DE3935182C1 - Contact disc with central aperture - has circular knife edges formed on either side of different diameters and projecting axially - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktscheibe mit einem zentralen Durchbruch und je einer konzentrisch dazu liegenden, in axialer Richtung vorspringenden, ringförmigen und eine Ringschneide bildenden Materialpartie auf beiden Seiten der Scheibe, wobei die Durchmesser der beiden Ringschneiden unterschiedlich groß sind.

Bekannte Kontaktscheiben dieser Art (DE-AS 21 41 550), die dazu dienen, zwischen zwei uninsolierten Leitern, von denen wenigstens einer aus Aluminium besteht, im Bereich von zwei einander zugekehrten, ebenen Kontaktflächen, einen guten und dauerhaften elektrischen Kontakt herzustellen, erfüllen zwar diese Aufgabe. Sie sind aber dann ungeeignet, wenn die Kontakt­ flächen der beiden Leiter mit einer Isolierschicht bedeckt sind, die zur Kontaktbildung durchstoßen werden muß. Außerdem lassen sich die mechanischen Anforderungen, nämlich die mechani­ sche Belastbarkeit der Ringschneiden und die erforderliche Federung nicht mehr erfüllen, wenn der Unterschied zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser der Kontaktschei­ be verhältnismäßig klein ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kontakt­ scheibe der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen weiter­ reichenden Einsatzbereich hat und insbesondere die Anforderungen zu erfüllen vermag, die bei der Kontaktierung blanker Leiter und bei relativ geringen Unterschieden zwischen Außendurchmesser und Innendurchmesser der Kontaktscheibe auftreten. Diese Aufgabe löst eine Kontaktscheibe mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Die Querschnittsform der die Ringschneiden bildenden Material­ partie führt bei vorgegebenem Außendurchmesser und Innendurch­ messer der Kontaktscheibe zu einer maximalen Differenz zwischen den Durchmessern der beiden Ringschneiden, wodurch in Verbindung mit den Neigungswinkeln der Flanken und den Kehlen eine die Anforderungen erfüllende Federcharakteristik erreichbar ist. Außerdem führt die Querschnittsform der die Ringschneiden bil­ denden Materialpartien zu einer hohen mechanischen Belastbar­ keit der Ringschneiden, wodurch problemlos ein ausreichend großer Überstand der Ringschneiden über die Stirnflächen der Kontaktscheibe realisiert werden kann.

Hinsichtlich der Federcharakteristik besonders vorteilhaft ist eine Wahl der Krümmungsradien der Kehlen gemäß den Ansprüchen 2 und 3.

Vorteilhafte Werte für die Neigungswinkel der Flanken des Kopf­ teiles beider Materialpartien sind Gegenstand der Ansprüche 4 bis 6.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Überstand der Ringschneiden über die jeweilige Stirnfläche der Scheibe etwa 60% bis 80% der Scheibendicke. Vorteilhaft ist ferner ein Verhältnis der Durchmesser der beiden Ringschneiden, das im Bereich von 0,65 bis 0,8, vorzugsweise im Bereich von 0,7 bis 0,75 liegt. Weiterhin ergeben sich günstige Werte, wenn die Dicke der Scheibe so gewählt wird, daß der größere Ring­ schneidendurchmesser etwa dreimal bis viermal so groß ist wie die Scheibendicke. Besonders vorteilhaft ist ferner ein Ver­ hältnis des kleineren Ringschneidendurchmessers zum Innendurch­ messer der Kontaktscheibe im Bereich von etwa 1,2 bis 1,3.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Kontaktschei­ be aus einer Aluminiumlegierung. Die gewünschte Härte dieser Aluminiumlegierung, bei der es sich vorzugsweise um AlMgSi1F36 handelt, kann durch eine Wärmebehandlung erreicht werden, bei der unmittelbar nacheinander ein Lösungsglühen, Prägen und Anlassen erfolgt.

Vorzugsweise sind die beiden Stirnflächen der Kontaktscheibe mit einem elektrisch isolierenden Kunststoff bedeckt, aus dem die die Ringschneiden bildenden Materialpartien herausragen. Dieser Kunststoff bildet vorzugsweise radial außerhalb der beiden Ringschneiden je eine axial vorspringende Dichtungslippe, die bei einer bevorzugten Ausführungsform in Höhe der auf der gleichen Seite liegenden Ringschneide endet. Um die Verbindung des radial außerhalb der beiden Materialpartien liegenden Teils des Kunststoffes mit der Scheibe zu verbessern, weist letztere bei einer bevorzugten Ausführungsform auf beiden Seiten längs ihres äußeren Randes einen axial vorspringenden Wulst auf.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert:.

Die einzige Figur zeigt einen stark vergrößert dargestellten Schnitt durch das Ausführungsbeispiel.

Eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Kontaktscheibe weist einen aus AlMgSi1F36 bestehenden Scheibenkörper 2 auf. Letzterer hat eine kreisförmige Außenkontur und einen zentralen, zylindri­ schen Durchbruch 3. Längs des äußeren Randes ist auf beiden Seiten des Scheibenkörpers 2 ein in axialer Richtung über die eine bzw. andere Stirnfläche 4 überstehender Ringwulst 5 vorge­ sehen. Beide einstückig mit dem Scheibenkörper 2 ausgebildete Ringwulste haben die gleich Form und Größe. Der Überstand über die Stirnfläche 4 beträgt etwa 20% der Dicke des Scheiben­ körpers 2 zwischen den Stirnflächen 4. Der Durchmesser des Durchbruches 3 hat im Ausführungsbeispiel eine Größe von etwa 50% des Außendurchmessers des Scheibenkörpers 2 und ist etwa 4,5 mal so groß wie die Dicke des Scheibenkörpers 2 zwischen den Stirnflächen 4.

Unmittelbar neben dem einen Ringwulst 5 weist, wie die Figur zeigt, der Scheibenkörper 2 eine wie der Ringwulst in axialer Richtung über die Stirnfläche 4 überstehende, zum Durchbruch 3 konzentrisch verlaufende erste Materialpartie 6 auf, die eine erste Ringschneide 7 bildet. Der Durchmesser dieser ersten Ringschneide 7 beträgt etwa 90% des Außendurchmessers des Scheibenkörpers 2. Die erste Ringschneide 7 liegt also relativ weit außen. Ein Fußteil der ersten Materialpartie 6 ist außen durch eine Flanke 8 begrenzt, deren Neigungswinkel gegenüber der durch die Stirnfläche 4 definierten Ebene nahezu 90° beträgt.

Die Flanke 8 bildet also eine leicht konische Ringfläche. Die innere Flanke 9 der ersten Materialpartie 6 hat einen Neigungs­ winkel von etwa 60°. Außerdem bildet sie mit der angrenzenden Stirnfläche 4 eine ausgerundete Kehle 10. Der sich an den Unter­ teil der ersten Materialpartie 6 anschließende Kopfteil ist nach außen hin durch eine an die Flanke 8 anschließende Flanke 11 begrenzt, deren Neigungswinkel etwa 60° gegenüber der Stirn­ fläche 4 beträgt. Die innere Flanke 12 des Kopfteiles, welche sich an die Flanke 9 anschließt, hat einen Neigungswinkel von etwa 30°. Die erste Materialpartie 6 hat deshalb, wie die Figur zeigt, ein unsymmetrisches, radial nach außen geneigtes Quer­ schnittsprofil.

Auf der der ersten Materialpartie 6 gegenüberliegenden Seite weist der Scheibenkörper 2 eine zweite Materialpartie 13 auf, welche über die auf dieser Seite liegende Stirnfläche 4 in axialer Richtung übersteht und eine zweite Ringschneide 14 bildet, die konzentrisch zur ersten Ringschneide 7 liegt. Der Durchmesser der zweiten Ringschneide 14 beträgt etwa 70% des Durchmessers der ersten Ringschneide und ist nur etwa 25% größer als der Durchmesser des Durchbruches 3. Die zweite Mate­ rialpartie 13 und die zweite Ringschneide 14 liegen also nahe dem Rande des Durchbruches 3. Ein Fußteil der zweiten Material­ partie 13 ist innen durch eine Flanke 15 begrenzt, deren Nei­ gungswinkel gegenüber der Stirnfläche 4 90° beträgt. Die äußere Flanke 16 des Fußteils hat einen Neigungswinkel von 60° und bildet zusammen mit der radial außerhalb liegenden Ringzone der Stirnfläche 4 eine ausgerundete Kehle 17. Der Radius dieser Kehle 17 ist doppelt so groß wie der Radius der Kehle 10 und liegt bei etwa 65% der Dicke des Scheibenkörpers 2 zwischen den Stirnflächen 4. Die theoretische Schnittlinie zwischen der äußeren Flanke 16 und der Stirnfläche 4, welche zusammen die Kehle 17 bilden, ist etwas radial nach außen versetzt ge­ genüber der Schnittlinie der die Kehle 10 bildenden Flanke 9 und Stirnfläche 4. Der kleinste Abstand der beiden Kehlen 10 und 17 voneinander ist etwa 20% größer als die Dicke des Schei­ benkörpers 2.

Der Kopfteil der zweiten Materialpartie 13 ist innen durch eine Flanke 18, die einen Neigungswinkel von 60° hat, und außen durch eine Flanke 19 begrenzt, deren Flankenwinkel 30° beträgt. Wie bei der ersten Materialpartie 6 liegt der Übergang von der äußeren Flanke des Fußteils zur äußeren Flanke des Kopf­ teils axial weiter außen als der Übergang von der inneren Flanke 15 des Fußteils zur inneren Flanke 18 des Kopfteils. Die zweite Materialpartie 13 hat deshalb ebenfalls ein asymmetrisches Querschnittsprofil, das radial nach innen geneigt ist.

Der Scheibenkörper 2 ist mit einem elastomeren Kunststoff um­ spritzt, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um Polyurethan handelt. Die Kunststoffbeschichtung 20 bedeckt die beiden Stirn­ flächen 4, die Begrenzungswand des Durchbruches 3 sowie die äußere Begrenzungsfläche des Scheibenkörpers 2. Sie übergreift außerdem die beiden Ringwulste 15, wodurch ein sicherer Verbund mit dem Scheibenkörper 2 auch radial außerhalb der beiden Ma­ terialpartien 6 und 13 gewährleistet ist. Die beiden Material­ partien 6 und 13 ragen aus der Kunststoffbeschichtung 20 heraus, und zwar zumindest mit ihrem Kopfteil. Im Ausführungsbeispiel bedeckt die Kunststoffbeschichtung 20 die erste Materialpartie 6 innen nur etwa bis zur halben Höhe des Fußteils und die zweite Materialpartie 13 sowohl innen als auch außen etwa bis zur gleichen Höhe. Radial außerhalb der ersten Materialpartie 6 bildet die Kunststoffbeschichtung 20 eine zu der ersten Ring­ schneide 7 konzentrische Dichtlippe 21, welche in Höhe der ersten Ringschneide 7 endet. Auf der gegenüberliegenden Seite bildet die Kunststoffbeschichtung 20 eine zweite Dichtlippe 22, die gegenüber der ersten Dichtlippe 21 etwas radial nach innen versetzt ist. Sie erstreckt sich bis zu der durch die zweite Ringschneide 14 definierten Ebene. In der Symmetrie­ ebene zwischen den beiden Stirnflächen 4 ist an den die Wandung des Durchbruches 6 bedeckenden Teil der Kunststoffbeschichtung 20 ein kreisringförmiger Teil 23 angeformt, der durch radiale Schnitte in einzelne Zungen unterteilt ist. Mittels dieser Zungen läßt sich der Scheibenkörper 2 auch bei Schrauben unter­ schiedlichen Durchmessers relativ zu deren Längsachse zentrieren.

Die vorstehende Beschreibung und die Zeichnung beschränken sich nur auf die Angabe von Merkmalen, die für die beispiels­ weise Verkörperung der Erfindung wesentlich sind.

Soweit die Merkmale in der Beschreibung und in der Zeichnung offenbart und in den Ansprüchen nicht genannt sind, dienen sie erforderlichenfalls auch zur Bestimmung des Gegenstandes der Erfindung.

Claims (16)

1. Kontaktscheibe mit einem zentralen Durchbruch und je einer konzentrisch dazu liegenden, in axialer Richtung vorspringenden, ringförmigen und eine Ringschneide bildenden Materialpartie auf beiden Seiten der Scheibe, wobei die Durch­ messer der beiden Ringschneiden unterschiedlich groß sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die die Ringschneide (7) mit dem größeren Durchmesser bilden­ de erste Materialpartie (6) einen Fußteil mit einer außen­ liegenden Flanke (8) und die die Ringschneide (14) mit dem kleineren Durchmesser bildende zweite Materialpartie (13) einen Fußteil mit einer innenliegenden Flanke (15) aufwei­ sen, deren Neigungswinkel gegenüber den parallel zueinander liegenden Stirnflächen (4) der Scheibe zumindest nahezu 90° beträgt,
• b) die innenliegende Flanke (9) des Fußteils der ersten Ma­ terialpartie (6) und die außenliegende Flanke (16) des Unter­ teils der zweiten Materialpartie (13) mit der an sie an­ grenzenden Stirnfläche (4) je eine ausgerundete Kehle (10, 17) bilden,
• c) sich an den Fußteil der ersten und zweiten Materialpartie (6, 13) je ein Kopfteil einstückig anschließt, dessen beide die Ringschneide (7, 14) bildende Flanken (11, 12, 18, 19) einen kleineren Neigungswinkel haben als die Flanken (8, 9, 15, 16) der Fußteils.

2. Kontaktscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Krümmungsradius der Kehle (10) im Übergangs­ bereich zu der die Ringschneide (7) mit dem größeren Durch­ messer tragenden Materialpartie (6) kleiner, vorzugsweise halb so groß ist wie der Krümmungsradius der anderen Kehle (17).

3. Kontaktscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Krümmungsradius′ im Übergangsbereich zu der die Ringschneide (14) mit dem klei­ neren Durchmesser bildenden Materialpartie (13) zur Dicke des Scheibenkörpers (2) etwa 2 : 3 ist.

4. Kontaktscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der sich an die steilere Flanke (8, 15) des Fußteils anschließenden Flan­ ke (11, 18) größer ist als der Neigungswinkel der anderen Flanke (9, 19) des Kopfteils.

5. Kontaktscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flanken (11, 12; 18, 19) des Kopfteils einen Winkel von zumindest annähernd 90° ein­ schließen.

6. Kontaktscheibe nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die steilere Flanke (8, 18) des Kopfteils einen Neigungswinkel von etwa 60° hat.

7. Kontaktscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringschneiden (7, 14) einen gleich großen Überstand über die auf der gleichen Seite liegende Stirnfläche (4) des Scheibenkörpers (2) haben.

8. Kontaktscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Überstand etwa 60% bis 70% der Dicke des Scheibenkörpers (2) beträgt.

9. Kontaktscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Durchmesser der beiden Ringschneiden (7, 14) im Bereich von 0,6 bis 0,8, vorzugsweise zwischen 0,7 und 0,75 liegt.

10. Kontaktscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Ringschneide (7) mit dem größeren Durchmesser etwa dreimal bis viermal so groß gewählt ist wie die Dicke des Scheibenkörpers (2).

11. Kontaktscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Ringschneide (14) mit dem kleineren Durchmesser etwa 1,2 bis 1,3 mal so groß ist wie der Durchmesser des zylindrisch ausgebildeten Durchbruches (3).

12. Kontaktscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Abstand zwischen den beiden Kehlen (10, 17) in einem Bereich zwischen der Dicke des Scheibenkörpers (2) und dem 1,3-fachen dieses Wertes liegt.

13. Kontaktscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenkörper (2) aus einer Aluminiumlegierung besteht.

14. Kontaktscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenkörper (2) mit einem elektrisch isolierenden Kunststoff bedeckt ist, aus dem die beiden Materialpartien (6, 13) herausragen.

15. Kontaktscheibe nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf beiden Seiten längs des äußeren Randes des Scheibenkörpers (2) ein axial überstehender Wulst (5) vorgesehen ist, den der Kunststoff bedeckt.

16. Kontaktscheibe nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff radial außerhalb der beiden Ringschneiden (7, 14) je eine ebenfalls radial vorspringende, elastische Dichtlippe (21, 22) bildet, die vorzugsweise in den durch die Ringschneiden (7, 14) definierten Ebenen enden.