EP4040606A1 - Elastische kontaktanordnung, elektrische kontaktierungsvorrichtung und elektrisches kontaktierungssystem - Google Patents

Elastische kontaktanordnung, elektrische kontaktierungsvorrichtung und elektrisches kontaktierungssystem Download PDF

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EP4040606A1
EP4040606A1 EP21155735.0A EP21155735A EP4040606A1 EP 4040606 A1 EP4040606 A1 EP 4040606A1 EP 21155735 A EP21155735 A EP 21155735A EP 4040606 A1 EP4040606 A1 EP 4040606A1
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EP
European Patent Office
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contact
elastic
spring
contacting
electrical
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21155735.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Schichl
Sebastian Kirchhofer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG filed Critical Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Priority to EP21155735.0A priority Critical patent/EP4040606A1/de
Priority to PCT/EP2022/052822 priority patent/WO2022167633A1/de
Publication of EP4040606A1 publication Critical patent/EP4040606A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
    • H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
    • H01R13/2407—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
    • H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
    • H01R13/2464—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the contact point
    • H01R13/2471—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the contact point pin shaped
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/6205—Two-part coupling devices held in engagement by a magnet

Definitions

  • the present invention relates to an elastic contact arrangement having the features of patent claim 1, an electrical contacting device having the features of patent claim 12 and an electrical contacting system having the features of patent claim 15.
  • a spring contact probe - also known as a pogo contact probe - essentially has a torsion spring and a contact probe within a housing.
  • the contact pin and the torsion spring are individual parts which are pressed together axially via the common housing.
  • the contact pin is mounted elastically in the housing by the torsion spring.
  • the contact pin projects out of the housing through an opening formed in the housing.
  • the torsion spring is prestressed.
  • the force transmitted from the prestressed torsion spring to the contact pin causes sufficient contact pressure from the contact pin to the contact element to be contacted.
  • a secure electrical connection between the contact pin and the mating contact element to be contacted is thus possible.
  • the electrically conductive torsion spring is supplied with an electrical signal or with an electrical potential.
  • Such a spring contact pin is used, for example, in a connector for front-side contacting with an associated mating contact element of a mating connector belonging to the connector.
  • the housing serves to press the torsion spring against the contact pin and thus to realize an electrical connection between the torsion spring and the contact pin, in particular when the spring contact pin is in contact with the associated mating contact element.
  • the contact pin is guided in a passage of the housing in such a way that the contact pin makes contact with a contacting surface of a mating contact element, preferably perpendicularly.
  • the present invention is based on the object of specifying a spring contact pin that has a simpler design and is therefore more economical to manufacture.
  • the finding/idea on which the present invention is based consists in realizing a spring contact pin without a housing.
  • an elastic element is connected to at least one contact element.
  • the elastic element is fixed to the contact elements in particular by means of a positive, non-positive or material connection.
  • the elastic contact arrangement thus forms a preferably one-piece arrangement in contrast to a conventional spring contact pin, which is composed of three individual parts.
  • the connection between the contact probe and the torsion spring takes place via the housing, which always, i. H. in the contacted state and in the non-contacted state of the contact pin, to each other.
  • the housing In the non-contacted state of the contact pin, the housing forms a stop surface for the spring contact pin.
  • the torsion spring is always preloaded in the conventional spring contact probe. This has the disadvantage of leading to greater aging and thus to earlier failure of the torsion spring.
  • the elastic element can completely relax when the contact element is not in contact. The aging process of the elastic element is thus prolonged.
  • this has a contact element and an elastic element which is connected to the contact element.
  • the elastic element is also arranged between the contact element and a support surface located outside of the elastic contact arrangement.
  • the elastic element has at least one area in the form of a spring arm, each having a first end and a second end.
  • a spring arm-shaped area or a a spring arm is to be understood as a body whose longitudinal extension is greater, preferably a multiple of it, than its transverse extension.
  • the spring arm-shaped area or the spring arm is also made of a non-rigid material. Such a geometric configuration and choice of material enables the spring-arm-shaped area or spring arm to be elastic in a direction transverse to its longitudinal extension.
  • the elasticity can be additionally increased by a curvature, for example a concave, a convex or an S-shaped curvature, of the spring-arm-shaped area or of the spring arm.
  • each spring-arm-shaped area is each connected to the contact element, while the second ends of each spring-arm-shaped area are each supported on a support surface.
  • a support surface is preferably to be understood as a surface which is located within a connector or an electrical contacting device in which the elastic contact arrangement is arranged. Such a surface can be formed either on the inner wall of the housing of the contacting device or of the plug connector or on a support element arranged inside the housing.
  • the electrical contacting device is sometimes referred to below as a “plug connector” and the housing of the contacting device as a “plug connector housing”.
  • the first ends of the individual spring-arm-shaped areas move in the axial direction counter to the contacting direction and thus determine the spring deflection of the elastic element
  • the second ends of the spring-arm-shaped areas move along the support surface. Since the support surface has at least one radial extent relative to the longitudinal axis of the contact element, the second ends of the spring-arm-shaped areas move in the radial direction from a first support position to a second support position. As the spring deflection of the elastic element increases, the lever arm of the second ends of the spring-arm-shaped areas increases relative to the longitudinal axis of the contact element.
  • the position, the orientation and the curvature profile of the support surface relative to the position and orientation of the contact element influences the relationship between the spring deflection and the generated spring force of the elastic element.
  • the contact element of the elastic contact arrangement is preferably designed as a contact pin with a cylindrical profile.
  • any technically meaningful cross-sectional profile for example square, polygonal, ring-shaped, etc., is conceivable depending on the application of the elastic contact arrangement.
  • Common electrically conductive, in particular metallic, materials such as brass, aluminum, copper, etc., and common coating materials with gold, silver, etc., can be used for the contact element.
  • two contact elements can be used, the contacting directions of which are oriented opposite to one another.
  • the two contact elements are preferably arranged on a common longitudinal axis and are spaced apart from one another by the elastic element arranged between them, in particular spaced apart from one another in an electrically insulating manner.
  • two different ones can be electrically isolated from one another electrical contacts are realized.
  • the two contact elements can each contact different mating contact elements.
  • each spring-arm-shaped area is connected to one contact element and the second end of each spring-arm-shaped area is connected to the other contact element.
  • the elastic element thus forms the common elastic element for both contact elements.
  • the two contact elements are thus each elastically prestressed by the common elastic element in order to exert sufficient contact pressure on the associated mating contact element.
  • the further variant of the elastic contact arrangement is preferably arranged in a connector housing of the connector in such a way that the two contact elements can each be passed through an associated passage formed in the connector housing.
  • the two bushings are preferably formed in opposite areas of the connector housing along the common longitudinal axis of the two contact elements.
  • the elastic element is designed as a compression spring.
  • the elastic element is pretensioned by a compression of the elastic element. Due to the prestressing of the elastic element, a spring force is transmitted to the contact element in the contacting direction.
  • each area of the elastic element in the form of a spring arm has an orientation which, starting from the connection area with the contact element, is a component has opposite to the contacting direction of the contact element.
  • the elastic element has a plurality of spring-arm-shaped areas, in particular three spring-arm-shaped areas. These areas in the form of spring arms preferably have a longitudinal extent in the radial direction relative to the longitudinal axis of the contact element and are preferably spaced apart from one another in equidistant angular segments.
  • Such a preferred design of an elastic element advantageously introduces a spring force from the elastic element into the contact element in the direction of the longitudinal axis and thus in the contacting direction.
  • Such a preferred embodiment of an elastic element also enables a mechanically stable arrangement of the elastic contact arrangement on the support surface of the connector housing.
  • the elastic contact arrangement can be arranged in the guide of the contact element within the connector housing without additional effort.
  • the contact element of the elastic contact arrangement can thus be guided through to the longitudinal axis of the bushing in the connector housing and is therefore centered therein without any additional technical effort.
  • the individual spring-arm-shaped areas are preferably connected to the contact element at the same axial position.
  • the individual spring-arm-shaped areas of the elastic element can be made the same in terms of their size and their geometry, which additionally promotes the centering function of the contact element within the bushing.
  • the support surface in the connector housing is designed to be planar, with the surface vector of the support surface being aligned in the direction of the longitudinal axis of the contact element.
  • each individual spring-arm-shaped area of the elastic element each have the same shape and the same size and are made from the same material, then they each have the same elasticity.
  • each individual area of the elastic element in the form of a spring arm transmits an equally large proportion of force to the contact element.
  • Such a configuration also causes a centering and thus an alignment of the contact element to the longitudinal axis of the bushing in the connector housing.
  • the individual spring-arm-shaped areas can each be connected to one another at their first end and can form a common connection area at their first ends.
  • Such a one-piece design of an elastic element with an annular connection area can be easily achieved by means of a positive connection, for example by clamping the annular connection area of the elastic element into a ring-shaped groove formed on the contact element, with the contact element.
  • a non-positive connection can be achieved by means of a press fit of the ring-shaped connection area of the elastic element on the cylindrical outer surface of the contact element.
  • a material connection can be produced by means of gluing, soldering or welding a metallic elastic element. The connection between the elastic element and the contact element is to be carried out at an axial position of the contact element which is inside the connector housing and not inside the guide surface of the contact element with the corresponding counter-guide surface of the electrical connector.
  • an elastic element with a ring-shaped connection area, which is slotted laterally in order to insert or clip the contact element laterally into the ring-shaped connection area and fix it there in a non-positive manner.
  • a multi-part solution is also conceivable in which the individual spring-arm-shaped areas are not connected to one another. All connection techniques can also be used in such a solution variant.
  • the first ends of the individual spring-arm-shaped areas and the associated areas of the contact element each have a corresponding latching profile, for example a T-slot or a dovetail slot for a T-slot block or a dovetail slot block.
  • a frictional connection can be a press fit between appropriately trained first Realize ends of the individual spring-arm-shaped areas and correspondingly designed areas of the contact element.
  • a material connection can be realized, for example, by gluing, soldering, welding and the like.
  • the elastic contact arrangement in particular a plurality of contact elements, the longitudinal axes of which are arranged parallel to one another and spaced apart from one another, can be connected to the elastic element.
  • the individual contact elements of such an elastic contact arrangement are each set up to make contact with associated mating contact elements of an electrical mating contacting device or an electrical mating connector in the same contacting direction.
  • the mating contacting device is sometimes also referred to below as a "mating connector" for the sake of simplicity.
  • the individual contact elements can each be connected to a different electrical line and thus each carry a different electrical signal or a different electrical potential.
  • Contacting of a differential electrical signal by means of two contact elements or a connector interface with a more complex arrangement with a plurality of adjacent contact elements can also be implemented here.
  • the elastic element is to be produced from an electrically insulating material.
  • the individual contact elements are to be connected to the common elastic element at a sufficient electrically insulating distance from one another.
  • a second variant of such an elastic contact arrangement several parallel contact elements can be used replace a single contact element with a larger cross section for each smaller cross section.
  • the individual contact elements are electrically connected to a common electrical current or voltage source or a common electrical load via an associated electrical line in each case.
  • the elastic element in the connection area does not necessarily have to have a round cross-sectional profile, but can also have a different cross-sectional profile, for example a square, rectangular, oval, elliptical or polygonal, depending on the arrangement of the individual parallel contact elements Have cross-sectional profile.
  • the longitudinal extent of the individual spring-arm-shaped areas of the elastic element is aligned laterally relative to the longitudinal axis of the individual contact elements.
  • the individual spring-arm-shaped areas of the elastic element of the elastic element are preferably spaced apart from one another at equidistant intervals.
  • the individual spring-arm-shaped areas of the elastic element are each directed in a different lateral direction. In this way, a uniform elastic support of all parallel contact elements is given relative to a support surface and thus an improved centering of the individual contact elements to the longitudinal axis of the associated bushings in the connector housing.
  • the individual spring arm-shaped areas can preferably be connected to each other at their first ends.
  • the individual spring-arm-shaped areas of the elastic element can also preferably be connected to one another at their second ends. Such a connection of the individual spring arm-shaped areas at their second ends simplifies the connection of the elastic element to the further contact element in the variant in which the elastic element is arranged between two contact elements each having the same longitudinal axis.
  • both the first ends and the second ends of the individual spring-arm-shaped areas of the elastic element are each connected to one another via a connection area ("lantern-shaped" design), then the installation space required for such an elastic element in the radial or lateral direction relative to the contact element is advantageously reduced.
  • the individual spring-arm-shaped areas of the elastic element can also be connected to one another in an axial position or in an axial area between the respective first and second ends.
  • Such a configuration advantageously offers a further degree of freedom in adjusting the elasticity of the elastic element.
  • the elastic element of the elastic contact arrangement no longer has to be used for signal transmission.
  • the elastic element can thus be made from a dielectric material.
  • the signal is fed to the contact element rather via an electrical line with an electrical conductor, which is routed directly to the contact element within the connector housing and is electrically connected to the metallic contact element. This has the significant technical advantage that the electrical line does not necessarily have to be connected to the contact element at the front end of the contact element, as is the case with conventional spring contact pins.
  • the electrical line can also be connected laterally to the outer surface of the contact element. Due to the spring-arm-shaped areas of the elastic element, which are arranged at a distance from one another, the electrical line can advantageously be passed through the gaps between respectively adjacent spring-arm-shaped areas and connected to the contact element.
  • a dielectric material with a suitable elasticity is to be selected for the elastic element.
  • elastic materials such as rubber, natural rubber, Silicone or an elastomer can be used.
  • a metal or a composite material made of dielectric and electrically conductive material components is also conceivable for the elastic element and is also covered by the invention.
  • the spring-arm-shaped areas can also be made up of different dielectric and/or electrically conductive segments along their longitudinal extension in order to achieve a specific elasticity profile along the longitudinal extension of the spring-arm-shaped areas.
  • Each contact element of the elastic contact arrangement is guided out of the connector housing via a passage formed in the connector housing in order to make contact with an associated mating contact element.
  • the cross-sectional profile of the contact element preferably corresponds to the cross-sectional profile of the bushing.
  • the size of the cross-sectional profile of the contact element is designed to be slightly smaller than the size of the cross-sectional profile of the feed-through solely with regard to smooth movement of the contact element within the feed-through.
  • the guide is preferably designed as a linear guide and thus enables a movement of the contact element only in the contacting direction or counter to the contacting direction.
  • the linear guide thus prevents displacement of the elastic contact arrangement in the lateral or radial direction relative to the longitudinal axis of the contact element within the connector.
  • a guide surface is formed on the elastic contact arrangement, which is connected to the corresponding counter-guide surface on the connector, ie interacts with the inner wall of the passage formed in the connector housing.
  • the guide surface formed on the elastic contact arrangement is formed on the contact element and corresponds to the outer surface of the contact element.
  • the guide surface can also be formed on the elastic element, in particular on the connection area of the elastic element.
  • the contact element is preferably set up to contact an associated mating contact element with its two end faces. Contacting can thus be implemented in a first contacting direction and in a second contacting direction, which is directed counter to the first contacting direction. Contacting in the two contacting directions is preferably carried out alternatively to one another, i. H. at different times.
  • the contact element can be connected to a single electrical line which, in time-division multiplex operation, carries an electrical signal or an electrical potential for contacting the contact element in the two contacting directions at assigned time intervals.
  • the contact element can be connected to two electrical lines, each of which carries an electrical signal or an electrical potential only for contacting the contact element in an associated contacting direction.
  • Such a contact element can be used, for example, in a connector with two connector interfaces, which is plugged in at different times with a mating connector in a different plug-in direction for reasons of the application or the installation space.
  • such a contact element can also be used, for example, in a contact device for the electrical testing of integrated circuits or printed circuit boards, in which the electronics are tested in one contacting position to speed up the testing process, while the electronics that have already been tested are simultaneously replaced in the other contacting position by a soon electronics to be tested is replaced.
  • the elastic element In a first form of a contact element, which can make contact in two contacting directions, the elastic element is designed in one piece. Thus, a prestressing of the contact element for both contacting directions can be realized with a single elastic element.
  • a subset of the spring-arm-shaped areas of the elastic element forms a compression spring in one contacting direction, while a further subset of the spring-arm-shaped areas of the elastic element forms a compression spring in the other contacting direction.
  • the second ends of a subset of the spring arm-shaped areas are designed to be supported on a support surface in one contacting direction, while the second ends of a further subset of the spring arm-shaped areas are set up to be supported on a further support surface in a further contacting direction, which is directed opposite to a contacting direction.
  • the elastic contact arrangement thus has a further elastic element which is designed to be able to be arranged between the contact element and a further support surface.
  • the further elastic element has at least one area in the form of a spring arm, each with a first end and a second end. The first end of each area in the form of a spring arm is connected to the contact element, and the second end of each area in the form of a spring arm is set up to be supported on the further support surface counter to the further contacting direction.
  • the elastic contact arrangement can have two contact elements which are each arranged on the same longitudinal axis with respect to one another and which make contact in oppositely directed contacting directions.
  • the elastic element of the elastic contact arrangement is arranged between the two contact elements, the first ends of the spring arm-shaped areas of the elastic element being connected to one contact element and the second ends of the spring arm-shaped areas of the elastic element being connected to the other contact element.
  • the two contact elements make contact, while in the non-contacting state of the two contact elements with the associated mating contact elements, the two contact elements are electrically isolated from one another. In the contacting state of the two contact elements, the two contact elements exert a contact pressure on the associated mating contact elements due to their elastic prestressing by the common elastic element.
  • the elastic contact arrangement can be used as a switching or transmission element between the two mating contact elements.
  • sufficient contact pressure is realized between the two contact elements and the associated mating contact elements, which ensures a reliable electrical connection between the two mating contact elements.
  • the non-contacting state of the elastic contact arrangement when at least one mating contact element is separated from the associated contact element, the two contact elements are sufficiently spaced apart from one another by means of the elastic prestressing by the elastic element located in between, so that the electrical connection between the two mating contact elements is reliably separated.
  • the invention also covers an electrical contacting device or a plug connector which has a housing.
  • the contacting device at least one of the elastic contact arrangements is arranged between two opposing areas of the housing.
  • Each contact element of the individual elastic contact assembly is passed through an associated implementation formed in the housing.
  • At least one passage is formed at a suitable point in the housing for this purpose.
  • at least one passage is formed for this purpose at two opposite points in the housing.
  • the elastic contact arrangement is preferably supported between two opposite areas of the housing, in particular between two support surfaces formed on the inner wall in opposite areas of the housing.
  • the elastic contact arrangement is preferably designed such that the elastic element is relaxed in the non-contacting state and at the same time the elastic contact arrangement has no axial freedom of movement within the housing.
  • the second ends of the spring-arm-shaped areas of the elastic element can be supported on a support surface of the housing.
  • Such an electrical contacting device can preferably, as has already been explained several times, be an electrical connector with a connector housing and at least one elastic contact arrangement arranged in the connector housing.
  • the individual contact elements of the individual elastic contact arrangements can each be connected to the electrical conductor of an electrical line.
  • An electrical line is typically a wire, i. H. an insulated strand or bundle of strands, while the electrical conductor is typically the strand or bundle of strands.
  • the electrical connection between the electrical conductor of the electrical line and the associated contact element is made using common connection techniques.
  • a material connection by means of soldering or welding for example, a non-positive connection by means of pressing, for example, is also possible.
  • Crimping a stripped end of the stranded wire or stranded wire bundle with a crimp sleeve and inserting the crimp sleeve in a form-fitting manner into a suitable recess formed in the contact element is also conceivable.
  • the individual electrical lines can each be routed separately as an individual line through an associated bushing in the connector housing from the electrical connector. However, it is also possible to bundle the individual electrical lines in a common cable, which is routed through an associated bushing in the connector housing from the electrical connector is.
  • the cable or the individual lines can be passed through associated bushings in the connector housing on the side of the individual contact elements. It is also conceivable to feed the cable or the individual lines axially through an associated bushing, which is formed axially with respect to the contact element or contact elements within the support surface of the individual spring-arm-shaped areas of the elastic element in the connector housing.
  • an electrical contacting device with preferably several contact elements is alternatively conceivable, which contact associated contact surfaces on an integrated circuit or on a printed circuit board and which check the functionality of the integrated circuit or the electronics on the printed circuit board.
  • the individual contact elements of the individual elastic contact arrangements are likewise each connected to the electrical conductor of an electrical line.
  • any other electrical contacting device is also covered by the invention, which contains at least one elastic contact arrangement for elastically contacting at least one associated mating contact element.
  • the electrical contacting device can also contain at least one elastic contact arrangement, which in each case contains two contact elements connected via a common elastic element, which are electrically connected to one another in a contacting state and electrically separated from one another in a non-contacting state.
  • an electrical contacting device realize that can be used as a transmission element or as a switch element between two electrical counter-contacting devices.
  • the inner wall of the bushing in the housing of the electrical contacting device, through which the individual contact element of the elastic contact arrangement is passed, is preferably designed as a counter-guide surface in order to implement a common linear guide together with the guide surface formed on the contact element or on the elastic element.
  • a support surface with a height profile for supporting the second ends of the spring-arm-shaped regions of the elastic element is formed on the inner wall of the housing of the electrical contacting device.
  • the height profile of the support surface preferably falls outwards in a radial direction relative to the longitudinal axis of the contact element.
  • the radial distance between the second ends of each area of the elastic element in the form of a spring arm increases as a result of the height profile of the support surface falling radially outwards with increasing deflection of the elastic element.
  • This radial deflection of the area in the form of a spring arm can be viewed as a deflection of an elastic lever arm, which generates an increasing spring force as the spring deflection increases.
  • the height profile can have a constant gradient, for example in the case of a conical configuration of the height profile.
  • the height profile can also form a variable slope, for example with a concave or convex curvature of the height profile.
  • a height profile with a variable slope requires in particular a non-linear relationship between the spring deflection and the generated spring force of the elastic element.
  • a concave height profile of the support surface With a concave height profile of the support surface, a degressive relationship between the spring deflection and the generated spring force of the elastic element can advantageously be achieved.
  • recesses can be formed in the support surface, which each have a radial course relative to the longitudinal axis of the contact element.
  • the second ends of the spring-arm-shaped areas of the elastic element are each guided in the individual recesses.
  • the individual radially running recesses are arranged in the same angular sections as the individual spring-arm-shaped areas of the elastic element to one another.
  • the recesses each have a depth profile along the radial extent that corresponds to the height profile of the support surface.
  • the electrical contacting system has the electrical contacting device already explained and at least one associated electrical counter-contacting device, each of which has at least one counter-contact element.
  • the contact elements of the electrical contacting device make contact with the associated mating contact elements of the associated electrical mating contacting device.
  • the electrical contacting system with the electrical contacting device and the associated mating contacting device can be an electrical plug connection which has an electrical plug connector and an associated electrical mating connector.
  • the electrical connector contains at least one elastic contact arrangement according to the invention.
  • the electrical mating connector can contain an elastic contact arrangement according to the invention, but does not necessarily have to contain it.
  • the electrical contacting system can be an electrical contacting device with at least one elastic contact arrangement according to the invention and a printed circuit board or an integrated circuit, each with at least one contact surface.
  • the number of elastic contact arrangements corresponds to the number of contact areas on the printed circuit board or on the integrated circuit, which are preferably to be tested simultaneously by the electrical contacting device.
  • the elastic element 1 contains several spring-arm-shaped areas 3. In the preferred case, which is also shown in FIG Figures 1A to 1C is shown, the elastic element 1 contains three spring-arm-shaped areas 3. Each spring-arm-shaped area has a first end 4 (cf. Figure 1A ), which is connected to a contact element 5 (cf. e.g. the Figures 1B and 1C ) is connected or can be connected, and a second end 6, with which the elastic contact arrangement 2 is supported or is able to be supported on a support surface.
  • the first ends 4 of the spring-arm-shaped areas are preferably connected to one another via a connecting area 7 of the elastic element 1 , which is preferably ring-shaped and has a through hole 8 .
  • the contact element 5 is inserted into the through hole 8 of the elastic element 1, as shown in FIG Figure 1B emerges.
  • the contact element 5 according to Figure 1C fixed to the elastic element 1. in the in Figure 1C
  • the ring-shaped connection area 7 is inserted in a form-fitting manner in a ring-shaped groove 9 of the contact element 5 and is fixed on the contact element 5 .
  • Other types of fixation of the elastic element 1 on the contact element 5 are also conceivable, as already mentioned.
  • the contact element 5 which is preferably formed in the shape of a pin, has a front-side contacting surface 10, which is set up to contact an associated mating contact element.
  • the direction of the front-side contacting surface 10 of the contact element 5 is oriented opposite to the direction in which the second ends 6 of the spring-arm-shaped areas 3 of the elastic element 1 are supported on the support surface.
  • the contact element 5 also has a mounting portion 11 in the Figures 1B and 1C is formed for example as a radially extending through hole. An electrical conductor of an electrical line can be fastened to this fastening area 11 .
  • an electrical contacting system 12 with an electrical contacting device 13 and an associated electrical counter-contacting device 14 is shown in each case.
  • the electrical contact system 12 of Figure 1D and 1E is in particular as an electrical connector with an electrical connector and a mating electrical connector.
  • the electrical connector and the electrical mating connector are in the Figures 1D and 1E shown purely schematically and limited to the essential elements.
  • the electrical contacting device 13 designed as an electrical plug connector has a housing 15 in which the elastic contact arrangement 2 is arranged.
  • the contact element 5 of the elastic contact arrangement 2 is passed through a passage 16 formed in the housing 15 in order to form a mating contact element 17 of an electrical mating contacting device 14 embodied as an electrical mating connector Figure 1E to contact.
  • the mating contact element 17 is guided out of the housing 19 of the electrical mating contacting device 14 in a passage 18 of a housing 19 .
  • the electrical connector and the electrical mating connector are in the Figure 1D and 1E can be connected to one another via a magnetic connection and have magnetic elements 20 for this purpose.
  • the illustrated magnetic attachment of the electrical plug connection is only an example and can also be done using other technical attachment mechanisms.
  • the individual magnetic elements 20, the contact element 5 and the mating contact element 17 are arranged in the two housings 15 and 19 relative to one another in such a way that, in the contacting state, reliable electrical contact is established between the contact element 5 and the mating contact element 17.
  • the elastic contact arrangement 2 is arranged within the housing 15 such that the second ends 6 of the spring-arm-shaped Regions 3 of the elastic element 1 are supported on a support surface 21 on the inner wall of the housing 15 and the contact element 5 protrudes through the bushing 16 in the housing 15 and is guided in the bushing 16 .
  • a guide surface 22 is formed on the contact element 5 , which forms a linear guide with the inner wall of the bushing 16 .
  • a stop surface 23 is formed on the elastic element 1 and rests against a further support surface 24 of the housing 15 .
  • the two support surfaces 21 and 24 are formed in opposite areas of the inner wall of the housing 15 .
  • the elastic contact arrangement 2 is axially stabilized in the housing 15 in that the second ends 6 of the spring-arm-shaped areas 3 of the elastic element 1 are supported on the support surface 21 on the inner wall of the housing 15 and the contact element 5 contacts the counter-contact element 17 .
  • the contact element 5 is electrically connected to the electrical conductor of an electrical line 25 at the fastening area 11 .
  • the electrical line 25 is attached to the contact element 5 laterally, preferably in an axial area of the contact element 5 between the attachment of the elastic element 1 to the contact element 5 and the front end of the contact element 5 facing the support surface 21.
  • the electrical line 25 can be attached axially to the Supporting surface 21 directed front end of Contact element 5 be attached.
  • the electrical line 25 is routed to the outside via a passage 26 formed at a suitable point in the housing 15 .
  • an elastic element 1 for a further variant of an elastic contact arrangement 2, in which several contact elements 5 - in the representation of Figures 2A to 2D for example four contact elements 5 - are arranged parallel to one another.
  • the elastic element 1 thus has a number of through-holes 8 corresponding to the number of contact elements 5 .
  • the contact elements 5, whose longitudinal axes are arranged parallel to one another and at a distance from one another in the elastic contact arrangement 2, can contact correspondingly arranged counter-contact elements 17 of an electrical counter-contacting device 14.
  • Figure 2B represents the elastic contact assembly 2 during the assembly process, goes from the Figures 2C and 2D in each case an elastic contact arrangement 2 in the fully assembled state.
  • the Figures 3A, 3B and 3C each show a further variant of an elastic contact arrangement 2, in which an elastic element 2 is arranged between two contact elements 5, 5'.
  • the spring-arm-shaped areas 3 of the elastic element 1 are connected at the first ends 4 to the one contact element 5 and at the second ends 6 to the other contact element 5'.
  • the two contact elements 5 and 5' are arranged along the same longitudinal axis and make contact with an associated mating contact element 17 and 17' in an oppositely directed contacting direction.
  • the two contact elements 5 and 5' are each electrically connected to the electrical conductor of an associated electrical line 25 or 25'.
  • a flange-shaped area 27 and 27' is formed on each of the contact elements 5 and 5'.
  • the end face of the flange-shaped area 27 and 27' directed in the direction of the elastic element 1 serves as a stop face 28 or 28' for supporting the elastic element 1.
  • the end face of the flange-shaped area 27 and 27' directed in the direction of the housing 15 serves as a Stop surface 23 or 23' for supporting the elastic contact arrangement 2 on the associated support surface 24 of the housing 15.
  • the contact element 5 has a front-side contact surface 10 for contacting a counter-contact element 17 and a further front-side contact surface 10' for contacting a further counter-contact element 17'.
  • the associated elastic element 1 has two subsets of spring-arm-shaped areas 3 and 3', which each have a different orientation.
  • One subset of spring-arm-shaped areas 3 each has an orientation which, starting from the connection area 7 of the elastic element 1 with the contact element 5 , has a component opposite to the contacting direction of the further contact surface 10 ′ of the contact element 5 .
  • the further subset of spring-arm-shaped areas 3 ′ each have an orientation which, starting from the connection area 7 of the elastic element 1 with the contact element 5 , has a component opposite to the contacting direction the contact surface 10 of the contact element 5 has.
  • One subset of spring-arm-shaped areas 3 and the other subset of spring-arm-shaped areas 3′ are preferably arranged in equidistant angular sections relative to one another.
  • FIG 4C is an electrical contacting system 12 with an electrical contacting device 13, which contains an elastic contact arrangement 2 with a contact element 5 making contact in two contacting directions, an electrical counter-contacting device 14, which contains a counter-contact element 17, and a further electrical counter-contacting device 14', which has a further counter-contact element 17 ', shown in the non-contacting state.
  • the first ends 6 of a subset of spring-arm-shaped areas 3 of the elastic element 1 are supported on a support surface 21 formed in the housing 15 .
  • the first ends 6 of the additional subset of spring-arm-shaped areas 3 ′ of the elastic element 1 are supported on an additional support surface 21 ′ formed in the housing 15 and arranged opposite the support surface 21 .
  • FIG. 5A and 5B a further variant of an elastic contact arrangement 2 is shown with a contact element 5 which can make contact in two mutually oppositely directed contacting directions.
  • the contact element 5 is connected to two elastic elements 1 and 1'.
  • One elastic element 1 has spring-arm-shaped areas 3 which, starting from the connection area 7, are oriented counter to the contacting direction of the contact surface 10'.
  • the other elastic element 1' has spring-arm-shaped areas 3' which, starting from the connection area 7', are oriented counter to the contacting direction of the contact surface 10.
  • the elastic contact arrangement 2 of Figures 5A and 5B is equivalent to the elastic contact assembly 2 of Figures 4a and 4b arranged inside the housing 15 of the electrical contacting device 13 .
  • the Figure 6A shows a further variant of an elastic contact arrangement 2, in which an elastic element 1 is arranged between two contact elements 5 and 5'.
  • the two contact elements 5 and 5′ each make contact in oppositely directed contacting directions.
  • the spring-arm-shaped areas 3 of the elastic element 1 are connected at the first ends 4 to the one contact element 5 and at the second ends 6 to the other contact element 5'.
  • the contact elements 5 and 5' are in Figure 6A illustrated elastic contact arrangement 2 each not electrically connected to an electrical line 25 or 25 '. Rather, the two contact elements 5 and 5' have the technical function of forming an electrical connection between the counter-contact element 17 of an electrical counter-contacting device 14 and a further counter-contact element 17' of a further electrical counter-contacting device 14'.
  • both contact elements 5 and 5' are axially deflected in such a way that the contact surface 10'' opposite the contact surface 10 on one contact element 5 makes electrical contact with the contact surface 10''' opposite the contact surface 10' on the other contact element 5' .
  • the electrical contacting device 13 contains a component with two states—a contacting state and a non-contacting state—and can thus be used as a switchable bridging element or as a switch element.
  • a specific course between the spring deflection and the spring force of the elastic element 1 can be set by a specific configuration of the height profile.
  • a degressive curve between the spring deflection and the spring force of the elastic element 1 can be set.
  • the second ends 6 of the spring-arm-shaped areas 3 are each inserted in the area of the support surface 21 in a recess 26 with a longitudinal extent in a radial direction relative to the longitudinal axis of the contact element 5.
  • the depth profile of each recess 26 corresponds to the height profile of the support surface 21.
  • the individual recesses 26 are arranged in the area of the support surface 21 in the same equidistant angular sections as the individual spring-arm-shaped areas 3 of the elastic element 1 to one another.
  • the second ends 6 of the individual spring-arm-shaped areas 3 preferably each have a radially inwardly directed projection 27 .
  • the second ends of the spring-arm-shaped areas 3 of the elastic element 1 are each supported at a first support position in the recess 26 .
  • the second ends 6 of the spring-arm-shaped regions 3 of the elastic element 1 are each supported at a second support position in the recess 26 .
  • the radial distance between the second ends 6 of the spring-arm-shaped regions 3 and the longitudinal axis of the contact element 5 is greater in the second supporting position than in the first supporting position.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elastische Kontaktanordnung (2) für eine elektrische Kontaktierungsvorrichtung (13). Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Kontaktierungsvorrichtung (13) zur Kontaktierung wenigstens einer elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung (14; 14'). Die vorliegende Erfindung betrifft auch noch ein elektrisches Kontaktierungssystem (12).Eine elastische Kontaktanordnung (2) weist wenigstens ein Kontaktelement (5; 5'), das jeweils eingerichtet ist, in einem kontaktierenden Zustand in einer zugehörigen Kontaktierungsrichtung ein zugehöriges Gegenkontaktelement (17; 17') einer elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung (14; 14') zu kontaktieren, und ein elastisches Element (1) auf, das mit den Kontaktelementen (5; 5') verbunden ist. Das elastische Element (1) ist eingerichtet, zwischen den Kontaktelementen (5; 5') und einer Abstützfläche (21; 21') der Kontaktierungsvorrichtung (13) anordenbar zu sein, oder ist zwischen einer Teilmenge (5) der Kontaktelemente (5; 5') und einer weiteren Teilmenge (5') der Kontaktelemente (5; 5') angeordnet. Das elastische Element (1) weist wenigstens einen federarmförmigen Bereich (3; 3') mit jeweils einem ersten Ende (4) und einem zweiten Ende (6) auf. Das erste Ende (4) jedes federarmförmigen Bereichs (3; 3') ist jeweils mit den Kontaktelementen (5; 5') bzw. der Teilmenge (5) der Kontaktelemente (5; 5') verbunden. Das zweite Ende (6) jedes federarmförmigen Bereichs (3; 3') ist jeweils eingerichtet, sich an der Abstützfläche (21; 21') abzustützen, oder ist mit der weiteren Teilmenge (5') der Kontaktelemente (5; 5') verbunden.

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elastische Kontaktanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine elektrische Kontaktierungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 und ein elektrisches Kontaktierungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.
    • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Ein Federkontaktstift - auch Pogo-Kontaktstift genannt - weist im Wesentlichen eine Torsionsfeder und einen Kontaktstift innerhalb eines Gehäuses auf. Der Kontaktstift und die Torsionsfeder sind Einzelteile, die axial über das gemeinsame Gehäuse aneinandergedrückt sind. Der Kontaktstift ist durch die Torsionsfeder elastisch im Gehäuse gelagert. Durch eine im Gehäuse ausgebildete Öffnung ragt der Kontaktstift aus dem Gehäuse heraus. Im Kontaktierungszustand des Kontaktstifts ist die Torsionsfeder vorgespannt. Die von der vorgespannten Torsionsfeder auf den Kontaktstift übertragene Kraft bewirkt einen ausreichenden Kontaktdruck vom Kontaktstift auf das zu kontaktierende Kontaktelement. Somit ist eine sichere elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktstift und dem zu kontaktierenden Gegenkontaktelement möglich. Hierzu wird die elektrisch leitende Torsionsfeder mit einem elektrischen Signal bzw. mit einem elektrischen Potential versorgt.
  • In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf die EP 3 235 063 B1 verwiesen, in der ein Federkontaktstift offenbart ist.
  • Ein derartiger Federkontaktstift wird beispielsweise in einem Steckverbinder für eine stirnseitige Kontaktierung mit einem zugehörigen Gegenkontaktelement eines zum Steckverbinder gehörigen Gegensteckverbinders verwendet.
  • Das Gehäuse dient dazu, die Torsionsfeder gegen den Kontaktstift zu drücken und somit insbesondere im Kontaktierungszustand des Federkontaktstifts mit dem zugehörigen Gegenkontaktelement eine elektrische Verbindung zwischen Torsionsfeder und Kontaktstift zu realisieren. Außerdem ist der Kontaktstift in einer Durchführung des Gehäuses derart geführt, dass der Kontaktstift bevorzugt senkrecht eine Kontaktierungsfläche eines Gegenkontaktelements kontaktiert.
  • Zunehmender Kostendruck in der Herstellung von Federkontaktstiften macht es erforderlich, den Aufbau eines Federkontaktstifts zu vereinfachen.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Federkontaktstift anzugeben, der einfacher aufgebaut ist und damit kostengünstiger in der Herstellung ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elastische Kontaktanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
    • Demgemäß ist vorgesehen:
  • Eine elastische Kontaktanordnung für eine elektrische Kontaktierungsvorrichtung, aufweisend
    • wenigstens ein Kontaktelement, das jeweils eingerichtet ist, in einem Kontaktierungszustand in einer zugehörigen Kontaktierungsrichtung ein zugehöriges Gegenkontaktelement einer elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung zu kontaktieren, und
    • ein elastisches Element,
    • das mit den Kontaktelementen verbunden ist,
    • wobei das elastische Element eingerichtet ist, zwischen den Kontaktelementen und einer Abstützfläche der Kontaktierungsvorrichtung anordenbar zu sein, oder
    • zwischen einer Teilmenge der Kontaktelemente und einer weiteren Teilmenge der Kontaktelemente angeordnet ist,
    • wobei das elastische Element wenigstens einen federarmförmigen Bereich mit jeweils einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist,
    • wobei das erste Ende jedes federarmförmigen Bereichs jeweils mit den Kontaktelementen bzw. der Teilmenge der Kontaktelemente verbunden ist und
    • das zweite Ende jedes federarmförmigen Bereichs jeweils eingerichtet ist, sich an der Abstützfläche abzustützen, oder
    • mit der weiteren Teilmenge der Kontaktelemente verbunden ist.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis/Idee besteht darin, einen Federkontaktstift ohne Gehäuse zu realisieren. Hierzu ist ein elastisches Element mit wenigstens einem Kontaktelement verbunden. Das elastische Element ist insbesondere mittels eines Form-, eines Kraft- oder eines Stoffschlusses an den Kontaktelementen fixiert.
  • Die elastische Kontaktanordnung bildet somit in Abgrenzung zu einem üblichen Federkontaktstift, der sich aus drei Einzelteilen zusammensetzt, eine vorzugsweise einteilige Anordnung. Beim herkömmlichen Federkontaktstift erfolgt die Verbindung zwischen dem Kontaktstift und der Torsionsfeder über das Gehäuse, das den Kontaktstift und die Torsionsfeder stets, d. h. im kontaktierten Zustand und im nicht kontaktierten Zustand des Kontaktstifts, zueinander drückt. Das Gehäuse bildet im nicht kontaktierten Zustand des Kontaktstifts eine Anschlagfläche für den Federkontaktstift. Somit ist die Torsionsfeder beim herkömmlichen Federkontaktstift stets vorgespannt. Dies führt nachteilig zu einer stärkeren Alterung und damit zu einem früheren Ausfall der Torsionsfeder. Bei der erfindungsgemäßen elastischen Kontaktanordnung kann sich das elastische Element im nicht kontaktierten Zustand des Kontaktelements hingegen vollkommen entspannen. Der Alterungsprozess des elastischen Elements ist somit verlängert.
  • In der einfachsten und bevorzugten Variante der elastischen Kontaktanordnung weist diese ein Kontaktelement und ein elastisches Element auf, das mit dem Kontaktelement verbunden ist. Das elastische Element ist außerdem in der einfachsten und bevorzugten Variante zwischen dem Kontaktelement und einer außerhalb der elastischen Kontaktanordnung befindlichen Abstützfläche angeordnet.
  • Das elastische Element weist wenigstens einen federarmförmigen Bereich mit jeweils einem ersten Ende und einem zweiten Ende auf. Unter einem federarmförmigen Bereich bzw. einem Federarm ist hierbei und im Folgenden ein Körper zu verstehen, dessen Längserstreckung größer, bevorzugt ein Vielfaches größer, als dessen Quererstreckung ist. Der federarmförmige Bereich bzw. der Federarm ist außerdem aus einem nicht starren Material hergestellt. Eine derartige Geometriegestaltung und Materialauswahl ermöglicht eine Elastizität des federarmförmigen Bereichs bzw. des Federarms in einer Richtung quer zu seiner Längserstreckung. Die Elastizität kann zusätzlich durch eine Krümmung, beispielsweise eine konkave, eine konvexe oder eine S-förmige Krümmung, des federarmförmigen Bereichs bzw. des Federarms erhöht werden.
  • In der einfachsten und bevorzugten Variante sind die ersten Enden jedes federarmförmigen Bereichs jeweils mit dem Kontaktelement verbunden, während sich die zweiten Enden jedes federarmförmigen Bereichs jeweils auf einer Abstützfläche abstützen. Unter einer Abstützfläche ist hierbei und im Folgenden vorzugsweise eine Fläche zu verstehen, welche sich innerhalb eines Steckverbinders bzw. einer elektrischen Kontaktierungsvorrichtung befindet, in der die elastische Kontaktanordnung angeordnet ist. Eine derartige Fläche kann entweder an der Innenwand des Gehäuses der Kontaktierungsvorrichtung bzw. des Steckverbinders oder an einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Abstützelement ausgebildet sein. Die elektrische Kontaktierungsvorrichtung wird nachfolgend mitunter auch vereinfachend als "Steckverbinder" und das Gehäuse der Kontaktierungsvorrichtung als "Steckverbindergehäuse" bezeichnet.
  • Während sich die ersten Enden der einzelnen federarmförmigen Bereiche bei einem Kontaktierungsvorgang des Kontaktelements in axialer Richtung entgegen der Kontaktierungsrichtung bewegen und somit den Federweg des elastischen Elements festlegen, bewegen sich die zweiten Enden der federarmförmigen Bereiche entlang der Abstützfläche. Da die Abstützfläche relativ zur Längsachse des Kontaktelements zumindest eine radiale Erstreckung aufweist, bewegen sich die zweiten Enden der federarmförmigen Bereiche in radialer Richtung von einer ersten Abstützposition zu einer zweiten Abstützposition. Mit zunehmenden Federweg des elastischen Elements vergrößert sich somit der Hebelarm der zweiten Enden der federarmförmigen Bereiche relativ zur Längsachse des Kontaktelements. Diese Vergrößerung des Hebelarms mit zunehmenden Federweg bedingt eine nichtlineare Veränderung der Federkonstante des elastischen Elements und damit einen gewünschten nichtlinearen Zusammenhang, insbesondere einen degressiven Zusammenhang, zwischen dem Federweg und der erzeugten Federkraft des elastischen Elements.
  • Insbesondere die Lage, die Orientierung und das Krümmungsprofil der Abstützfläche relativ zur Lage und zur Orientierung des Kontaktelements beeinflusst den Zusammenhang zwischen dem Federweg und der erzeugten Federkraft des elastischen Elements.
  • Ist eine derartige elastische Kontaktanordnung innerhalb eines Steckverbindergehäuses angeordnet und das Kontaktelement der elastischen Kontaktanordnung in Analogie zum Kontaktstift eines gängigen Federkontaktstifts durch eine im Steckverbindergehäuse ausgebildete Durchführung hindurchgeführt, so kann bei der elastischen Kontaktanordnung auf das beim gängigen Federkontaktstift benötigte Gehäuse verzichtet werden. Die beim gängigen Federkontaktstift durch das Gehäuse verwirklichten technischen Funktionen könnten durch die beim Steckverbinder bereits originär realisierten Komponenten, insbesondere durch das Steckverbindergehäuse, ohne zusätzlichen technischen Mehraufwand übernommen werden.
  • Um eine ausreichende radiale Auslenkung der zweiten Enden der federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements realisieren zu können, macht die Verwendung eines Gehäuses wie beim Federkontaktstift somit neben dem erzielten Einsparpotential zusätzlich keinen technischen Sinn. In einem Steckverbindergehäuse, das üblicherweise gegenüber dem Gehäuse eines gängigen Federkontaktstiftes deutlich größer dimensioniert ist, können radiale Auslenkung des elastischen Elements problemlos verwirklicht werden.
  • Das Kontaktelement der elastischen Kontaktanordnung ist bevorzugt als ein Kontaktstift mit einem zylindrischen Profil ausgebildet. Neben einem runden Querschnittsprofil ist abhängig von der Anwendung der elastischen Kontaktanordnung jedes technisch sinnvolle Querschnittsprofil, beispielsweise quadratisch, polygonal, ringförmig usw. denkbar. Für das Kontaktelement können gängige elektrisch leitfähige, insbesondere metallische Materialen wie Messing, Aluminium, Kupfer usw. und gängige Beschichtungsmaterialen mit Gold, Silber usw. eingesetzt werden.
  • In einer weiteren Variante der elastischen Kontaktanordnung können zwei Kontaktelemente verwendet werden, deren Kontaktierungsrichtungen zueinander entgegengesetzt orientiert sind. Bevorzugt sind die beiden Kontaktelemente auf einer gemeinsamen Längsachse angeordnet und durch das dazwischen angeordnete elastische Element voneinander beabstandet, insbesondere elektrisch isolierend voneinander beabstandet. Mit einer derartigen Variante einer elastischen Kontaktanordnung können galvanisch getrennt voneinander zwei unterschiedliche elektrische Kontaktierungen verwirklicht werden. Die beiden Kontaktelemente können jeweils unterschiedliche Gegenkontaktelemente kontaktieren.
  • In der weiteren Variante der elastischen Kontaktanordnung ist jeweils das erste Ende jedes federarmförmigen Bereichs mit dem einen Kontaktelement und das zweite Ende jedes federarmförmigen Bereichs mit dem anderen Kontaktelement verbunden. Das elastische Element bildet somit in dieser Variante der elastischen Kontaktanordnung das gemeinsame elastische Element für beide Kontaktelemente. Die beiden Kontaktelemente werden somit jeweils durch das gemeinsame elastische Element elastisch vorgespannt, um einen ausreichenden Kontaktdruck auf das zugehörige Gegenkontaktelement auszuüben.
  • Die weitere Variante der elastischen Kontaktanordnung ist in einem Steckverbindergehäuse des Steckverbinders vorzugsweise derart angeordnet, dass die beiden Kontaktelemente jeweils durch eine zugehörige im Steckverbindergehäuse ausgebildete Durchführung hindurchführbar sind. Bevorzugt sind die beiden Durchführungen jeweils in gegenüberliegenden Bereichen des Steckverbindergehäuses entlang der gemeinsamen Längsachse der beiden Kontaktelemente ausgebildet.
  • Das elastische Element ist in beiden Varianten als Druckfeder ausgeführt. Durch eine Kompression des elastischen Elements ist das elastische Element vorgespannt. Durch die Vorspannung des elastischen Elements wird eine Federkraft auf das Kontaktelement in Kontaktierungsrichtung übertragen. Hierzu weist jeder federarmförmige Bereich des elastischen Elements jeweils eine Orientierung auf, die ausgehend vom Verbindungsbereich mit dem Kontaktelement eine Komponente entgegen der Kontaktierungsrichtung des Kontaktelements besitzt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • In einer bevorzugten Ausprägung der elastischen Kontaktanordnung weist das elastische Element mehrere federarmförmige Bereiche, insbesondere drei federarmförmige Bereiche, auf. Diese federarmförmigen Bereiche weisen bevorzugt eine Längserstreckung in radialer Richtung relativ zur Längsachse des Kontaktelements auf und sind bevorzugt in äquidistanten Winkelsegmenten zueinander beabstandet. Durch eine derartige bevorzugte Ausbildung eines elastischen Elements wird vorteilhaft vom elastischen Element eine Federkraft in Längsachsrichtung und somit in Kontaktierungsrichtung in das Kontaktelement eingeleitet. Auch ermöglicht eine derartige bevorzugte Ausbildung eines elastischen Elements eine mechanisch stabile Anordnung der elastischen Kontaktanordnung an der Abstützfläche des Steckverbindergehäuses. Die elastische Kontaktanordnung kann innerhalb des Steckverbindergehäuse ohne zusätzlichen Aufwand in die Führung des Kontaktelements angeordnet werden. Das Kontaktelement der elastischen Kontaktanordnung ist somit ohne technischen Zusatzaufwand zur Längsachse der Durchführung im Steckverbindergehäuse hindurchführbar und somit darin zentriert.
  • Die einzelnen federarmförmige Bereiche sind bevorzugt auf gleicher axialer Position mit dem Kontaktelement verbunden. Somit können die einzelnen federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements hinsichtlich ihrer Größe und ihrer Geometrie gleich ausgeführt sein, was die Zentrierfunktion des Kontaktelements innerhalb der Durchführung zusätzlich begünstigt.
  • Die Abstützfläche im Steckverbindergehäuse ist im bevorzugten Anwendungsfall planar ausgebildet, wobei der Flächenvektor der Abstützfläche in Richtung der Längsachse des Kontaktelements ausgerichtet ist.
  • Weisen die einzelnen federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements jeweils eine gleiche Formgebung und eine gleiche Größe auf und sind aus dem gleichen Material hergestellt, so weisen sie jeweils eine gleiche Elastizität auf. Somit überträgt jeder einzelne federarmförmige Bereich des elastischen Elements einen gleich großen Kraftanteil auf das Kontaktelement. Eine derartige Ausgestaltung bewirkt zusätzlich eine Zentrierung und damit eine Ausrichtung des Kontaktelement an die Längsachse der Durchführung im Steckverbindergehäuse.
  • Weist das elastische Element mehrere federarmförmige Bereiche auf, so können die einzelnen federarmförmigen Bereiche jeweils an ihrem ersten Ende miteinander verbunden sein und an ihren ersten Enden einen gemeinsamen Verbindungsbereich ausbilden. Eine derartige einteilige Ausbildung eines elastischen Elements mit einem ringförmigen Verbindungsbereich lässt sich einfach mittels einer formschlüssigen Verbindung, beispielsweise durch Einklemmen des ringförmigen Verbindungsbereichs des elastischen Elements in eine ringförmig am Kontaktelement ausgebildete Nut, mit dem Kontaktelement verbinden. Eine kraftschlüssige Verbindung lässt sich mittels Presspassung des ringförmigen Verbindungsbereichs des elastischen Elements auf der zylindrischen Mantelfläche des Kontaktelements verwirklichen. Ein Stoffschluss lässt sich mittels Klebens, Lötens bzw. Schweißens eines metallisch ausgebildeten elastischen Elements fertigen. Die Verbindung zwischen dem elastischen Element und dem Kontaktelement ist an einer axialen Position des Kontaktelements durchzuführen, die sich innerhalb des Steckverbindergehäuses und nicht innerhalb des Führungsfläche des Kontaktelements mit der korrespondierenden Gegenführungsfläche des elektrischen Steckverbinders befindet.
  • Denkbar ist auch ein elastisches Element mit einem ringförmigen Verbindungsbereich, der seitlich geschlitzt ist, um das Kontaktelement seitlich in den ringförmigen Verbindungsbereich einzufügen bzw. einzuklipsen und dort kraftschlüssig zu fixieren.
  • Neben einer einteiligen Realisierung des elastischen Elements ist auch eine mehrteilige Lösung denkbar, bei der die einzelnen federarmförmigen Bereiche nicht miteinander verbunden sind. Auch bei einer derartigen Lösungsvariante sind alle Verbindungstechniken anwendbar. Bei einem Formschluss weisen die ersten Enden der einzelnen federarmförmigen Bereiche und die zugehörigen Bereiche des Kontaktelements beispielsweise jeweils ein zueinander korrespondierendes Rastprofil, beispielsweise eine T-Nut oder eine Schwalbenschwanz-Nut zu einem T-Nuten-Stein bzw. einem Schwalbenschwanz-Nutenstein, auf. Ein Kraftschluss lässt sich über eine Presspassung zwischen entsprechend ausgebildeten ersten Enden der einzelnen federarmförmigen Bereiche und entsprechend ausgebildeten Bereichen des Kontaktelements realisieren. Ein Stoffschluss lässt sich beispielsweise über Kleben, Löten, Schweißen und dgl. verwirklichen.
  • In einer Weiterentwicklung der elastischen Kontaktanordnung können insbesondere mehrere Kontaktelemente, deren Längsachsen jeweils parallel zueinander und voneinander beabstandet angeordnet sind, mit dem elastischen Element verbunden sein. Die einzelnen Kontaktelemente einer derartigen elastischen Kontaktanordnung sind jeweils eingerichtet, zugehörige Gegenkontaktelemente einer elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung bzw. eines elektrischen Gegensteckverbinders in der gleichen Kontaktierungsrichtung zu kontaktieren. Die Gegenkontaktierungsvorrichtung wird nachfolgend vereinfachend mitunter auch als "Gegensteckverbinder" bezeichnet.
  • Hierbei können die einzelnen Kontaktelemente in einer ersten Variante jeweils mit einer unterschiedlichen elektrischen Leitung verbunden sein und somit jeweils ein unterschiedliches elektrisches Signal oder ein unterschiedliches elektrisches Potential führen. Auch lässt sich hiermit eine Kontaktierung eines differentiellen elektrischen Signals mittels zweier Kontaktelemente oder ein Steckverbinder-Interface mit einer komplexeren Anordnung mit mehreren benachbarten Kontaktelementen realisieren. Das elastische Element ist hierbei aus einem elektrisch isolierenden Material herzustellen. Außerdem sind die einzelnen Kontaktelemente in einem ausreichenden elektrisch isolierenden Abstand zueinander mit dem gemeinsamen elastischen Element zu verbinden.
  • In einer zweiten Variante einer derartigen elastischen Kontaktanordnung können mehrere parallele Kontaktelemente mit jeweils einem kleineren Querschnitt ein einziges Kontaktelement mit einem größeren Querschnitt ersetzen. In dieser Variante sind die einzelnen Kontaktelemente über jeweils eine zugehörige elektrische Leitung mit einer gemeinsamen elektrischen Strom- bzw. Spannungsquelle oder einer gemeinsamen elektrischen Last elektrisch verbunden.
  • Da in einer derartigen elastischen Kontaktanordnung mehrere Kontaktelemente parallel angeordnet sind, muss das elastische Element im Verbindungsbereich nicht zwingend ein rundes Querschnittsprofil, sondern kann in Abhängigkeit der Anordnung der einzelnen parallelen Kontaktelemente auch ein anderes Querschnittsprofil, beispielsweise ein quadratisches, rechteckeckförmiges, ovales, elliptisches oder polygonales Querschnittsprofil, aufweisen.
  • Die Längserstreckung der einzelnen federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements ist relativ zur Längsachse der einzelnen Kontaktelemente jeweils lateral ausgerichtet. Bevorzugt sind die einzelnen federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements des elastischen Elements jeweils in äquidistanten Abständen zueinander beabstandet. In einer besonders bevorzugten Ausprägung sind die einzelnen federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements jeweils in einer unterschiedlichen lateralen Richtung gerichtet. Auf diese Weise ist eine gleichmäßige elastische Abstützung aller parallelen Kontaktelemente relativ zu einer Abstützfläche und damit eine verbesserte Zentrierung der einzelnen Kontaktelemente zur Längsachse der zugehörigen Durchführungen im Steckverbindergehäuse gegeben.
  • Wie bereits obig bei der Beschreibung der Verbindung zwischen den einzelnen federarmförmigen Bereichen des elastischen Elements und dem Kontaktelement erläutert können die einzelnen federarmförmigen Bereiche vorzugsweise an ihren ersten Enden jeweils miteinander verbunden sein.
  • Ergänzend oder alternativ hierzu können die einzelnen federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements auch an ihren zweiten Enden vorzugsweise miteinander verbunden sein. Eine derartige Verbindung der einzelnen federarmförmigen Bereiche an ihren zweiten Enden vereinfacht die Verbindung des elastischen Elements mit dem weiteren Kontaktelement in der Realisierungsvariante, in der das elastische Element zwischen zwei Kontaktelementen mit jeweils gleicher Längsachse angeordnet ist.
  • Sind sowohl die ersten Enden als auch die zweiten Enden der einzelnen federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements jeweils über einen Verbindungsbereich miteinander verbunden ("lampionförmige" Ausgestaltung), so ist der Bauraumbedarf eines derartigen elastischen Elements in radialer bzw. lateraler Richtung zum Kontaktelement vorteilhaft reduziert.
  • Schließlich können die einzelnen federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements auch in einer axialen Position bzw. in einem axialen Bereich zwischen den jeweiligen ersten und zweiten Enden miteinander verbunden sein. Eine derartige Ausgestaltung bietet vorteilhaft einen weiteren Freiheitsgrad in der Einstellung der Elastizität des elastischen Elements.
  • Als Verbesserung gegenüber einem herkömmlichen Federkontaktstift, bei dem die Signalzuführung von einem Signalanschluss am Gehäuseboden zum Kontaktstift zwingend über eine dazwischen geschaltete und somit metallisch ausgebildete Torsionsfeder erfolgt, muss das elastische Element der elastischen Kontaktanordnung nicht mehr zur Signalübertragung benutzt werden. In einer bevorzugten Ausprägung der elastischen Kontaktanordnung kann das elastische Element somit aus einem dielektrischen Material hergestellt sein. Die Signalzufuhr zum Kontaktelement erfolgt bei der elastischen Kontaktanordnung vielmehr über eine elektrische Leitung mit einem elektrischen Leiter, die innerhalb des Steckverbindergehäuses direkt an das Kontaktelement geführt ist und mit dem metallischen Kontaktelement elektrisch verbunden ist. Dies hat den wesentlichen technischen Vorteil, dass die Anbindung der elektrischen Leitung an das Kontaktelement nicht zwingend am stirnseitigen Ende des Kontaktelements wie beim herkömmlichen Federkontaktstift erfolgen muss. Vorteilhaft kann die elektrische Leitung auch seitlich an der Mantelfläche des Kontaktelements angebunden sein. Aufgrund der federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements, die voneinander beabstandet angeordnet sind, kann die elektrische Leitung vorteilhaft dabei durch die Zwischenräume zwischen jeweils benachbart angeordneten federarmförmigen Bereichen hindurchgeführt und an das Kontaktelement angebunden sein.
  • Während beim herkömmlichen Federkontaktstift die Signalführung von insbesondere höherfrequenten elektrischen Signalen aufgrund des nichtlinearen Hysterese-Verhaltens der Torsionsfeder zu unerwünschten passiven Intermodulationen führt, kann dies bei der elastischen Kontaktanordnung aufgrund fehlender Signal- bzw. Potentialanbindung über das dielektrische elastische Element vorteilhaft vermieden werden.
  • Für das elastische Element ist ein dielektrisches Material mit einer geeigneten Elastizität zu wählen. Insbesondere können auch elastische Materialen wie Gummi, Naturkautschuk, Silikon oder ein Elastomer zum Einsatz kommen. Alternativ ist für das elastische Element auch ein Metall oder ein Verbundmaterial aus dielektrischen und elektrisch leitenden Materialbestandteilen denkbar und von der Erfindung mit abgedeckt. Schließlich können die federarmförmigen Bereiche entlang ihrer Längserstreckung auch aus unterschiedlichen dielektrischen und/oder elektrisch leitenden Segmenten aufgebaut sein, um ein spezifisches Elastizitätsprofil entlang der Längserstreckung der federarmförmigen Bereiche zu verwirklichen.
  • Jedes Kontaktelement der elastischen Kontaktanordnung ist jeweils zur Kontaktierung mit einem zugehörigen Gegenkontaktelement über eine im Steckverbindergehäuse ausgebildete Durchführung aus dem Steckverbindergehäuse herausgeführt. Die Durchführung, deren Querschnittsprofil bevorzugt an das Querschnittsprofil des Kontaktelement angepasst ist, dient somit gleichzeitig auch als Führung für das Kontaktelement. Bevorzugt entspricht das Querschnittsprofil des Kontaktelements dem Querschnittsprofil der Durchführung. Einzig im Hinblick auf eine leichtgängige Bewegung des Kontaktelements innerhalb der Durchführung ist die Größe des Querschnittsprofils des Kontaktelements geringfügig kleiner als die Größe des Querschnittsprofils der Durchführung ausgeführt. Die Führung ist bevorzugt als Linearführung ausgebildet und ermöglicht somit eine Bewegung des Kontaktelements einzig in Kontaktierungsrichtung bzw. entgegen der Kontaktierungsrichtung. Die Linearführung verhindert somit eine Verschiebung der elastischen Kontaktanordnung in lateraler bzw. radialer Richtung zur Längsachse des Kontaktelements innerhalb des Steckverbinders. Zur Realisierung der Linearführung ist an der elastischen Kontaktanordnung eine Führungsfläche ausgebildet, die mit der korrespondierenden Gegenführungsfläche am Steckverbinder, d. h. mit der Innenwand der im Steckverbindergehäuse ausgebildeten Durchführung, zusammenwirkt.
  • Im einfachsten Fall ist die an der elastischen Kontaktanordnung ausgebildete Führungsfläche am Kontaktelement ausgebildet und entspricht der Mantelfläche des Kontaktelements. Alternativ kann die Führungsfläche auch am elastischen Element, insbesondere am Verbindungsbereich des elastischen Elements, ausgebildet sein.
  • In einer weiteren Erweiterung der elastischen Kontaktanordnung ist das Kontaktelement vorzugsweise eingerichtet, mit seinen beiden Stirnflächen jeweils ein zugehörigen Gegenkontaktelement zu kontaktieren. Somit ist eine Kontaktierung in einer ersten Kontaktierungsrichtung und in einer zweiten Kontaktierungsrichtung realisierbar, welche entgegen der ersten Kontaktierungsrichtung gerichtet ist. Die Kontaktierung in den beiden Kontaktierungsrichtungen erfolgt vorzugsweise jeweils alternativ zueinander, d. h. zu unterschiedlichen Zeiten.
  • Das Kontaktelement kann mit einer einzigen elektrischen Leitung verbunden sein, die in einem Zeitmultiplexbetrieb ein elektrisches Signal oder ein elektrisches Potential für die Kontaktierung des Kontaktelements in den beiden Kontaktierungsrichtungen in jeweils zugeordneten Zeitintervallen führt. Das Kontaktelement kann alternativ mit zwei elektrischen Leitungen verbunden sein, die jeweils ein elektrisches Signal oder ein elektrisches Potential nur für eine Kontaktierung des Kontaktelements in einer zugeordneten Kontaktierungsrichtung führt.
  • Ein derartiges Kontaktelement kann beispielsweise in einem Steckverbinder mit zwei Steckerinterfaces zum Einsatz kommen, der aus Gründen der Applikation oder des Bauraums zu unterschiedlichen Zeiten jeweils mit einem Gegensteckverbinder in einer unterschiedlichen Steckrichtung gesteckt wird.
  • Alternativ kann ein derartiges Kontaktelement beispielsweise auch in einer Kontaktvorrichtung zum elektrischen Prüfen von integrierten Schaltungen oder Leiterplatten eingesetzt werden, bei der zur Beschleunigung des Prüfprozesses in einer Kontaktierungsposition eine Prüfung der Elektronik durchführt wird, während gleichzeitig in der anderen Kontaktierungsposition die bereits geprüfte Elektronik durch eine demnächst zu prüfende Elektronik ausgetauscht wird.
  • In einer ersten Ausprägung eines Kontaktelements, welche in zwei Kontaktierungsrichtungen kontaktieren kann, ist das elastische Element einteilig ausgebildet. Somit kann mit einem einzigen elastischen Element eine Vorspannung des Kontaktelement für beide Kontaktierungsrichtungen verwirklicht werden.
  • Eine Teilmenge der federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements bildet eine Druckfeder in die eine Kontaktierungsrichtung aus, während eine weitere Teilmenge der federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements eine Druckfeder in die andere Kontaktierungsrichtung ausbildet. Somit sind die zweiten Enden einer Teilmenge der federarmförmigen Bereiche eingerichtet, sich an einer Abstützfläche in der einen Kontaktierungsrichtung abzustützen, während die zweiten Enden einer weiteren Teilmenge der federarmförmigen Bereiche eingerichtet sind, sich an einer weiteren Abstützfläche in einer weiteren Kontaktierungsrichtung abzustützen, welche entgegengesetzt zur einen Kontaktierungsrichtung gerichtet ist.
  • In einer zweiten Ausprägung eines Kontaktelements, welches in einer Kontaktierungsrichtung und einer weiteren Kontaktierungsrichtung kontaktieren kann, sind zwei elastische Elemente vorgesehen, welche jeweils eine elastische Vorspannung des Kontaktelements in der Kontaktierungsrichtung bzw. der weiteren Kontaktierungsrichtung bewirken:
    Die elastische Kontaktanordnung weist somit ein weiteres elastisches Element auf, das eingerichtet ist, zwischen dem Kontaktelement und einer weiteren Abstützfläche anordenbar zu sein. Das weitere elastische Element weist wenigstens einen federarmförmigen Bereich mit jeweils einem ersten Ende und einem zweiten Ende auf. Das erste Ende jedes federarmförmigen Bereichs ist jeweils mit dem Kontaktelement verbunden und das zweite Ende jedes federarmförmigen Bereichs ist jeweils eingerichtet, sich an der weiteren Abstützfläche entgegen der weiteren Kontaktierungsrichtung abzustützen.
  • Die elastische Kontaktanordnung kann schließlich in einer weiteren Ausprägung zwei Kontaktelemente aufweisen, die jeweils auf derselben Längsachse zueinander angeordnet sind und jeweils in eine entgegengesetzt gerichtete Kontaktierungsrichtung kontaktieren. Das elastische Element der elastischen Kontaktanordnung ist zwischen den beiden Kontaktelementen angeordnet, wobei die ersten Enden der federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements mit dem einen Kontaktelement und die zweiten Enden der federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements mit dem anderen Kontaktelement verbunden sind.
  • Im kontaktierenden Zustand der beiden Kontaktelemente mit den zugehörigen Gegenkontaktelementen kontaktieren sich die beiden Kontaktelemente, während im nicht kontaktierenden Zustand der beiden Kontaktelemente mit den zugehörigen Gegenkontaktelementen die beiden Kontaktelemente voneinander elektrisch getrennt sind. Im kontaktierenden Zustand der beiden Kontaktelemente üben die beiden Kontaktelemente aufgrund ihrer elastischen Vorspannung durch das gemeinsame elastische Element einen Kontaktdruck auf die zugehörigen Gegenkontaktelemente aus.
  • Somit kann die elastische Kontaktanordnung in dieser Ausprägung als Schalter- oder Übertragungselement zwischen den beiden Gegenkontaktelementen eingesetzt werden. Hierbei ist im kontaktierenden Zustand der elastischen Kontaktanordnung ein ausreichender Kontaktdruck zwischen den beiden Kontaktelementen und den zugehörigen Gegenkontaktelementen realisiert, der eine sichere elektrische Verbindung zwischen den beiden Gegenkontaktelementen gewährleistet. Im nicht kontaktierenden Zustand der elastischen Kontaktanordnung, wenn mindestens ein Gegenkontaktelement vom zugehörigen Kontaktelement getrennt ist, sind die beiden Kontaktelemente mittels der elastischen Vorspannung durch das dazwischen befindliche elastische Element ausreichend voneinander beabstandet, so dass die elektrische Verbindung zwischen den beiden Gegenkontaktelementen sicher getrennt ist.
  • Von der Erfindung ist außerdem eine elektrische Kontaktierungsvorrichtung bzw. ein Steckverbinder abgedeckt, die bzw. der ein Gehäuse aufweist. In der Kontaktierungsvorrichtung ist wenigstens eine der elastischen Kontaktanordnungen zwischen zwei gegenüberliegenden Bereichen des Gehäuses angeordnet. Jedes Kontaktelement der einzelnen elastischen Kontaktanordnung ist jeweils durch eine zugehörige im Gehäuse ausgebildete Durchführung hindurchgeführt.
  • Bei einer elastischen Kontaktanordnung, die nur in einer einzigen Richtung kontaktiert, ist hierfür an einer geeigneten Stelle im Gehäuse wenigstens eine Durchführung ausgebildet. Bei einer elastischen Kontaktanordnung, die in zwei zueinander entgegengesetzt gerichteten Richtungen kontaktiert, ist hierfür an zwei gegenüberliegenden Stellen im Gehäuse jeweils wenigstens eine Durchführung ausgebildet.
  • Bevorzugt stützt sich die elastische Kontaktanordnung im nicht kontaktierenden Zustand der Kontaktelemente zwischen zwei gegenüberliegenden Bereichen des Gehäuses, insbesondere zwischen zwei an der Innenwand an gegenüberliegenden Bereichen des Gehäuses jeweils ausgebildeten Abstützflächen, ab.
  • Die elastische Kontaktanordnung ist bevorzugt so ausgelegt, dass im nicht kontaktierenden Zustand das elastische Element entspannt ist und gleichzeitig die elastische Kontaktanordnung keine axiale Bewegungsfreiheit innerhalb des Gehäuses aufweist.
  • An einer Abstützfläche des Gehäuses können sich die zweiten Enden der federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements abstützen. An einer Gegenanschlagfläche des Gehäuses kann sich eine am Kontaktelement ausgebildete Anschlagfläche oder ein am elastischen Element - bevorzugt im Bereich der ersten Enden der federarmförmigen Bereiche - ausgebildeten Anschlagfläche abstützen.
  • Somit ergeben sich für die Abstützung der elastischen Kontaktanordnung gegenüberliegenden Abstütz- und/oder Gegenanschlagflächen des Gehäuses folgende Kombinationen:
    • Abstützung der federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements an der einen Abstützfläche des Gehäuses und Abstützung der am Kontaktelement oder am elastischen Element jeweils ausgebildeten Anschlagfläche an der Gegenanschlagfläche des Gehäuses,
    • Abstützung einer Teilmenge der federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements an der einen Abstützfläche des Gehäuses und Abstützung der anderen Teilmenge der federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements an der anderen Abstützfläche des Gehäuses,
    • Abstützung der federarmförmigen Bereiche des einen elastischen Elements an der einen Abstützfläche des Gehäuses und Abstützung der federarmförmigen Bereiche des anderen elastischen Elements an der anderen Abstützfläche des Gehäuses,
    • Abstützung der am einen Kontaktelement der elastischen Kontaktanordnung ausgebildeten Anschlagfläche an der einen Gegenanschlagfläche des Gehäuses und Abstützung der am anderen Kontaktelement der elastischen Kontaktanordnung ausgebildeten Anschlagfläche an der anderen Gegenanschlagfläche des Gehäuses und
    • Abstützung einer an einem gemeinsamen elastischen Element ausgebildeten Anschlagfläche an der einen Gegenanschlagfläche des Gehäuses und Abstützung einer weiteren an einem gemeinsamen elastischen Element ausgebildeten Anschlagfläche an der anderen Gegenanschlagfläche des Gehäuses.
  • Eine derartige elektrische Kontaktierungsvorrichtung kann bevorzugt, wie bereits mehrfach erläutert wurde, ein elektrischer Steckverbinder mit einem Steckverbindergehäuse und wenigstens einer im Steckverbindergehäuse angeordneten elastischen Kontaktanordnung sein. Die einzelnen Kontaktelemente der einzelnen elastischen Kontaktanordnungen können jeweils mit dem elektrischen Leiter einer elektrischen Leitung verbunden sein. Eine elektrische Leitung ist hierbei typischerweise eine Ader, d. h. eine isolierte Litze oder ein isoliertes Litzenbündel, während der elektrische Leiter typischerweise die Litze oder das Litzenbündel ist.
  • Die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter der elektrischen Leitung mit dem zugehörigen Kontaktelement erfolgt nach gängigen Verbindungstechniken. Neben einer stoffschlüssigen Verbindung mittels beispielsweise Lötens oder Schweißens ist auch eine kraftschlüssige Verbindung mittels beispielsweise Verpressens möglich. Auch ein Crimpen eines abisolierten Endes der Litze bzw. des Litzenbündels mit einer Crimphülse und ein formschlüssiges Einfügen der Crimphülse in eine geeignete im Kontaktelement ausgeformte Ausnehmung ist denkbar.
  • Die einzelnen elektrischen Leitungen können jeweils separiert als Einzelleitung durch eine zugehörige Durchführung im Steckverbindergehäuse aus den elektrischen Steckverbinder durchführbar sein. Möglich ist aber auch eine Bündelung der einzelnen elektrischen Leitungen in einem gemeinsamen Kabel, das durch eine zugehörige Durchführung im Steckverbindergehäuse aus den elektrischen Steckverbinder hindurchgeführt ist. Das Kabel bzw. die Einzelleitungen können durch zugehörige Durchführungen im Steckverbindergehäuse seitlich der einzelnen Kontaktelemente hindurchgeführt sein. Denkbar ist aber auch eine axiale Zuführung des Kabels bzw. der Einzelleitungen durch eine zugehörige Durchführung, welche jeweils axial zum Kontaktelement bzw. zu den Kontaktelementen innerhalb der Abstützfläche der einzelnen federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements im Steckverbindergehäuse ausgebildet ist.
  • Neben der Ausführung der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung als elektrischer Steckverbinder ist alternativ eine elektrische Kontaktierungsvorrichtung mit bevorzugt mehreren Kontaktelementen denkbar, welche zugehörige Kontaktflächen auf einer integrierten Schaltung oder auf einer Leiterplatte kontaktieren und die die Funktionsweise der integrierten Schaltung oder der Elektronik auf der Leiterplatte prüfen. Die einzelnen Kontaktelemente der einzelnen elastischen Kontaktanordnungen sind bei einer derartigen Kontaktierungsvorrichtung ebenfalls jeweils mit dem elektrischen Leiter einer elektrischen Leitung verbunden.
  • Daneben ist jede andere elektrische Kontaktierungsvorrichtung von der Erfindung mit abgedeckt, welche wenigstens eine elastische Kontaktanordnung zur elastischen Kontaktierung von wenigstens einem zugehörigen Gegenkontaktelement enthält. Beispielsweise kann die elektrische Kontaktierungsvorrichtung auch wenigstens eine elastische Kontaktanordnung enthalten, welche jeweils zwei über ein gemeinsames elastisches Element verbundene Kontaktelemente enthält, die in einem kontaktierenden Zustand elektrisch miteinander verbunden und in einem nicht kontaktierenden Zustand elektrisch voneinander getrennt sind. Somit lässt sich eine elektrische Kontaktierungsvorrichtung verwirklichen, die als ein Übertragungselement oder als ein Schalterelement zwischen zwei elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtungen eingesetzt werden kann.
  • Die bisher und im Folgenden zu einem elektrischen Steckverbinder im Zusammenhang mit der elastischen Kontaktanordnung erläuterten technischen Merkmale, technischen Eigenschaften, technischen Wirkungen und technische Vorteile sind analog auf jede andere derartige elektrische Kontaktierungsvorrichtung übertragbar und umgekehrt und sind somit von der Erfindung mit abgedeckt.
  • Bevorzugt ist die Innenwand der Durchführung im Gehäuse der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung, durch die das einzelne Kontaktelement der elastischen Kontaktanordnung hindurchgeführt ist, als Gegenführungsfläche ausgebildet, um zusammen mit der am Kontaktelement oder am elastischen Element jeweils ausgebildeten Führungsfläche eine gemeinsame Linearführung zu realisieren.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausprägung der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung ist an der Innenwand des Gehäuses der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung eine Abstützfläche mit einem Höhenprofil zur Abstützung der zweiten Enden der federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements ausgebildet. Das Höhenprofil der Abstützfläche fällt vorzugsweise relativ zur Längsachse des Kontaktelements in einer radialen Richtung nach außen ab.
  • Durch das radial nach außen abfallende Höhenprofil der Abstützfläche erhöht sich der radiale Abstand der zweiten Enden jedes federarmförmigen Bereichs des elastischen Elements mit zunehmenden Federweg des elastischen Elements. Diese radiale Auslenkung des federarmförmigen Bereichs kann als Auslenkung eines elastischen Hebelarms betrachtet werden, die mit zunehmenden Federweg eine steigende Federkraft erzeugt.
  • Das Höhenprofil kann eine konstante Steigung, beispielsweise bei einer konischen Ausbildung des Höhenprofils, aufweisen. Das Höhenprofil kann aber auch eine veränderliche Steigung, beispielsweise bei einer konkaven oder konvexen Krümmung des Höhenprofils, bilden. Ein Höhenprofil mit einer veränderlichen Steigung bedingt insbesondere einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen dem Federweg und der erzeugten Federkraft des elastischen Elements. Bei einem konkaven Höhenprofil der Abstützfläche lässt sich vorteilhaft ein degressiver Zusammenhang zwischen dem Federweg und der erzeugten Federkraft des elastischen Elements erzielen.
  • Zur besseren Führung der einzelnen federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements können in der Abstützfläche Ausnehmungen ausgebildet sein, die relativ zur Längsachse des Kontaktelements jeweils einen radialen Verlauf aufweisen. In den einzelnen Ausnehmungen sind jeweils die zweiten Enden der federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements geführt. Somit sind die einzelnen radial verlaufenden Ausnehmungen in denselben Winkelabschnitten wie die einzelnen federarmförmigen Bereiche des elastischen Elements zueinander angeordnet. Die Ausnehmungen weisen jeweils entlang der radialen Erstreckung ein Tiefenprofil auf, das zum Höhenprofil der Abstützfläche korrespondiert.
  • Von der Erfindung ist schließlich ein elektrisches Kontaktierungssystem mit abgedeckt. Das elektrische Kontaktierungssystem weist die bereits erläuterte elektrische Kontaktierungsvorrichtung und wenigstens eine zugehörige elektrische Gegenkontaktierungsvorrichtung auf, welche jeweils wenigstens ein Gegenkontaktelement aufweist. In einem kontaktierenden Zustand des elektrischen Kontaktierungssystems kontaktieren die Kontaktelemente der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung die zugehörigen Gegenkontaktelemente der zugehörigen elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung.
  • In der bevorzugten Ausprägung kann es sich bei dem elektrischen Kontaktierungssystem mit der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung und der zugehörigen Gegenkontaktierungsvorrichtung um eine elektrische Steckverbindung handeln, die einen elektrischen Steckverbinder und einen zugehörigen elektrischen Gegensteckverbinder aufweist. Insbesondere enthält der elektrische Steckverbinder wenigstens eine erfindungsgemäße elastische Kontaktanordnung. Der elektrische Gegensteckverbinder kann eine erfindungsgemäße elastische Kontaktanordnung enthalten, muss sie aber nicht zwingend enthalten.
  • Alternativ kann das elektrische Kontaktierungssystem eine elektrische Kontaktierungsvorrichtung mit wenigstens einer erfindungsgemäßen elastischen Kontaktanordnung und eine Leiterplatte bzw. eine integrierte Schaltung mit jeweils wenigstens einer Kontaktfläche sein. Die Anzahl der elastischen Kontaktanordnungen entspricht der Anzahl von Kontaktflächen auf der Leiterplatte bzw. auf der integrierten Schaltung, die von der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung bevorzugt gleichzeitig zu prüfen sind.
  • Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
    • INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
    • Fig. 1A, 1B, 1C
    eine isometrische Darstellung eines elastischen Elements, eines Kontaktelements beim Fügen in das elastische Element und einer elastischen Kontaktanordnung,
    Fig. 1D, 1E
    eine Schnittdarstellung eines elektrischen Kontaktierungssystems mit einer elektrischen Kontaktierungsvorrichtung und einer elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung im nicht kontaktierenden Zustand und im kontaktierenden Zustand,
    Fig. 2A,2B,2C, 2D
    eine Draufsicht, eine isometrische Darstellung beim Fügen von mehreren Kontaktelementen in ein elastisches Element, eine isometrische Darstellung einer elastischen Kontaktanordnung mit mehreren parallelen Kontaktelementen und eine Seitenansicht einer elastischen Kontaktanordnung mit mehreren parallelen Kontaktelementen,
    Fig. 3A,3B,3C
    eine isometrische Darstellung, eine Längsschnittdarstellung und eine Seitenansicht einer elastischen Kontaktanordnung mit zwei entgegen gesetzt kontaktierenden Kontaktelementen,
    Fig. 4A,4B
    eine isometrische Darstellung des Einfügens eines in zwei Kontaktierungsrichtungen jeweils kontaktierenden Kontaktelements in ein elastisches Element und eine Seitenansicht einer elastischen Kontaktanordnung mit einem in zwei Kontaktierungsrichtungen jeweils kontaktierenden Kontaktelement,
    Fig. 4C,4D,4E
    eine Schnittdarstellung eines elektrischen Kontaktierungssystems mit einer elektrischen Kontaktierungsvorrichtung, welche ein in zwei Kontaktierungsrichtungen jeweils kontaktierendes Kontaktelement enthält, im nicht kontaktierenden Zustand und in den beiden kontaktierenden Zuständen,
    Fig. 5A,5B
    eine isometrische Darstellung einer elastischen Kontaktanordnung mit einem in zwei Kontaktierungsrichtungen jeweils kontaktierenden Kontaktelement und zwei elastischen Elementen,
    Fig. 6A
    eine Seitenansicht einer als Schalter wirkenden elastischen Kontaktanordnung,
    Fig. 6B,6C
    eine Schnittdarstellung eines elektrischen Kontaktierungssystems mit einer elektrischen Kontaktierungsvorrichtung, welche eine als Schalter wirkende elastische Kontaktanordnung enthält, und zwei elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtungen, im nicht kontaktierenden Zustand und in den beiden kontaktierenden Zuständen,
    Fig. 7A,7B
    eine isometrische Darstellung einer elastischen Kontaktanordnung und einer zugehörigen elektrischen Kontaktierungsvorrichtung mit einer Abstützfläche mit Höhenprofil und
    Fig. 7C,7D
    eine Querschnittsdarstellung eines elektrischen Kontaktierungssystems mit einer elektrischen Kontaktierungsvorrichtung, in der eine Abstützfläche mit Höhenprofil ausgebildet ist, im nicht kontaktierenden Zustand und im kontaktierenden Zustand.
  • Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
  • In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Im Folgenden werden die Figuren zusammenhängend und übergreifend beschrieben.
    • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Aus Fig. 1A geht ein elastisches Element 1 einer elastischen Kontaktanordnung 2 hervor. Das elastische Element 1 enthält mehrere federarmförmige Bereiche 3. Im bevorzugten Fall, der auch in den Figuren 1A bis 1C dargestellt ist, enthält das elastische Element 1 drei federarmförmige Bereiche 3. Jeder federarmförmige Bereich weist jeweils ein erstes Ende 4 (vgl. Fig. 1A), das mit einem Kontaktelement 5 (vgl. z. B. die Figuren 1B und 1C) verbunden ist bzw. verbindbar ist, und ein zweites Ende 6 auf, mit dem sich die elastische Kontaktanordnung 2 jeweils an einer Abstützfläche abstützt bzw. abzustützen vermag. Bevorzugt sind die ersten Enden 4 der federarmförmigen Bereiche über einen Verbindungsbereich 7 des elastischen Elements 1 miteinander verbunden, der bevorzugt ringförmig ausgebildet ist und eine Durchgangsbohrung 8 aufweist.
  • In die Durchgangsbohrung 8 des elastischen Elements 1 wird das Kontaktelement 5 eingefügt, wie aus Fig. 1B hervorgeht. Im montierten Zustand ist das Kontaktelement 5 gemäß Fig. 1C am elastischen Element 1 fixiert. In der in Fig. 1C dargestellten Ausprägung einer elastischen Kontaktanordnung 2 ist der ringförmige Verbindungsbereich 7 formschlüssig in einer ringförmig ausgebildeten Nut 9 des Kontaktelements 5 eingefügt und am Kontaktelement 5 fixiert. Andere Fixierungsarten des elastischen Elements 1 am Kontaktelement 5 sind ebenfalls denkbar, wie bereits angesprochen.
  • Das Kontaktelement 5, das bevorzugt stiftförmig ausgeformt ist, weist eine stirnseitige Kontaktierungsfläche 10 auf, die eingerichtet ist, ein zugehöriges Gegenkontaktelement zu kontaktieren. Die Richtung der stirnseitigen Kontaktierungsfläche 10 des Kontaktelements 5 ist entgegengesetzt zu der Richtung ausgerichtet, in der sich die zweiten Enden 6 der federarmförmigen Bereiche 3 des elastischen Elements 1 an der Abstützfläche abstützen. Ist die elastische Kontaktanordnung 2, wie im Folgenden noch gezeigt wird, in einer elektrischen Kontaktierungsvorrichtung in axialer Richtung eingespannt und wird das Kontaktelement 5 bei einer Kontaktierung mit einem zugehörigen Gegenkontaktelement in Richtung der Abstützfläche bewegt, so ist das elastische Element 1 vorgespannt. Das vorgespannte elastische Element 1 überträgt auf das Kontaktelement 5 eine Federkraft, die einen Kontaktdruck zwischen dem Kontaktelement 5 und dem zugehörigen Gegenkontaktelement ausübt.
  • Das Kontaktelement 5 weist darüber hinaus einen Befestigungsbereich 11 auf, der in den Figuren 1B und 1C beispielsweise als eine radial verlaufende Durchgangsbohrung ausgebildet ist. An diesem Befestigungsbereich 11 ist ein elektrischer Leiter einer elektrischen Leitung befestigbar.
  • In den Figuren 1D und 1E ist jeweils ein elektrisches Kontaktierungssystem 12 mit einer elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 13 und einer zugehörigen elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14 dargestellt. Das elektrische Kontaktierungssystem 12 der Fig. 1D und 1E ist insbesondere als elektrische Steckverbindung mit einem elektrischen Steckverbinder und einem elektrischen Gegensteckverbinder ausgebildet. Der elektrische Steckverbinder und der elektrische Gegensteckverbinder sind in den Figuren 1D und 1E rein schematisch und auf die wesentlichen Elemente beschränkt dargestellt.
  • Die als elektrischer Steckverbinder ausgebildete elektrische Kontaktierungsvorrichtung 13 weist ein Gehäuse 15 auf, in dem die elastische Kontaktanordnung 2 angeordnet ist. Das Kontaktelement 5 der elastischen Kontaktanordnung 2 ist durch eine im Gehäuse 15 ausgebildete Durchführung 16 hindurchgeführt, um ein Gegenkontaktelement 17 einer als elektrischer Gegensteckverbinder ausgebildeten elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14 gemäß Fig. 1E zu kontaktieren. Das Gegenkontaktelement 17 ist in einer Durchführung 18 eines Gehäuses 19 aus dem Gehäuse 19 der elektrische Gegenkontaktierungsvorrichtung 14 herausgeführt.
  • Der elektrische Steckverbinder und der elektrische Gegensteckverbinder sind in den Fig. 1D und 1E über eine Magnetverbindung miteinander verbindbar und weisen hierzu Magnetelemente 20 auf. Die dargestellte magnetische Befestigung der elektrischen Steckverbindung ist nur beispielhaft und kann auch nach anderen technischen Befestigungsmechanismen erfolgen. Die einzelnen Magnetelemente 20, das Kontaktelement 5 und das Gegenkontaktelement 17 sind in den beiden Gehäusen 15 bzw. 19 derart zueinander angeordnet, dass im kontaktierenden Zustand eine sichere elektrischen Kontaktierung zwischen Kontaktelement 5 und Gegenkontaktelement 17 zustande kommt.
  • Die elastische Kontaktanordnung 2 ist innerhalb des Gehäuses 15 derart angeordnet, dass sich die zweiten Enden 6 der federarmförmigen Bereiche 3 des elastischen Elements 1 an einer Abstützfläche 21 an der Innenwand des Gehäuses 15 abstützen und das Kontaktelement 5 durch die Durchführung 16 im Gehäuse 15 hindurchragt und in der Durchführung 16 geführt ist. Am Kontaktelement 5 ist hierzu eine Führungsfläche 22 ausgebildet, die mit der Innenwand der Durchführung 16 eine Linearführung bildet.
  • Um im nicht kontaktierenden Zustand der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 12 gemäß Fig. 1D die elastische Kontaktanordnung 2 axial zu stabilisieren und gleichzeitig das elastische Element 1 zu entspannen, ist am elastischen Element 1 eine Anschlagfläche 23 ausgebildet, die an einer weiteren Abstützfläche 24 des Gehäuses 15 anliegt. Die beiden Abstützflächen 21 und 24 sind in gegenüberliegenden Bereichen der Innenwand des Gehäuses 15 ausgebildet. Im kontaktierenden Zustand der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 12 gemäß Fig. 1E ist die elastische Kontaktanordnung 2 im Gehäuse 15 axial stabilisiert, indem sich die zweiten Enden 6 der federarmförmigen Bereiche 3 des elastischen Elements 1 an der Abstützfläche 21 an der Innenwand des Gehäuses 15 abstützen und das Kontaktelement 5 das Gegenkontaktelement 17 kontaktiert.
  • Das Kontaktelement 5 ist am Befestigungsbereich 11 mit dem elektrischen Leiter einer elektrischen Leitung 25 elektrisch verbunden. Die Befestigung der elektrischen Leitung 25 am Kontaktelement 5 erfolgt seitlich bevorzugt in einem axialen Bereich des Kontaktelements 5 zwischen der Befestigung des elastischen Elements 1 am Kontaktelement 5 und dem zur Abstützfläche 21 gerichteten stirnseitigen Ende des Kontaktelements 5. Alternativ kann die elektrische Leitung 25 axial am zur Abstützfläche 21 gerichteten stirnseitigen Ende des Kontaktelements 5 befestigt sein. Die elektrische Leitung 25 ist über eine im Gehäuse 15 an einer geeigneten Stelle ausgebildeten Durchführung 26 nach außen geführt.
  • Aus Fig. 2A geht ein elastisches Element 1 für eine weitere Variante einer elastischen Kontaktanordnung 2 hervor, in der mehrere Kontaktelemente 5 - in der Darstellung der Fig. 2A bis 2D beispielsweise vier Kontaktelemente 5 - parallel zueinander angeordnet sind. Das elastische Element 1 weist somit eine der Anzahl von Kontaktelementen 5 entsprechende Anzahl von Durchgangsbohrungen 8 auf. Die Kontaktelemente 5, deren Längsachsen zueinander parallel und voneinander beabstandet in der elastischen Kontaktanordnung 2 angeordnet sind, können entsprechend angeordnete Gegenkontaktelemente 17 einer elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14 kontaktieren. Während Fig. 2B die elastische Kontaktanordnung 2 während des Montageprozesses darstellt, geht aus den Figuren 2C und 2D jeweils eine elastische Kontaktanordnung 2 im fertig montierten Zustand hervor.
  • Die Figuren 3A, 3B und 3C zeigen jeweils eine weitere Variante einer elastischen Kontaktanordnung 2, in der ein elastisches Element 2 zwischen zwei Kontaktelementen 5, 5' angeordnet ist. Die federarmförmigen Bereiche 3 des elastischen Elements 1 sind an den ersten Enden 4 mit dem einen Kontaktelement 5 und an den zweiten Enden 6 mit dem anderen Kontaktelement 5' verbunden. Die beiden Kontaktelemente 5 und 5' sind entlang derselben Längsachse angeordnet und kontaktieren ein zugehörigen Gegenkontaktelement 17 und 17' in einer entgegengesetzt gerichteten Kontaktierungsrichtung. Die beiden Kontaktelemente 5 und 5' sind jeweils mit dem elektrischen Leiter einer zugehörigen elektrischen Leitung 25 bzw. 25' elektrisch verbunden. Wie aus den Figuren 3A bis 3C hervorgeht, sind die einzelnen Kontaktelemente 5 und 5' beispielhaft jeweils am axialen Ende mit dem elektrischen Leiter der zugehörigen elektrischen Leitung 25 bzw. 25' elektrisch verbunden. An den Kontaktelementen 5 und 5' ist jeweils ein flanschförmiger Bereich 27 und 27' ausgebildet. Die in Richtung des elastischen Elements 1 gerichtete stirnseitige Fläche des flanschförmigen Bereichs 27 und 27' dient als Anschlagfläche 28 bzw. 28' zur Abstützung des elastischen Elements 1. Die in Richtung des Gehäuses 15 gerichtete stirnseitige Fläche des flanschförmigen Bereichs 27 und 27' dient als Anschlagfläche 23 bzw. 23' zur Abstützung der elastischen Kontaktanordnung 2 an der zugehörigen Abstützfläche 24 des Gehäuses 15.
  • Aus den Figuren 4A und 4B geht eine weitere Variante der elastischen Kontaktanordnung 2 hervor. Das Kontaktelement 5 weist eine stirnseitige Kontaktfläche 10 zur Kontaktierung eines Gegenkontaktelements 17 und eine weitere stirnseitige Kontaktfläche 10' zur Kontaktierung eines weiteren Gegenkontaktelements 17' auf. Das zugehörige elastische Element 1 weist zwei Teilmengen von federarmförmigen Bereichen 3 und 3' auf, welche jeweils eine unterschiedliche Orientierung aufweisen.
  • Die eine Teilmenge von federarmförmigen Bereichen 3 weist jeweils eine Orientierung auf, die ausgehend vom Verbindungsbereich 7 des elastischen Elements 1 mit dem Kontaktelement 5 eine Komponente entgegen der Kontaktierungsrichtung der weiteren Kontaktfläche 10' des Kontaktelements 5 besitzt. Die weitere Teilmenge von federarmförmigen Bereichen 3' weist jeweils eine Orientierung auf, die ausgehend vom Verbindungsbereich 7 des elastischen Elements 1 mit dem Kontaktelement 5 eine Komponente entgegen der Kontaktierungsrichtung der Kontaktfläche 10 des Kontaktelements 5 besitzt. Bevorzugt ist die eine Teilmenge von federarmförmigen Bereichen 3 und die andere Teilmenge von federarmförmigen Bereichen 3' jeweils in äquidistanten Winkelabschnitten zueinander angeordnet.
  • In Fig. 4C ist ein elektrisches Kontaktierungssystem 12 mit einer elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 13, welche eine elastische Kontaktanordnung 2 mit einem in zwei Kontaktierungsrichtungen kontaktierenden Kontaktelement 5 enthält, einer elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14, welche ein Gegenkontaktelement 17 enthält, und eine weitere elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14', welche ein weiteres Gegenkontaktelement 17' enthält, im nicht kontaktierenden Zustand dargestellt. Die ersten Enden 6 der einen Teilmenge von federarmförmigen Bereichen 3 des elastischen Elements 1 stützen sich an einer im Gehäuse 15 ausgebildeten Stützfläche 21 ab. Die ersten Enden 6 der weiteren Teilmenge von federarmförmigen Bereichen 3' des elastischen Elements 1 stützen sich an einer im Gehäuse 15 ausgebildeten weiteren Stützfläche 21' ab, die gegenüber der Abstützfläche 21 angeordnet ist.
  • In Fig. 4D ist die Kontaktierung der Kontaktfläche 10 des Kontaktelements 5 in der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 13 mit dem Gegenkontaktelement 17 der elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14 dargestellt. Aus Fig. 4E geht die Kontaktierung der Kontaktfläche 10' des Kontaktelements 5 in der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 13 mit dem weiteren Gegenkontaktelement 17' der weiteren elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14' hervor.
  • In den Figuren 5A und 5B ist eine weitere Variante einer elastischen Kontaktanordnung 2 mit einem Kontaktelement 5 dargestellt, das in zwei zueinander entgegengesetzt gerichteten Kontaktierungsrichtungen kontaktieren kann. Das Kontaktelement 5 ist hierzu mit zwei elastischen Elementen 1 und 1' verbunden. Das eine elastische Element 1 weist federarmförmige Bereiche 3 auf, die ausgehend vom Verbindungsbereich 7 entgegen der Kontaktierungsrichtung der Kontaktfläche 10' orientiert sind. Das andere elastische Element 1' weist federarmförmige Bereiche 3' auf, die ausgehend vom Verbindungsbereich 7' entgegen der Kontaktierungsrichtung der Kontaktfläche 10 orientiert sind. Die elastische Kontaktanordnung 2 der Fig. 5A und 5B ist äquivalent zur elastischen Kontaktanordnung 2 der Figuren 4a und 4B innerhalb des Gehäuses 15 der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 13 angeordnet.
  • Die Fig. 6A zeigt eine weitere Variante einer elastischen Kontaktanordnung 2, in der zwischen zwei Kontaktelementen 5 und 5' ein elastisches Element 1 angeordnet ist. Die beiden Kontaktelemente 5 und 5' kontaktieren jeweils in zueinander entgegengesetzt gerichteten Kontaktierungsrichtungen. Die federarmförmigen Bereiche 3 des elastischen Elements 1 sind an den ersten Enden 4 mit dem einen Kontaktelement 5 und an den zweiten Enden 6 mit dem anderen Kontaktelement 5' verbunden. Am Verbindungsbereich 7, der die ersten Enden 4 der federarmförmige Bereiche 3 des elastischen Elements 1 miteinander verbindet, und am Verbindungsbereich 7', der die zweiten Enden 4 der federarmförmige Bereiche 3 des elastischen Elements 1 miteinander verbindet, ist jeweils eine Anschlagfläche 23 bzw. 23' ausgebildet, die sich an einer Gegenanschlagfläche 24 bzw. 24' des Gehäuses 15 der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 13 abstützt.
  • Im Gegensatz zur elastischen Kontaktanordnung 2 der Figuren 3A bis 3C, in der die beiden Kontaktelemente 5 und 5' jeweils mit dem elektrischen Leiter einer elektrischen Leitung 25 bzw. 25' elektrisch verbunden sind, sind die Kontaktelemente 5 und 5' der in Fig. 6A dargestellten elastischen Kontaktanordnung 2 jeweils nicht mit einer elektrischen Leitung 25 bzw. 25' elektrisch verbunden. Die beiden Kontaktelemente 5 und 5' haben vielmehr die technische Funktion, eine elektrische Verbindung zwischen dem Gegenkontaktelement 17 einer elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14 und einem weiteren Gegenkontaktelement 17' einer weiteren elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14' zu bilden.
  • In einem kontaktierenden Zustand der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 13 mit der elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14 und der weiteren elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14' gemäß Fig. 6C kontaktieren die Kontaktfläche 10 des einen Kontaktelements 5 das Gegenkontaktelement 17 der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 14 und die Kontaktfläche 10' des anderen Kontaktelements 5' das weitere Gegenkontaktelement 17' der weiteren elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 14'. In diesem kontaktierenden Zustand sind beiden Kontaktelemente 5 und 5' derart axial ausgelenkt, dass die zur Kontaktfläche 10 am einen Kontaktelement 5 gegenüberliegend ausgebildete Kontaktfläche 10'' die zur Kontaktfläche 10' am anderen Kontaktelement 5' gegenüber liegend ausgebildete Kontaktfläche 10''' elektrisch kontaktiert.
  • Im nicht kontaktierenden Zustand der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 13 mit der elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14 und der weiteren elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14' gemäß Fig. 6B sind die beiden Kontaktelement 5 und 5' nicht ausgelenkt und kontaktieren sich somit gegenseitig nicht. Die elektrische Kontaktierungsvorrichtung 13 enthält mit der elastischen Kontaktanordnung 2 eine Komponente mit zwei Zuständen - ein kontaktierender Zustand und ein nicht kontaktierender Zustand - und kann somit als ein schaltbares Überbrückungselement oder als ein Schalterelement verwendet werden.
  • Aus den Figuren 7A bis 7D geht eine Variante einer elastischen Kontaktanordnung 2 hervor, deren federarmförmige Bereiche 3 sich an einer Abstützfläche 21 im Gehäuse 15 abstützen, welche ein Höhenprofil aufweist. Dieses Höhenprofil der Abstützfläche 21 fällt relativ zur Längsachse des Kontaktelements 5 in einer radialen Richtung nach außen ab. Somit ändert sich mit zunehmender axialer Annäherung des Kontaktelements an die Abstützfläche 21, d. h. mit zunehmenden Federweg des elastischen Elements 1, der radiale Abstand der zweiten Enden 6 der federarmförmigen Bereiche 3 zur Längsachse des Kontaktelements 5. Der wie ein elastischer Hebelarm fungierende federarmförmige Bereich 3 des elastischen Elements 1 wird mit zunehmenden Federweg zunehmend elastisch ausgelenkt, somit zunehmend elastisch vorgespannt und erzeugt dadurch eine zunehmende Federkraft.
  • Durch eine spezifische Ausgestaltung des Höhenprofils kann sich ein spezifischer Verlauf zwischen dem Federweg und der Federkraft des elastischen Elements 1 einstellen. Im Fall eines konvexen Höhenprofils für die Abstützfläche 21 lässt sich beispielsweise ein degressiver Verlauf zwischen dem Federweg und der Federkraft des elastischen Elements 1 einstellen.
  • Zur besseren Führung der einzelnen federarmförmigen Bereiche 3 des elastischen Elements 1 sind die zweiten Enden 6 der federarmförmigen Bereiche 3 jeweils im Bereich der Abstützfläche 21 in einer Ausnehmung 26 mit einer Längserstreckung in einer radialen Richtung relativ zur Längsachse des Kontaktelements 5 eingefügt. Das Tiefenprofil jeder Ausnehmung 26 korrespondiert zum Höhenprofil der Abstützfläche 21. Die einzelnen Ausnehmungen 26 sind im Bereich der Abstützfläche 21 in denselben äquidistanten Winkelabschnitten wie die einzelnen federarmförmigen Bereiche 3 des elastischen Elements 1 zueinander angeordnet. Damit sich die einzelnen federarmförmigen Bereiche 3 des elastischen Elements 1 leichtgängig am Höhenprofil der Abstützfläche 21, insbesondere im Tiefenprofil der jeweiligen Ausnehmung 26 abstützen und bewegen können, weisen die zweiten Enden 6 der einzelnen federarmförmigen Bereiche 3 bevorzugt jeweils einen radial nach innen gerichteten Vorsprung 27 auf.
  • Im nicht kontaktierenden Zustand der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 13 gemäß Fig. 7C stützen sich die zweiten Enden der federarmförmigen Bereiche 3 des elastischen Elements 1 jeweils an einer ersten Abstützposition in der Ausnehmung 26 ab. Im kontaktierenden Zustand der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 13 mit der elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung 14 gemäß Fig. 7D stützen sich die zweiten Enden 6 der federarmförmigen Bereiche 3 des elastischen Elements 1 jeweils an einer zweiten Abstützposition in der Ausnehmung 26 ab. Der radiale Abstand der zweiten Enden 6 der federarmförmigen Bereiche 3 zur Längsachse des Kontaktelements 5 ist in der zweiten Abstützposition gegenüber der ersten Abstützposition vergrößert. Die Änderung des Hebelarms zwischen den einzelnen Abstützpositionen beeinflusst die Änderung der Federkonstante des elastischen Elements 1 entlang des Federweges und somit den Zusammenhang zwischen der Federkraft und dem Federweg des elastischen Elements 1.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Claims (15)

  1. Elastische Kontaktanordnung (2) für eine elektrische Kontaktierungsvorrichtung (13), aufweisend wenigstens ein Kontaktelement (5; 5'), das jeweils eingerichtet ist, in einem kontaktierenden Zustand in einer zugehörigen Kontaktierungsrichtung ein zugehöriges Gegenkontaktelement (17; 17') einer elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung (14; 14') zu kontaktieren, und ein elastisches Element (1; 1'), das mit den Kontaktelementen (5; 5') verbunden ist, wobei das elastische Element (1; 1') eingerichtet ist, zwischen den Kontaktelementen (5; 5') und einer Abstützfläche (21; 21') der Kontaktierungsvorrichtung (13) anordenbar zu sein, oder zwischen einer Teilmenge (5) der Kontaktelemente (5; 5') und einer weiteren Teilmenge (5') der Kontaktelemente (5; 5') angeordnet ist, wobei das elastische Element (1; 1') wenigstens einen federarmförmigen Bereich (3; 3') mit jeweils einem ersten Ende (4) und einem zweiten Ende (6) aufweist, wobei das erste Ende (4) jedes federarmförmigen Bereichs (3; 3') jeweils mit den Kontaktelementen (5; 5') bzw. der Teilmenge (5) der Kontaktelemente (5; 5') verbunden ist und das zweite Ende (6) jedes federarmförmigen Bereichs (3; 3') jeweils eingerichtet ist, sich an der Abstützfläche (21; 21') abzustützen, oder mit der weiteren Teilmenge (5') der Kontaktelemente (5; 5') verbunden ist.
  2. Elastische Kontaktanordnung (2) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das elastische Element (1; 1') als eine Druckfeder ausgebildet ist, wobei jeder federarmförmige Bereich (3; 3') des elastischen Elements (1) eine Orientierung aufweist, die ausgehend vom Kontaktelement (5; 5') eine Komponente entgegen der Kontaktierungsrichtung des Kontaktelements (5; 5') besitzt.
  3. Elastische Kontaktanordnung (2) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das elastische Element (1; 1') mehrere federarmförmige Bereiche (3; 3'), bevorzugt drei federarmförmige Bereiche (3; 3'), aufweist, welche jeweils zu einer Längsachse eines Kontaktelements (5; 5') oder zur gemeinsamen Längsachse von zwei Kontaktelementen (5; 5') jeweils eine radiale Erstreckung aufweisen und bevorzugt in äquidistanten Winkelsegmenten zueinander beabstandet sind.
  4. Elastische Kontaktanordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere Kontaktelemente (5; 5') mit jeweils unterschiedlichen und zueinander parallelen Längsachsen mit dem elastischen Element (1; 1') verbunden sind, wobei die federarmförmigen Bereiche (3; 3') des elastischen Elements (1) jeweils eine laterale Erstreckung aufweisen, die bevorzugt in äquidistanten Abständen zueinander beabstandet sind und ganz bevorzugt in eine unterschiedliche laterale Richtung weisen.
  5. Elastische Kontaktanordnung (2) nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die federarmförmigen Bereiche (3; 3') des elastischen Elements (1; 1') jeweils am ersten Ende (4) und/oder am zweiten Ende (6) und/oder an einer axialen Position zwischen dem ersten Ende (4) und dem zweiten Ende (6) miteinander verbunden sind.
  6. Elastische Kontaktanordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das elastische Element (1; 1') aus einem dielektrischen Material hergestellt ist.
  7. Elastische Kontaktanordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an den Kontaktelementen (5; 5') oder an dem elastischen Element (1; 1') jeweils eine Führungsfläche (22) ausgebildet ist, die eingerichtet ist, mit einer korrespondierenden Gegenführungsfläche der Kontaktierungsvorrichtung (13), vorzugweise einer Durchführung (16) in einem Gehäuse (15) der Kontaktierungsvorrichtung (13), eine Linearführung auszubilden.
  8. Elastische Kontaktanordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kontaktelemente (5; 5') eingerichtet sind, jeweils in einer weiteren Kontaktierungsrichtung, welche entgegengesetzt zur Kontaktierungsrichtung gerichtet ist, ein weiteres Gegenkontaktelement (17') einer weiteren elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung (14') zu kontaktieren.
  9. Elastische Kontaktanordnung (2) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Teilmenge (3) der federarmförmigen Bereiche (3; 3') eine Druckfeder in der Kontaktierungsrichtung und eine weitere Teilmenge (3') der federarmförmigen Bereiche (3; 3') eine Druckfeder in der weiteren Kontaktierungsrichtung ausbilden.
  10. Elastische Kontaktanordnung (2) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die elastische Kontaktanordnung (2) zwei elastische Elemente (1; 1') aufweist, wobei das weitere elastische Element (1') eingerichtet ist, zwischen den Kontaktelementen (5; 5') und einer weiteren Abstützfläche (21') der Kontaktierungsvorrichtung (13) anordenbar zu sein, wobei das weitere elastische Element (1') wenigstens einen federarmförmigen Bereich (3; 3') mit jeweils einem ersten Ende (4) und einem zweiten Ende (6) aufweist, wobei das erste Ende (4) jedes federarmförmigen Bereichs (3; 3') jeweils mit den Kontaktelementen (5; 5') verbunden ist und das zweite Ende (6) jedes federarmförmigen Bereichs (3; 3') jeweils eingerichtet ist, sich an der weiteren Abstützfläche (21') entgegen der Kontaktierungsrichtung abzustützen.
  11. Elastische Kontaktanordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die eine Teilmenge (5) der Kontaktelemente (5; 5') und die weitere Teilmenge (5') der Kontaktelemente (5; 5'), zwischen denen das elastische Element (1) angeordnet ist, im kontaktierenden Zustand mit dem zugehörigen Gegenkontaktelement (17; 17') jeweils miteinander elektrisch verbunden sind und in einem nicht kontaktierenden Zustand mit dem zugehörigen Gegenkontaktelement (17; 17') jeweils voneinander elektrisch getrennt sind.
  12. Elektrische Kontaktierungsvorrichtung (13) zur Kontaktierung wenigstens einer elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung (14; 14'), aufweisend ein Gehäuse (15) und wenigstens eine elastische Kontaktanordnung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, welche jeweils zwischen zwei gegenüberliegenden Bereichen des Gehäuses (15) angeordnet ist, wobei jedes Kontaktelement (5; 5') jeweils durch wenigstens eine im Gehäuse (15) ausgebildete Durchführung (16) hindurchgeführt ist.
  13. Elektrische Kontaktierungsvorrichtung (13) nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an einer Innenwand des Gehäuses (15) die Abstützfläche (21; 21') für die federarmförmigen Bereiche (3; 3') des elastischen Elements (1) ausgebildet ist.
  14. Elektrische Kontaktierungsvorrichtung (13) nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abstützfläche (21; 21') ein Höhenprofil aufweist, das relativ zur Längsachse des Kontaktelements (5; 5') in einer radialen Richtung nach außen abfällt.
  15. Elektrisches Kontaktierungssystem (12) aufweisend eine elektrische Kontaktierungsvorrichtung (13) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14 und wenigstens eine zugehörige elektrische Gegenkontaktierungsvorrichtung (14; 14'), welche jeweils wenigstens ein Gegenkontaktelement (17; 17') aufweist, wobei in einem kontaktierenden Zustand des elektrischen Kontaktierungssystems (12) die Kontaktelemente (5; 5') der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung (13) jeweils ein zugehöriges Gegenkontaktelement (17; 17') der wenigstens einen elektrischen Gegenkontaktierungsvorrichtung (14; 14') kontaktieren.
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