzdem ergibt sich die gewünschte formschlüssige Verbindung zwischen dem Feder­ element und den Kontaktkörpern, so dass die zuvor beschrie­ bene Drehbewegung der Kontaktkörper einwandfrei in eine geeignete elastische Verformung des Federelementes umgesetzt wird.

In den Fig. 5A bis 5F ist eine elektrische Kontakt­ vorrichtung dargestellt, deren Kontaktkörper durch Taschen 21 aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer, gebildet sind, die jeweils auf einem Steg 20 des Federbandes 18 angeordnet sind und dieses vollständig umfassen (vgl. Fig. 5A; 5E). Aus dem Federband 18 sind Aussparungen 19 herausgestanzt, wodurch Stege 20 entstehen (vgl. Fig. 5C). Diese sind gegenüber der Feder­ bandebene 31 um einen Winkel verdreht (vgl. Fig. 5A). Dadurch wird erreicht, dass die Stege 20 gegenüber den Rändern 18 a des Federbandes 18 torsionsartig federn können. Die Montage der taschenförmigen Kontaktkörpern ist denkbar einfach: Sie werden über die zugeordneten Stege 20 geschoben und ihre Endbereiche 21 a anschliessend form- oder stoffschlüssig, z.B. mit Hilfe von Punktschweissungen 22, verbunden (vgl. Fig. 5D; 5E). Gemäss einer in Fig. 5F dargestellten Variante kann das Befestigungsproblem auch so gelöst werden, dass man die genannten Endbereiche 21 a krallenförmig ausbildet und miteinander in Eingriff bringt. In diesem Fall kann unter Umständen auf das Anbringen von stoffschlüssigen Leitverbindungen verzichtet werden. In Fig. 5B ist im übrigen ein Abschnitt der elektrischen Kontaktvorrichtung mit zwei montierten Taschen 21 perspekti­ visch dargestellt.

In den Fig. 6A bis 6E ist eine elektrische Kontakt­ vorrichtung dargestellt, deren Kontaktkörper durch Wickel 29 aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit (das wiederum Kupfer sein kann) gebildet sind, die jeweils auf zwei miteinander verbundenen oder gegebenenfalls auch nur in gegenseitiger Berührung gehaltenen Zungen 25, 27 angeordnet sind, die verschiedenen Federbändern 24 angehören und von entgegengesetzten Seiten in den Wickel 29 hineingeschoben sind (vgl. Fig. 6B). Demnach werden jeweils zwei Zungen 25, 27 von einem Wickel 29 vollständig umfasst (vgl. Fig. 6B). Die elektrische Kontaktvorrichtung besitzt überdies mindestens zwei nebeneinanderliegende Federbänder 24. Aus jedem Federband 24 sind Aussparungen 26, 28 herausgestanzt, wodurch Zungen 25, 27 entstehen, die mit einem Verbindungs­ streifen 24 a einstückig verbunden sind (vgl. Fig. 6C). Die Zungen 25, 27 sind gegenüber der Federbandebene 31 um einen Winkel verdreht (vgl. Fig. 6A). Dadurch wird wiederum erreicht, dass die Zungen 25, 27 gegenüber dem mit ihnen verbundenen Verbindungsstreifen 24 a torsionsartig federn können. Dabei können die Torsionsachse und die Symmetrieachse jeder Zunge 25 zusammenfallen oder die erstere in bezug auf die letztere exzentrisch sein (vgl. strichpunktiert dargestellte Zunge 27 in Fig. 6C). Die Montage der wickelförmigen Kontaktkörper erfolgt durch Einschieben der zugeordneten Zungen 25, 27 (vgl. Fig. 6D). Die einzelnen Zungenpaare 25, 27 werden anschliessend z.B. mit Hilfe von Punktschweissungen 30 miteinander verbunden. Die solcherart durchgeführte Montage besticht durch ihre Einfachheit. Die wickelförmigen Kontaktkörper können in mehreren Reihen angeordnet sein (vgl. Fig. 6E).

Es ist offensichtlich, dass die im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5A bis 5F verwendeten Kontaktkörper gegebenenfalls auch wickelförmig und die im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6A bis 6E benützten gegebenenfalls auch taschen­ förmig sein können. Ferner können die Stege 20 bzw. die miteinander verbundenen Zungenpaare 25, 27 auch in mehr als zwei Reihen angeordnet sein.

Zur Gewährleistung einer einwandfreien Kontaktgabe unter verbesserten Anpressverhältnissen werden im folgenden in Weiterbildung des erfinderischen Prinzips Ausführungs­ beispiele von Kontaktkörpern beschrieben, welche sich zur Verwendung mit zuvor beschriebenen Ausführungen besonders gut eignen.

Es ist bekannt, dass insbesondere die Längskanten der Kontaktkörper 3, 8 bis 11 als Kontaktbrücke zu den Anschlusskörpern 200, 210 dienen. Diese Teile der Kontakt­ körper werden in Abhängigkeit von der jeweiligen Strombe­ lastung zwischen den Anschlusskörpern besonders stark beansprucht.

Gemäss Fig. 7 besteht der Kontaktkörper aus einem ersten und einem zweiten äusseren Kontaktteil 32 sowie einer dazwischen eingeklemmten Kontaktlamelle 42 aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, deren Enden 43 über die Kontaktteile 32 hinausragen. Die äusseren Kontaktteile 32 können aus Metall, Kunststoff oder einem anderen die erforderlichen mechanischen Eigenschaften besitzenden Werkstoff bestehen. Die dazwischen liegende Kontaktlamelle 42 muss vor allem über gute elektrische Eigenschaften verfügen; die mechanische Eigenschaften dieser Lamelle 42, wie genügende Festigkeit, spielen dagegen eine eher untergeordnete Rolle. Als Material für die Lamelle 42 kann beispielsweise ein Kupfergeflecht verwendet werden.

Gemäss Fig. 8 ist der Kontaktkörper aus Metall oder Isoliermaterial gefertigt und mit einem Draht 41, der aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit besteht, oder mit einer Litze umwickelt.

Gemäss dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur die Kantenbereiche der Kontaktkörper mit einer einge­ setzten Kontaktlamelle 33 aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit versehen. Zu diesem Zweck sind die Kantenbereiche mit Nuten versehen.

Die Fig. 10A bis 10C zeigen weitere Ausführungsbeispiele von Kontaktkörpern. Diese verfügen über federnde Kontakt­ lamellen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit. Die Kontakt­ lamelle 34 nach Fig. 10A hat einen U-förmigen Querschnitt und ist über ein Ende des Kontaktkörpers gestülpt. Gemäss Fig. 10B ist die Kontaktlamelle 35 mit einem Ende in einer Nut 37 am Kontaktkörper eingesetzt. Schliesslich kann die Kontaktlamelle 36 nach Fig. 10C aus Phosphorbronze-Draht bestehen und ähnlich wie die Kontaktlamelle 34 gemäss Fig. 10A über ein Ende des Kontaktkörpers gestülpt sein. Die in den Fig. 10A und 10B dargestellten Kontaktlamellen 34, 35 weisen überdies Schlitze 39 auf, wodurch mehrere nebenein­ ander angeordnete, voneinander unabhängig federnde Kontakt­ bereiche entstehen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 sieht einen Kontakt­ körper vor, der aus einer an den Kontaktflächen mit Schlitzen 39 versehenen Leiterplatte besteht. Gemäss Fig. 12 können die Kontaktkanten 40 zusätzlich leicht abgewinkelt sein.

Die im Zusammenhang mit den Fig. 7 bis 11 beschriebenen Ausführungsbeispiele der Kontaktkörper eignen sich insbeson­ dere für hohe Strombelastung der Kontaktvorrichtung beim Einsatz mit Anschlusskörpern, die in bezug auf ihre gegen­ seitige Lage und/oder infolge Bearbeitungstoleranzen ihrer Öberflächen nicht Gewähr dafür bieten, dass ein im wesent­ lichen starrer Kontaktkörper entlang seiner gesamten Kontaktkanten an den Oberflächen der Anschlusskörper anliegt.

Bei der Kontaktvorrichtung nach den Fig. 13 bis 15 sind jeweils zwei plattenartig-prismatische, formsteife Kontakt­ körper 101 in Richtung parallel zur Achse von zylindrischen Anschlusskörpern 100 a und 100 b gesehen hintereinanderliegend angeordnet und durch eine stabförmige Torsionsfeder 104 mit­ einander verbunden. Letztere umfasst zwei mit Axialabstand angeordnete Vierkant-Profilabschnitte 104 a und liegt in fluchtenden Kanälen 101 a der beiden Kontaktkörper 101, die ein den Profilabschnitten 104 a angepasstes Vierkantprofil aufweisen und damit eine formschlüssige Torsionsverbindung zwischen den hintereinanderliegenden Kontaktkörpern herstel­ len. Von den übrigen, zylindrischen Stababschnitten 104 b der Torsionsfeder wirkt der mittlere, zwischen den beiden Vierkant-Profilabschnitten 104 a liegende als elastisch tordierbares Federelement, während die beiden äusseren über die End-Stirnflächen der Kontaktkörper vorstehen und in radiale Schlitze 110 a von beiderseitigen Ringelementen 110 b und 110 c einer dadurch gebildeten, käfigartigen Führungs­ vorrichtung 110 eingreifen. Auf diese Weise kann sich die Schwenkachse X-X der fluchtenden Kontaktkörper bei deren Schwenkbewegung gegeneinander radial zur Achse der zylin­ drischen Anschlusskörper 100 a, 100 b verlagern, ohne dass die Gefahr eines Verkantens durch tangentiale Schrägstellung bezüglich der Anschlusskörper besteht.

In entspanntem Zustand der Torsionsfeder sind die beiden Kontaktkörper zueinander rechtwinklig verschwenkt, während sie beim Einsetzen zwischen die Kontaktflächen der Anschlusskörper 100 a und 100 b unter elastischer Verformung der Torsionsfeder gemäss Pfeilen P 1 und P 2 in Fig. 15 unter Vorspannung ihre Lage gemäss Fig. 13 einnehmen. Dabei liegen die äusseren Längskanten der Kontaktkörper unter einer der Vorspannung entsprechenden Anpressung an den Kontaktflächen der Anschlusskörper. Die Ringelemente 110 a und 110 b der Führungsvorrichtung 110 besorgen ferner eine genaue axiale Arretierung der Führungskörper, so dass eine wiederholte Axialverschiebung der Anschlusskörper gegenein­ ander möglich ist. Die Anschlusskörper können daher insbe­ sondere als Buchse und Stecker ausgebildet werden, wie in Fig. 13 und 14 angedeutet. Im übrigen ist in Fig. 13 der Uebersichtlichkeit halber nur ein Kontaktkörperpaar in dem Raum zwischen den beiden Anschlusskörpern dargestellt. Die ersichtlich vorgesehene, vollständige Besetzung der verfüg­ baren Kontaktflächen mit Kontaktkörperanordnungen entspre­ chend der Anzahl der vorhandenen Paare von einander fluch­ tend gegenüberliegenden Schlitzen 110 a ermöglicht Kontakt­ vorrichtungen einfacher Konstruktion für hohe Strombe­ lastungen.

Bei der Kontaktvorrichtung nach Fig. 16 und 17 liegen jeweils zwei äussere Kontaktkörper 102 und ein mittlerer Kontaktkörper 103 - alle mit einem Profil ähnlich der Aus­ führung nach Fig. 13 ausgebildet - mit ihren durchgehenden Vierkantprofil-Kanälen 102 a und 103 a fluchtend hinter­ einander. Eine sinngemäss wie bei der vorangehenden Ausfüh­ rung wirkende Torsionsfeder 105 ist wiederum mit Profil­ abschnitten 105 a und 105 b versehen die dem Kanalprofil angepasst und den Kontaktkörpern 102 bzw. 103 zugeordnet sind. Zwischen den Profilabschnitten sind relativ torsions­ weiche Federabschnitte 109 gebildet, deren Durchmesser geringer als der jeweils geringste Durchmesser der Profil­ abschnitte bemessen ist. Auf diese Weise können die Tor­ sionsfedern aus hochfestem Material hergestellt werden, z.B. aus Federstahl, während eine Ausführung der Torsionsfedern gemäss dem vorangehenden Ausführungsbeispiel mit seinen im Durchmesser stärkeren Torsionsfedern die Anwendung von Mate­ rialien mit geringerem Elastizitätsmodul erlaubt, z.B. von geeigneten Kunststoffen, die eine besonders wirtschaftliche Bearbeitung zulassen.

Durch die mittelsymmetrische Zusammensetzung der drei Kontaktkörper ergibt sich eine unter Vorspannung in sich statisch im wesentlichen im Gleichgewicht befindliche Anord­ nung der Kontaktkörper. Gleichwohl sind an den Enden der Torsionsfeder Führungszapfen 105 c vorgesehen, die in Schlitzen 111 b gegenüberliegender Randabschnitte 111 a einer käfigartigen Führungsvorrichtung eingreifen. In nicht näher dargestellter Weise ergibt sich dadurch auch hier die Möglichkeit, grössere Kontaktfelder herzustellen, z.B. auch ebene Kontaktfelder für Verbindungen an Starkstromschienen. Zur Erhöhung der Strombelastbarkeit sind im Beispiel wiederum an den äusseren Kanten der Kontaktkörper 102 und 103 elastisch nachgiebige Kontaktlamellen 112 eingesetzt.

Die Abwandlung nach Fig. 18 zeigt bei einer Vorrichtung entsprechend Fig. 17 die Möglichkeit eines zylindrischen Torsionsfederstabes 113 mit stark bemessenen und ausgeprägt radial vorstehenden Profilabschnitten 114 für die Torsions­ kupplung der Kontaktkörper. Eine solche Ausführung erlaubt besonders grosse Kraftübertragungsflächen zwischen Torsions­ feder und Kontaktkörpern. Sie kommt daher insbesondere auch für billige Torsionsfedern aus Kunststoff in Betracht.

Claims (33)

1. Elektrische Kontaktvorrichtung zur Bildung einer Leit­ verbindung zwischen Anschlusskörpern über eine Mehrzahl von Kontaktkörpern, mit mindestens einem für eine Mehr­ zahl von Kontaktkörpern gemeinsamen Federelement für die Anpressung der Kontaktkörper gegen die Anschlusskörper, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als Feder­ band (2) ausgebildet ist, das Oeffnungen (4) aufweist, in die die Kontaktkörper (3) jeweils einzeln eingeführt sind, und dass die Kontaktkörper (3) in unbelastetem Zustand um einen Winkel von maximal 45° gegenüber der Ebene (7) des Federbandes (2) geneigt angeordnet sowie durch Einrastmittel (5, 6) am Federband (2) befestigt sind.

2. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen des Federbandes (2) als Schlitze (4) ausgebildet sind, die sich quer zur Längsrichtung des Federbandes (2) erstrecken, dass die Schlitze (4) eine oder mehrere Reihen bilden, die in Längsrichtung des Federbandes (2) verlaufen, dass die Einrastmittel (5, 6) an den Kontaktkörpern (3) ausgebil­ dete, einander gegenüberliegende Rastnuten (5) umfassen, die in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und mit den die Schlitze (4) umgebenden Randzonen (6) in Wirk­ verbindung stehen, und dass die Lage der Rastnuten (5) an den Kontaktkörpern (3) in Abhängigkeit vom gewünsch­ ten Winkel zwischen letzteren und der Ebene (7) des Federbandes (2) festgelegt ist.

3. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federband (2) aus min­ destens zwei untereinander verbundenen Teilbändern (2 a, 2 b) zusammengesetzt ist.

4. Elektrische Kontaktvorrichtung zur Bildung einer Leit­ verbindung zwischen Anschlusskörpern über eine Mehrzahl von Kontaktkörpern, bei der mindestens ein für eine Mehrzahl von Kontaktkörpern gemeinsames Federelement für die Anpressung der Kontaktkörper gegen die Anschluss­ körper vorgesehen ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontaktkörper (8; 9; 10; 11) mindestens eine Ausnehmung (12; 13; 14; 15) aufweist, die den Kontakt­ körper vollständig durchdringt und sich von einer Seitenfläche (8 a; 9 a; 10 a; 11 a) der Kontaktkörper (8; 9; 10; 11) zur andern (8 b; 9 b; 10 b; 11 b) erstreckt, dass das Federelement (16) durch die Ausnehmung (12; 13; 14; 15) hindurchgeführt ist und dass die Ebene (17) der Kontaktkörper (8; 9; 10; 11) mit der Ausnehmung (12; 13; 14; 15) einen festgelegten Winkel α einschliesst.

5. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als Federband (16) ausgebildet ist und die Ausnehmung die Form einer schlitzförmigen Oeffnung (13) aufweist, die sich im Zentrum der Kontaktkörper (9) befindet, und dass die Breite der Oeffnung (13) der Dicke des Federbandes (16) entspricht.

6. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Federelemente wenigstens annä­ hernd parallel zueinander angeordnete Federbänder vorge­ sehen sind und dass jeder Kontaktkörper (11) in seinem Randbereich zwei einander gegenüberliegende, schlitz­ förmige Ausnehmungen (15) aufweist, deren Breite der Dicke der Federbänder (16) entspricht.

7. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. jedes Federband (16) in entspanntem Zustand eben ist und dass der Winkel a maximal 45° beträgt.

8. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. jedes Federband (16) in entspanntem Zustand einfach oder mehrfach gewellt ist und dass der Winkel α 90° beträgt (Fig. 4).

9. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Federelemente wenigstens annähernd parallel zueinander angeordnete Federdrähte (16) vorgesehen sind und dass jeder Kontaktkörper (10) in seinem Randbereich zwei einander gegenüberliegende schlitzförmige Aussparungen (14) aufweist, deren Breite dem Durchmesser der Federdrähte (16) entspricht.

10. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Federelemente wenigstens annä­ hernd parallel zueinander angeordnete Federdrähte (16) vorgesehen sind und dass jeder Kontaktkörper (8) in seinem Randbereich zwei einander gegenüberliegende Bohrungen (12) zur Aufnahme der Federdrähte (16) aufweist.

11. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Federdrähte (16) in entspanntem Zustand geradlinig verlaufen und dass der Winkel α maximal 45° beträgt.

12. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Federdrähte (16) in entspanntem Zustand einfach oder mehrfach gewellt sind und dass der Winkel α 90° beträgt (Fig. 4).

13. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper (8; 9; 10; 11) in mehreren nebeneinanderliegenden Reihen angeordnet sind und dass die zugehörigen Federelemente (16) untereinander verbunden sind.

14. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen der Kontaktkörper durch Kontaklamellen (33; 34; 35; 36) aus einem Material mit hoher elektri­ scher Leitfähigkeit gebildet sind, die im Randbereich des Kontaktkörpers ein- bzw. angesetzt sind (Fig. 7, 9, 10A-10C).

15. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Anschlusskörpern in Verbindung tretenden Kantenbereiche (34; 35; 40) der Kontaktlamellen mit Schlitzen (39) versehen sind (Fig. 10A, 10B, 11).

16. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlitzten Kantenbereiche (34; 35; 40) federnd ausgebildet sind (Fig. 10A; 10B; 11; 12).

17. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper zur Bildung von Kontaktflächen (38) mit draht- oder strangförmigem Material (41) hoher elektri­ scher Leitfähigkeit umwickelt sind.

18. Elektrische Kontaktvorrichtung zur Bildung einer Leit­ verbindung zwischen Anschlusskörpern über eine Mehrzahl von Kontaktkörpern, mit mindestens einem für eine Mehr­ zahl von Kontaktkörpern gemeinsamen Federelement für die Anpressung der Kontaktkörper gegen die Anschlusskörper, wobei das Federelement durch Ausnehmungen gebildete, einstückig angeformte und zur Lagerung der Kontaktkörper bestimmte Trägerorgane aufweist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper (21; 29) die zugeordneten Träger­ organe (20; 25; 27) vollständig umfassen und in unbe­ lastetem Zustand gegenüber der Federelementebene (31) unter einem Winkel von maximal etwa 45° geneigt ange­ ordnet sind.

19. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper die Form von Taschen (21) haben, die aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit hergestellt sind.

20. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerorgane am Feder­ element (18) die Form von Stegen (20) haben, die in einer oder mehreren nebeneinander liegenden, sich in Längsrichtung des Federelementes (18) zwischen zwei Randstreifen (18 a) desselben erstreckenden Reihen angeordnet sind (Fig. 5B).

21. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Federelemente (24) vorhanden sind, deren jedes Träger­ organe in Form von Zungen (25, 27) aufweist, die in einer sich in Längsrichtung des Federelementes (24) erstreckenden Reihe angeordnet und einstückig mit einem Verbindungsstreifen (24 a) verbunden sind, dass jeweils eine Zunge (25, 27) des einen Federelementes (24) von der einen Seite her und eine Zunge (25, 27) des anderen Federelementes (24) von der anderen Seite her in die zugeordnete Kontaktkörper (21; 29) hineinragen und dass zwischen den solcherart gebildeten Zungenpaaren eine feste Verbindung besteht (Fig. 6B).

22. Elektrische Kontaktvorrichtung zur Bildung einer Leit­ verbindung zwischen Anschlusskörpern, wobei eine Mehr­ zahl von bezüglich der Anschlusskörper schwenkbar gela­ gerten Kontaktkörpern mit mindestens einer für jeweils eine Mehrzahl von Kontaktkörpern gemeinsamen Feder für die Anpressung der Kontaktkörper gegen die Anschluss­ körper vorgesehen ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kontaktkörper (101, 102, 103) in Rich­ tung ihrer Schwenkachsen (X-X) gesehen im wesentlichen hintereinanderliegend angeordnet und durch mindestens eine Torsionsfeder (104, 105) miteinander in der Weise verbunden sind, dass sie im Anpresszustand bezüglich der Anschlusskörper (100 a, 100 b) unter gegensinniger Dreh­ vorspannung stehen.

23. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kontaktkörper (101, 102, 103) in Richtung ihrer Schwenkachsen (X-X) im wesentlichen fluchtend angeordnet sind und sich über wenigstens einen Teil dere axialen Ausdehnung der Kontaktkörper erstreckende, ebenfalls im wesentlichen fluchtende Kanäle (101 a, 102 a, 103 a) zur Aufnahme der Torsionsfeder (104, 105) aufweisen.

24. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsfeder (104, 105) stabförmig ausgebildet ist und mindestens zwei mit gegenseitigem Axialabstand angeordnete Profilabschnitte (104 a; 105 a, 105 b) zur Bildung von Dreh-Formschluss­ verbindungen mit den Kontaktkörpern (101, 102, 103) aufweist.

25. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsfeder (105) im Bereich zwischen den Profilabschnitten (105 a, 105 b, 105 c) Tor­ sionsstababschnitte (109) von bezüglich des geringsten Profildurchmessers geringerem Stabdurchmesser aufweist.

26. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Anordnungen jeweils axial hintereinanderliegender Kontaktkörper (101 bzw. 102, 103) zur Bildung eines Mehrfach-Kontaktfeldes nebeneinanderliegend angeordnet ist und dass eine Führungsvorrichtung (110, 111) zur Parallelhaltung der Schwenkachsen (X-X) der nebenein­ anderliegenden Kontaktkörperanordnungen (101 bzw. 102, 103) vorgesehen ist.

27. Elektrische Kontaktvorrichtung zur Bildung einer Leit­ verbindung zwischen Anschlusskörpern, wobei eine Mehr­ zahl von bezüglich der Anschlusskörper schwenkbar gela­ gerten Kontaktkörpern mit mindestens einer für jeweils eine Mehrzahl von Kontaktkörpern gemeinsamen Feder für die Anpressung der Kontaktkörper gegen die Anschluss­ körper vorgesehen ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich über eine Mehrzahl von Kontaktkörpern (8; 9; 10; 11) erstreckende, band- oder drahtförmige Feder (16) vorgesehen ist, die wenigstens in den Zwischenräumen der Kontaktkörper mit einer Umhüllung (16 a, 16 b) zur Lagesicherung, insbesondere zur Abstandhaltung, der Kontaktkörper versehen ist.

28. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (16 a, 16 b) mindestens einen Hohlkörper, insbesondere einen Hohlprofilkörper mit mit geschlossenem Profilumfang, aufweist.

29. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (16 a, 16 b) mindestens einen Schlauch- oder Rohrkörper aufweist.

30. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung eine Mehrzahl von aneinandergereihten, ringartigen Hohlkörpern aufweist.

31. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung jeweils zwischen benachbarten Kontaktkörpern angeord­ nete, als Abstandhalter wirkende Hohlkörper aufweist, die mit Stirnflächen an den Kontaktkörpern anliegen.

32. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Umhül­ lung (16 b) über eine Mehrzahl von Kontaktkörpern (8; 9; 10; 11) erstreckt und in diesen gebildete Ausnehmungen (12; 13; 14; 15) durchgreift.

33. Elektrische Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung wenigstens teilweise aus weichelastischem und/oder weichplastischem Material besteht.