WO2014082776A1 - Elektrische kontaktanordnung zur kontaktierung einer spule - Google Patents

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WO2014082776A1
WO2014082776A1 PCT/EP2013/070677 EP2013070677W WO2014082776A1 WO 2014082776 A1 WO2014082776 A1 WO 2014082776A1 EP 2013070677 W EP2013070677 W EP 2013070677W WO 2014082776 A1 WO2014082776 A1 WO 2014082776A1
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spring element
holding body
busbar
electrical contact
contact arrangement
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PCT/EP2013/070677
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English (en)
French (fr)
Inventor
Konstantin Lindenthal
Klaus Lerchenmueller
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H01R4/247—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands the contact members penetrating the insulation being actuated by springs

Definitions

  • the invention relates to an electrical contact arrangement for contacting a coil, in particular a coil of a speed sensor, with the features of the independent device claim and the use of an electrical contact arrangement in a speed sensor for the speed detection in an exhaust gas turbocharger.
  • Electric coils are used in many industrial products. A
  • Electrical coils usually consist of a defined number of windings of a wire around a holding body.
  • a thin metal wire is often used, particularly often so-called enameled copper wire.
  • This electrical wire is surrounded by an electrically insulating lacquer layer, hereinafter referred to as insulation layer, in such a way that no electrical short circuit occurs between the contacting wire windings.
  • the insulating layer used often consists of a protective varnish, which often has a thickness of 1 to 5 ⁇ .
  • a protective varnish which often has a thickness of 1 to 5 ⁇ .
  • thermal contacting methods are often used, such as welding or soldering. Such thermal contacting methods require an additional
  • an electrical contact arrangement for contacting a coil, in particular a coil of a rotational speed sensor which comprises the following components: a holding body, wherein the holding body is electrically insulating, a line section of at least one electrical line, wherein the electrical line is surrounded by an electrical insulation layer, at least one
  • the at least one spring element is electrically conductive, wherein the spring element has at least one recess, wherein the at least one
  • At least one busbar is provided, wherein the at least one busbar is electrically conductive and the holding body and / or the at least one busbar is provided with clamping means, wherein the busbar is clamped by means of the clamping means to the holding body and thereby the spring element between the busbar and a contact area of the
  • Holding body is stretched and so the at least one line section is contacted by means of at least one spring element with the at least one bus bar electrically.
  • the clamping means also advantageously allow the busbar can also be guided along the side of the holding body and thus also a non-frontal cold contacting can be made in several contact areas of the holding body by means of multiple busbars. As a result, such an electrical contact arrangement can be produced in a particularly small space.
  • Exhaust gas turbocharger according to the independent use claim has the advantage that a speed sensor can be produced by the particularly small size of the coil and the electrical contact arrangement, even in the confined space of a
  • Exhaust gas turbocharger housing is usable and has a particularly good signal noise behavior due to its compact design.
  • Contact arrangement is also particularly suitable for low contacting costs to ensure reliable contacting of the speed sensor in the exhaust gas turbocharger over the entire life and all operating conditions of the exhaust gas turbocharger. This results in significant cost advantages at least consistent
  • Metal strip is made and that the at least one spring element electrically contacted at least one busbar, is advantageously achieved that the spring element is particularly flat and in the mounted state in a plane of the busbar and the plane of the holding body largely parallel plane between busbar and holder body to rest comes.
  • An advantageous development of the electrical contact arrangement provides that the at least one bus bar is detachably connected to the holding body. This has the advantageous effect that the busbar is particularly easy to install and that the busbar in the case of maintenance can be easily replaced.
  • an advantageous development of the electrical contact arrangement provides that the contact region of a notch recess having at least one notch, that the at least one spring element has a spring element detent and that the at least one spring element for fixing to the holding body by means of at least one spring element detent engages in the notch recess and engages behind the at least one notch.
  • This has the advantageous effect that the spring element is secured against slipping and captive on the holding body and thereby the assembly process can be advantageously simplified.
  • the fact that the at least one busbar engages endwise in a recess of the at least one spring element to form a pivot bearing for the at least one busbar is advantageously achieved that the busbar can be particularly easily mounted on the holding body and fixed.
  • connection between the spring element and busbar is ensured permanently over the lifetime of the electrical contact arrangement and is not affected by aging processes of the material substantially.
  • An advantageous development of the electrical contact arrangement provides that the clamping means are formed on the holding body as at least one pin, wherein in the at least one bus bar at least a socket-like recess is formed such that the at least one pin is received in the at least one bush-like recess, wherein a frictional connection between the at least one pin and the at least one bush-like recess is formed.
  • the formation of the clamping means as a pin and bush-like
  • Recess advantageous causes a particularly simple and secure mounting of the busbar to the holding body. Furthermore, when using more than one pin and more than one bushing-like recess, an exact positioning and alignment of the busbar relative to the holding body is advantageously effected.
  • the at least one spring element has at least one bending tab, wherein the at least one bending tab is bent around the at least one bus bar so that the at least one spring element is fixed to the at least one busbar, is advantageously effected that the busbar and the spring element is a mounting unit form, whereby the assembly of the electrical contact arrangement is particularly simple. In addition, this advantageously causes the electrical contact between the spring element and busbar is permanently ensured. Finally, it is advantageously achieved that the winding process during manufacture of the coil on the holding body can be easily performed, since in addition to the holding body and the enameled copper wire for the coil no moving parts are present, which could be solved during the winding process or the winding process to an imbalance could lead
  • a further exemplary embodiment of the electrical contact arrangement provides that the at least one spring element has two clamping arms projecting from the holding body, which surround the holding body in the contact region at least in regions, wherein the clamping arms have spring tabs at the ends, and wherein the at least one busbar is two to the holding body has protruding jaws and that the at least one busbar with their jaws so on the
  • Fig. 1 a is an exploded view of an inventive electrical
  • Fig. 1 b shows a detail of the electrical contact arrangement of Fig. 1 a;
  • Fig. 1 c is a perspective view of the electrical contact arrangement for contacting a coil in the mounted state of FIG 1 a.
  • Fig. 2a is an exploded view of an electrical according to the invention
  • FIG. 2b is a perspective view of the electrical contact arrangement of FIG. 2a during an assembly step
  • FIG. 2d shows a perspective view of a cross section through the holding body from FIGS. 2a to 2c in the region of the notch recess;
  • Fig. 3a is an exploded perspective view of an inventive
  • FIG. 3b shows a perspective view of a cross section through an electrical contact arrangement according to FIG. 3a in the region of the contact region;
  • Fig. 3c is a perspective view of a contact arrangement for contacting an electric coil according to the figures 3a and 3b in the mounted state.
  • the electrical contact arrangement 100 for contacting a coil 120, in particular a coil 120 of a rotational speed sensor.
  • the electrical coil 120 is thereby formed by windings of an electrical lead 140 around a holding body 200.
  • the electrical lead 140 is preferably made of copper enameled wire, i. thin copper wire, which is surrounded by an electrically insulating insulating layer.
  • the insulating layer preferably consists of a thin lacquer layer with a thickness between 1 and 5 ⁇ m. The insulating layer is necessary to prevent electrical short circuits within the wound bobbin and thus to allow a tight winding of the coil 120.
  • the coil 120 is about two out of the
  • the electric coil 120 is wound around a arranged at the end of the holding body 200 winding portion 210 of the holding body 200 and serves preferably as a speed sensor for an exhaust gas turbocharger.
  • the holding body 200 is made of an electrically insulating material, preferably made of plastic.
  • the holding body 200 viewed from the winding region 210 of the coil 120, initially has a substantially round or elliptical cross section along an end region 214, which is particularly suitable for winding up the coil 120.
  • a first collar 230 is formed at the end of the end portion 214.
  • a contact section 218 follows behind the first collar 230.
  • the cross-section of the holding body 200 is substantially rectangular in this embodiment, the surface of the holding body 200 in the contact section 218 having two, on opposite sides, planar surfaces, each forming a contact region 220.
  • a second collar 232 running around the holding body 200 follows, which coincides approximately with the end of the contact region 220 and which, in extension of the contact region 220, has a collar recess 234 which can also function as clamping means 240.
  • Behind this second collar 232 are as Clamping means 240 acting pins 242 formed on the holding body 200, wherein on each side of the holding body 200, on which there is a contact region 220, two pins 242 are formed.
  • Contact area 220 may be formed.
  • the electrical line 140 which is to be contacted, is thereby from the winding region 210 of the coil 120 along the end portion 214 of the holding body 200 in the
  • the electrical contact device 100 further has a spring element 300, which has a T-shaped configuration, wherein the three T-ends of the spring element 300 are formed as bending tabs 340.
  • the spring element 300 are shown in the
  • Embodiment three recesses 320 arranged.
  • the recesses 320 are formed substantially orthogonal to the longitudinal axis of the spring element 300.
  • Edges 320 are each formed as a cutting edge 322. When the spring element 300 is subjected to a mechanical pressure, at least one cut edge 322 breaks through the insulating layer of the electrical line 140. This forms a mechanical and electrical contact between the preferably designed as a copper wire
  • the electrical contact arrangement has a busbar 400, which has an elongated base body extending in a longitudinal direction with a substantially rectangular cross-section and is provided with bush-like recesses 440, wherein the sleeve-like recesses 440 are designed such that they press-fit to the pin 242 of the holding body can be set.
  • the busbar 400 is particularly preferably made of an electrically conductive material, particularly preferably of a metal.
  • the busbar 400 is structurally designed such that it has a sufficient flexural rigidity in order to be able to keep the spring element 300 in the installed state permanently tensioned against the holding body 200.
  • Fig. 1 a perspective view of the electrical
  • Contact arrangement 100 are at the bottom two acting as a clamping means 240 Pin 242 visible. These serve for attaching a further bus bar 400 (not shown in the figure), which is suitable for contacting the other wire end of the coil 120, which represents another line section 142, by means of a second spring element 300 (also not shown here).
  • the bus bar 400 is shown with attached to it by means of the bending tabs 340 spring element 300.
  • the bending tabs 340 are bent around the busbar 400 in such a way that the spring element 300 in a fixed
  • the spring element 300 in the region of the recesses 320 in the form of a leaf spring protrudes out of the plane of the busbar 400, so that the spring element 300 is pressed in the direction of the busbar 400 upon application of pressure to the area with the recesses 320 and in this way is tensioned ,
  • FIG. 1 c shows the electrical contact arrangement 100 from FIG. 1 a in the fully assembled state.
  • the pin 242 formed as a clamping means 240 of the holding body 200 are guided through the bush-like recesses 440 of the bus bar 400.
  • the pins 242 are designed such that between at least one of the two pins 242 and one of the bush-like recesses 440 a frictional
  • the pin 242 a In order to enable the frictional connection between a pin 242 and a bush-like recess 440, the pin 242 a
  • Spring element 300 in the region of its recesses 320 between the busbar 400 and the holding body 200 stretched.
  • the spring element 300 acts like a
  • the line section 142 comes between the holding body 200 and the spring element 300 to the plant.
  • the Recesses 320 of the spring element 300 lie over the line section 142.
  • the insulating layer of the line section 142 at least in the region of the cut edges 322 of the spring element 300 broken the spring element thereby comes into direct mechanical and electrical contact with the line section 142.
  • the thus produced electrical contact between the busbar 400 via the spring element 300 and the line section 142 and the lead wire 140 to the coil 120 is thus produced by a simple mechanical assembly process without thermal effects.
  • Line section 142 is also permanently ensured, since the
  • Busbar 400 is securely fixed by means of the bush-like recesses 440 on the pin 242 and the tensioned between the busbar 400 and the holding body 200 spring element 300 compensates for production-related distance differences between the busbar 400 and the holding body 200 by its spring force. Such differences in distance may be caused by aging effects of the materials or caused by mechanical and / or thermal stress.
  • FIGS. 1 a to 1 c allows a particularly secure and reliable winding of the coil 120 on the winding portion 210 of the holding body 200, since during the winding process except the electric wire 140 formed as a coil wire and the holding body 200 no further mechanical parts are involved and thereby mechanical imbalances can be largely avoided during the winding process.
  • the holding body 200 shown in FIGS. 1 a and 1 c has along its longitudinal direction two collars 230, 232, ie plate-like, in the exemplary embodiment spaced apart, beyond the normal diameter of the holding body 200 protruding elements.
  • the two collars 230, 232 are configured such that they act as a radial guide of the elongate holding body 200 when inserting the acting as a preferred speed sensor body 200 in a speed sensor. They thus fulfill several functions: on the one hand they affect one
  • Tilting of the holding body 200 in the sleeve during insertion counter which is reliably and reliably achieved that the acting as a speed sensor element or detector coil coil 120 can be brought into abutment at the front end of the sleeve and so in a well-defined distance from the at least one rotating element whose speed is to be detected is brought.
  • the collars 230, 232 it is ensured that the support body 200 does not come to rest directly on the electrical line 140 or the line section 142 during storage prior to assembly or when being inserted into the sleeve of a rotational speed sensor, thereby undesirably penetrating the insulation layer.
  • the collars 230, 232 thus act as handling protection against mechanical defects on the conductor wire and / or on the holding body 200 and / or on the busbar 400.
  • the second collar 232 has a recess in the region of the busbar 400, which serves as an insertion aid in the case of
  • busbar 400 Mounting the busbar 400 on the pin 242 and can serve as a clamping means against the busbar 400.
  • Fig. 2a is an exploded view of a second embodiment of a
  • Contact arrangement 100 for contacting a coil 120 shown.
  • the holding body 200 in its contact region on a notch recess 260 in which a notch 262 (shown in detail in Fig. 2d) is located.
  • the spring element 300 is formed as a metallic stamped bent part and has in addition to the oblique to the main axis of the spring element 300 in this embodiment recesses 320 with their cutting edges 322 a spring element locking lug 360, which is suitable in the notch 262 of the notch recess 260 of the holding body 200 to lock. This is the
  • Spring element locking lug 360 bent down from the spring element 300.
  • the spring element 300 moreover has at one of its ends an upwardly bent region in which a recess 380 is located.
  • Conductor rail 400 has, in addition to its female-like recesses 440 a
  • Swivel bearing end portion 480 which is formed so that it in the
  • Recess 380 of the spring element to form a pivot bearing 450 can engage.
  • FIG. 2b shows the assembly process of the embodiment of the electrical contact arrangement 100 shown in FIG. 2a.
  • the spring element 300 is fixed by means of the spring element locking lug 360 on the latching notch 262 of the notch recess 260 of the holding body 200.
  • the coil 120 is wound on the holding body 200 in the winding section 210 of the holding body 200, and the spool wire ends acting as the line section 142 are guided into the contact region 220 so as to be fastened on the spring element detent 360
  • Spring element 300 come to rest and lie at least partially above the recesses 320 with their cutting edges 322.
  • FIG. 2c shows the assembled state of the embodiment of the electrical contact arrangement 100 illustrated in FIGS. 2a and 2b.
  • the line section 142 is arranged between the busbar 400 and the spring element 300.
  • Insulation layer of the line section 142 of the coil wire This provides a reliable and secure mechanical and electrical contact between the
  • the pivot bearing 450 allows a particularly reliable installation of
  • connection of the metallic busbar 400 by means of its pivot bearing end region 480 in the recess 380 of the spring element 300 ensures a particularly reliable and permanent contact between the busbar 400 and the line section 142.
  • Line section 142 is subject to less aging and stress related mechanical changes than, for example, a plastic-to-metal connection.
  • FIG. 2 d shows a cross section of the holding body 200 in the region of the notch recess 260 of the contact region 220.
  • the spring element detent 360 of the spring element 300 engages behind the notch 262, whereby the spring element 300 is securely and reliably fixed to the holding body 200.
  • the spring element detent 360 may be formed as a barb-shaped element, which presses in the material of the holding body 200 in the notch 262.
  • FIG. 2d it can also be seen how the line section 142 passes over the recesses 320 with its
  • Cut edges 322 of the spring element 300 extends, wherein the spring element 300 in the illustrated section still has the leaf-spring-like curvature of the untensioned state.
  • the mechanical movement of the spring element 300 when clamping the busbar 400 results in the region of the recesses 320, a vertical and lateral movement of the recess 320 and its cutting edges 322 relative to
  • Line section 142 whereby the insulating layer of the line section 142 is reliably broken and whereby the spring member 300, the line section 142 reliably contacted electrical.
  • 3a shows an exploded view of a third exemplary embodiment.
  • the line section 142 is wound around the holding body 200 in a plurality of windings in the contact region 220 of the holding body 200.
  • the contact region 220 of the holding body 200 in this case has a substantially round cross-section.
  • Spring element 300 has two to the holding body 200 toward U-shaped projecting
  • Recesses 320 are formed with cut edges 322 formed on the edge. At the end of the clamping arms 390 are from the plane of the clamping arms 390 outwardly slightly projecting spring tabs 392.
  • the clamping arms 390 are formed substantially rectangular and have at least partially rounded edges. The distance between the two clamping arms 390 is such that the spring element 300 can easily be pushed over the line section 142 designed as a coil element.
  • Two jaws 490 projecting towards the holding body 200 are formed on the busbar 400 at its end facing the spring element 300, wherein the clamping jaws 490, like the clamping arms 390 of the spring element 300, have a U-shaped form. The clamp arms 390 put in connection with the
  • Clamping jaws 490 in this case the clamping means, by which the busbar 400 is fixed to the holding body 200.
  • Fig. 3b shows the embodiment of Fig. 3a during the assembly process.
  • the spring element 300 with its clamping arms 390 and its cutouts 320 together with their cut edges 322 in the contact region 220 is pushed over the line section 142 designed as a coil.
  • the spring element is encompassed by the clamping jaws 490 of the busbar 400 and clamped against the line section 142 on the holding body 200. In the illustrated mounting state, the jaws 490 are not yet pushed over the spring tabs 392.
  • Fig. 3c is a contact arrangement 100 according to the invention according to the third
  • manufactured electrical contact assembly 100 has a particularly safe
  • Holding body 200 is guided around in the contact region 220 and thus the contact surface between the spring element 300, its cutting edges 322 and the line section 142 is ensured over a particularly large area.
  • the contact assembly 100 thus produced can be particularly simply by mere
  • Clamping arms 390 of the spring element 300 mount after the clamping arms 390 of the spring element 300 were previously pushed over the line section 142 in the contact portion 220. Finally, the winding of the electric coil 120 (not shown here) and the contact areas 320 wrapped with the line section 142 are particularly easy, since during the winding process no imbalance can occur due to additional, detachable mechanical parts.
  • the spring elements 300 for all embodiments are preferably produced as metal stamped and bent parts.
  • the cutting edges 322 on the recess 320 in the spring element 300 preferably have a bending radius RS, which is significantly smaller than the radius of the insulating layer Rl of the electric wire 140. This ensures that the Pressing operation of the spring element 300 by means of the busbar 400, the cutting edge 322 breaks through the insulating layer of the line section 142 safely and so a reliable electrical and mechanical contact between the spring element 300 and the line section 142 is ensured.
  • the holding body 200 is preferably produced by an injection molding process, it being possible to use thermoplastics as well as thermosets as the material.
  • the busbar 400 is preferably made of metal, more preferably brass, bronze, steel, a steel alloy, copper or aluminum.
  • the busbar 400 preferably has a galvanically finished surface, a so-called galvanic surface.
  • the surface refinement of the busbar 400 serves in particular as protection against corrosion.
  • the busbar can also be made of a conductive plastic, which significantly reduces the manufacturing costs.
  • the electrical contact arrangement 100 according to the invention is suitable for contacting coils 120, for example for use in a rotational speed sensor, preferably in an exhaust gas turbocharger.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer Spule (120), insbesondere einer Spule (120) eines Drehzahlsensors, wobei die elektrische Kontaktanordnung folgenden Komponenten umfasst: einen Haltekörper (200), wobei der Haltekörper (200) elektrisch isoliert ist, einen Leitungsabschnitt (142), wenigstens eine elektrische Leitung (240), wobei die elektrische Leitung (140) von einer elektrischen Isolationsschicht umgeben ist, wenigstens ein Federelement (300), wobei das wenigstens eine Federelement (300) elektrisch leitend ist, wobei das wenigstens eine Federelement (300) wenigstens eine Aussparung (320) aufweist, wobei die wenigstens eine Aussparung (320) an ihrem Rand wenigstens bereichsweise eine Schnittkante (322) ausbildet, wobei das wenigstens eine Federelement (300) mit der wenigstens einen Schnittkante (322) gegen den Leitungsabschnitt (142) derart angedrückt ist, dass die wenigstens eine Schnittkante (322) durch die elektrische Isolationsschicht durchgedrungen ist und ein elektrischer Kontakt zwischen dem wenigstens einen Federelement (300) und dem wenigstens einen Leitungsabschnitt (142) hergestellt ist. Um die elektrische Kontaktierung der Spule dauerhaft sicherzustellen ist dabei wenigstens eine Stromschiene (400) vorgesehen, wobei die wenigstens eine Stromschiene (400) elektrisch leitend ist und der Haltekörper (200) und/oder die wenigstens eine Stromschiene (400) mit Klemmmitteln (240) versehen ist, wobei die Stromschiene (400) mittels der Klemmmittel (240) an dem Haltekörper (200) festgeklemmt ist und dadurch das Federelement (300) zwischen der Stromschiene (400) und einem Kontaktbereich (220) des Haltekörpers (200) gespannt ist und derart der wenigsten eine Leitungsabschnitt (142) mittels des wenigstens einen Federelements (300) mit der wenigstens einen Stromschiene (400) elektrisch kontaktiert ist. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer derartigen elektrischen Kontaktanordnung (100) in einem Drehzahlsensor für die Drehzahlerfassung in einem Abgasturbolader.

Description

Beschreibung Titel
Elektrische Kontaktanordnunq zur Kontaktierunq einer Spule
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer Spule, insbesondere einer Spule eines Drehzahlsensors, mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs sowie die Verwendung einer elektrischen Kontaktanordnung in einem Drehzahlsensor für die Drehzahlerfassung in einem Abgasturbolader.
Elektrische Spulen finden in vielen industriellen Erzeugnissen Anwendung. Eine
Anwendungsmöglichkeit betrifft beispielsweise die Verwendung einer elektrischen Spule als Drehzahlsensor. In industriellen Anwendungen ist oft der Bauraum zur Einbringung derartiger elektrischen Spulen, insbesondere Drehzahlsensoren, beengt. Eine technische Herausforderung ist daher darin zu sehen, die elektrische Spule mitsamt ihrer elektrischen Kontaktierung auf geringstem Bauraum unterzubringen und über die Lebensdauer der Anwendung einen sicheren elektrischen Kontakt zwischen den elektrischen Anschlüssen und der Spule sicherzustellen. Elektrische Spulen bestehen in der Regel aus einer definierten Anzahl von Wicklungen eines Drahtes um einen Haltekörper. Als elektrischer Draht wird dabei häufig ein dünner Metalldraht eingesetzt, besonders häufig sogenannter Kupferlackdraht. Dieser elektrische Draht ist von einer elektrisch isolierenden Lackschicht, im Folgenden als Isolationsschicht bezeichnet, derart umgeben, dass zwischen den sich berührenden Drahtwicklungen kein elektrischer Kurzschluss entsteht. Die verwendete Isolationsschicht besteht dabei häufig aus einem Schutzlack, welcher vielfach eine Dicke von 1 bis 5 μηη aufweist. Um die fertig gewickelte Spule betreiben zu können, müssen die Drahtenden der Spule elektrisch zuverlässig kontaktiert werden, dafür ist insbesondere die Isolationsschicht zuverlässig zu durchstoßen. Hierfür werden vielfach thermische Kontaktierungsverfahren verwendet, wie z.B. Schweißen oder Löten. Derartige thermische Kontaktierungsverfahren erfordern einen zusätzlichen
Arbeitsprozess, was erhöhte Anlagekosten und Prozesskosten mit sich bringt.
Darüber hinaus ist es oft schwierig, in dem verfügbaren, engen Bauraum eine
zuverlässige elektrische Kontaktierung mittels der bekannten thermischen
Kontaktierungsverfahren sicherzustellen.
Die DE 10 2004 002 935 A1 beschreibt eine elektrische Verbindungsanordnung zur Herstellung einer Zündspule, die gängige Kontaktierungsverfahren zur Verbindung von dünnen Lackdrähten in Zündspulen durch eine sogenannte„kalte" Kontaktierung ersetzen soll. Eine derartige elektrische Verbindungsanordnung ist jedoch bevorzugt für eine stirnseitige Kontaktierung geeignet.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Gegenüber dem Stand der Technik weist die elektrische Kontaktanordnung zur
Kontaktierung einer Spule mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 die Vorteile auf, dass die Kontaktierung einen äu ßerst geringen Bauraum benötigt und dass auch mehrere unterschiedliche elektrische Kontaktierungen in verschiedenen Kontaktbereichen, welche nicht stirnseitig am Haltekörper angeordnet sind, zuverlässig hergestellt werden können. Darüber hinaus sind Anlagen für thermische
Kontaktierprozesse verzichtbar. Dadurch ergeben sich wesentliche Kostenvorteile und Bauraumvorteile bei der Auslegung der Kontaktierung einer Spule.
Erfindungsgemäß wird eine elektrische Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer Spule, insbesondere einer Spule eines Drehzahlsensors vorgeschlagen, welche folgende Komponenten umfasst: einen Haltekörper, wobei der Haltekörper elektrisch isolierend ist, einen Leitungsabschnitt wenigstens einer elektrischen Leitung, wobei die elektrische Leitung von einer elektrischen Isolationsschicht umgeben ist, wenigstens ein
Federelement, wobei das wenigstens eine Federelement elektrisch leitend ist, wobei das Federelement wenigstens eine Aussparung aufweist, wobei die wenigstens eine
Aussparung an ihrem Rand wenigstens bereichsweise eine Schnittkante ausbildet. Dabei ist das wenigstens eine Federelement mit der wenigsten einen Schnittkante gegen den Leitungsabschnitt derart angedrückt, dass die wenigstens eine Schnittkante durch die elektrische Isolationsschicht durchgedrungen ist und ein elektrischer Kontakt zwischen dem wenigstens einen Federelement und dem wenigstens einem Leitungsabschnitt hergestellt ist. Erfindungsgemäß ist dabei wenigstens eine Stromschiene vorgesehen, wobei die wenigstens eine Stromschiene elektrisch leitend ist und der Haltekörper und/oder die wenigstens eine Stromschiene mit Klemmmitteln versehen ist, wobei die Stromschiene mittels der Klemmmittel an dem Haltekörper festgeklemmt ist und dadurch das Federelement zwischen der Stromschiene und einem Kontaktbereich des
Haltekörpers gespannt ist und derart der wenigstens eine Leitungsabschnitt mittels des wenigstens einen Federelements mit der wenigstens einen Stromschiene elektrisch kontaktiert ist.
Besonders vorteilhaft ist dabei die Möglichkeit, die Stromschiene mittels der Klemmmittel an dem Haltekörper festzuklemmen und dadurch das Federelement zwischen der Stromschiene und dem Kontaktbereich des Haltekörpers zuverlässig über die gesamte Lebensdauer zu spannen und derart einen zuverlässigen elektrischen Kontakt zwischen dem Leitungsabschnitt und der Stromschiene herzustellen. Die Klemmmittel ermöglichen darüber hinaus vorteilhaft, dass die Stromschiene auch seitlich am Haltekörper entlanggeführt werden kann und somit auch eine nicht-stirnseitige kalte Kontaktierung in mehreren Kontaktbereichen des Haltekörpers mittels mehrerer Stromschienen hergestellt werden kann. Dadurch lässt sich eine derartige elektrische Kontaktanordnung auf besonders geringem Bauraum herstellen.
Gegenüber dem Stand der Technik weist die Verwendung einer elektrischen
Kontaktanordnung in einem Drehzahlsensor für die Drehzahlerfassung in einem
Abgasturbolader gemäß dem unabhängigen Verwendungsanspruch den Vorteil auf, dass durch die besonders kleine Bauform der Spule und der elektrischen Kontaktanordnung ein Drehzahlsensor hergestellt werden kann, der auch im beengten Bauraum eines
Abgasturboladergehäuses verwendbar ist und durch seine kompakte Bauform ein besonders gutes Signalrauschverhalten aufweist. Die erfindungsgemäße
Kontaktanordnung ist darüber hinaus besonders geeignet bei geringen Kontaktierkosten eine zuverlässige Kontaktierung des Drehzahlsensors im Abgasturbolader über die gesamte Lebensdauer und alle Betriebszustände des Abgasturboladers zu gewährleisten. Dadurch ergeben sich erhebliche Kostenvorteile bei wenigstens gleichbleibender
Lebensdauer des Drehzahlsensors. Vorteilhafte Ausbildungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen ermöglicht.
Dadurch, dass das wenigstens eine Federelement als Biegefeder aus einem
Metallstreifen gefertigt ist und dass das wenigstens eine Federelement wenigstens eine Stromschiene unmittelbar elektrisch kontaktiert, wird vorteilhaft erreicht, dass das Federelement besonders flach baut und im montierten Zustand in einer zur Ebene der Stromschiene und zur Ebene des Haltekörpers weitgehend parallelen Ebene zwischen Stromschiene und Haltekörper zur Anlage kommt. Durch die Verwendung einer
Biegefeder ist darüber hinaus auch bei Abstandsänderungen zwischen Stromschiene und Haltekörper, beispielsweise in Folge von thermischem oder mechanischem Stress, eine sichere Kontaktierung durch den durch das Federelement bewirkten
Abstandstoleranzausgleich gewährleistet. Eine vorteilhafte Weiterbildung der elektrischen Kontaktanordnung sieht vor, dass die wenigstens eine Stromschiene lösbar mit dem Haltekörper verbunden ist. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die Stromschiene besonders einfach montierbar ist und dass die Stromschiene im Falle von Wartungsarbeiten besonders einfach ausgetauscht werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der elektrischen Kontaktanordnung sieht vor, dass der Kontaktbereich einer Rastkerben-Aussparung mit wenigstens einer Rastkerbe aufweist, dass das wenigstens eine Federelement eine Federelement-Rastnase aufweist und dass das wenigstens eine Federelement zur Festlegung an dem Haltekörper mittels der wenigstens einen Federelement-Rastnase in die Rastkerben-Aussparung eingreift und die wenigstens eine Rastkerbe hintergreift. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass das Federelement verrutschsicher und verliersicher an dem Haltekörper festgelegt ist und dadurch der Montageprozess vorteilhaft vereinfacht werden kann. Dadurch dass die wenigstens eine Stromschiene endseitig in einer Ausnehmung des wenigstens einen Federelements unter Ausbildung eines Schwenklagers für die wenigstens eine Stromschiene eingreift, wird vorteilhaft erreicht, dass die Stromschiene besonders einfach an dem Haltekörper montiert und fixiert werden kann. Weiterhin wird vorteilhaft erreicht, dass die Verbindung zwischen Federelement und Stromschiene dauerhaft über die Lebenszeit der elektrischen Kontaktanordnung sichergestellt ist und im Wesentlichen nicht durch Alterungsprozesse des Materials beeinträchtigt wird. Eine vorteilhafte Weiterbildung der elektrischen Kontaktanordnung sieht vor, dass die Klemmmittel am Haltekörper als wenigstens ein Zapfen ausgebildet sind, wobei in der wenigstens einen Stromschiene wenigstens eine buchsenartige Aussparung derart ausgebildet ist, dass der wenigstens eine Zapfen in der wenigstens einen buchsenartigen Aussparung aufgenommen ist, wobei eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem wenigstens einen Zapfen und der wenigstens einen buchsenartigen Aussparung ausgebildet ist. Die Ausbildung der Klemmmittel als Zapfen und buchsenartige
Aussparung bewirkt vorteilhaft eine besonders einfache und sichere Montage der Stromschiene an dem Haltekörper. Weiterhin wird bei der Verwendung von mehr als einem Zapfen und mehr als einer buchsenartigen Aussparung vorteilhaft eine exakte Positionierung und Ausrichtung der Stromschiene bezüglich des Haltekörpers bewirkt.
Dadurch dass das wenigstens eine Federelement wenigstens eine Biegelasche aufweist, wobei die wenigstens eine Biegelasche derart um die wenigstens eine Stromschiene herumgebogen ist, dass das wenigstens eine Federelement an der wenigstens einen Stromschiene festgelegt ist, wird vorteilhaft bewirkt, dass die Stromschiene und das Federelement eine Montageeinheit bilden, wodurch die Montage der elektrischen Kontaktanordnung besonders einfach wird. Außerdem wird dadurch vorteilhaft bewirkt, dass der elektrische Kontakt zwischen Federelement und Stromschiene dauerhaft sichergestellt ist. Schließlich wird dadurch vorteilhaft erreicht, dass der Wickelvorgang beim Herstellen der Spule auf dem Haltekörper einfach durchgeführt werden kann, da neben dem Haltekörper und dem Kupferlackdraht für die Spule keine beweglichen Teile vorhanden sind, die sich beim Wickelvorgang lösen könnten oder die beim Wickelvorgang zu einer Unwucht führen könnten
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektrischen Kontaktanordnung sieht vor, dass das wenigstens eine Federelement zwei zu dem Haltekörper abstehende Klemmarme aufweist, die den Haltekörper im Kontaktbereich wenigstens bereichsweise umgreifen, wobei die Klemmarme an den Enden Federlaschen aufweisen, und wobei die wenigstens eine Stromschiene zwei zu dem Haltekörper hin abstehende Klemmbacken aufweist und dass die wenigstens eine Stromschiene mit ihren Klemmbacken derart über die
Klemmarme des wenigstens einen Federelements geschoben ist, dass die Federlaschen zwischen den Klemmbacken und dem Haltekörper gespannt sind. Durch diese
Weiterbildung wird vorteilhaft eine besonders einfache Montage und eine besonders sichere Kontaktierung der Spule bewirkt. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 a eine Explosionszeichnung durch eine erfindungsgemäße elektrische
Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer Spule gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel; Fig. 1 b einen Ausschnitt aus der elektrischen Kontaktanordnung aus Fig. 1 a;
Fig. 1 c eine perspektivische Darstellung der elektrischen Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer Spule im montierten Zustand gemäß Fig. 1 a; Fig. 2a eine Explosionszeichnung einer erfindungsgemäßen elektrischen
Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer Spule gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 2b eine perspektivische Darstellung der elektrischen Kontaktanordnung aus Fig. 2a während eines Montageschritts;
Fig. 2c die elektrische Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer Spule aus Fig. 2a im fertig montierten Zustand; Fig. 2d eine perspektivische Ansicht eines Querschnitts durch den Haltekörper aus den Figuren 2a bis 2c im Bereich der Rastkerben-Aussparung;
Fig. 3a eine perspektivische Explosionszeichnung einer erfindungsgemäßen
Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer elektrischen Spule gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels; Fig. 3b eine perspektivische Ansicht eines Querschnitts durch eine elektrische Kontaktanordnung gemäß Fig. 3a im Bereich des Kontaktbereichs;
Fig. 3c eine perspektivische Darstellung einer Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer elektrischen Spule gemäß der Figuren 3a und 3b im montierten Zustand.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 a zeigt eine elektrische Kontaktanordnung 100 zur Kontaktierung einer Spule 120, insbesondere einer Spule 120 eines Drehzahlsensors. Die elektrische Spule 120 wird dabei durch Wicklungen einer elektrischen Leitung 140 um einen Haltekörper 200 ausgebildet. Die elektrische Leitung 140 besteht dabei bevorzugt aus Kupferlackdraht, d.h. dünnem Kupferdraht, welcher von einer elektrisch isolierenden Isolationsschicht umgeben ist. Die Isolationsschicht besteht bevorzugt aus einer dünnen Lackschicht mit einer Dicke zwischen 1 bis 5 μηη. Die Isolationsschicht ist dabei notwendig, um elektrische Kurzschlüsse innerhalb des gewickelten Spulenkörpers zu verhindern und so eine enge Wicklung der Spule 120 zu ermöglichen. Die Spule 120 wird über zwei aus dem
Spulenkörper herausragende Drahtenden elektrisch kontaktiert. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel ist die elektrische Spule 120 um einen am Ende des Haltekörpers 200 angeordneten Wickelabschnitt 210 des Haltekörpers 200 aufgewickelt und dient dabei bevorzugt als Drehzahlsensor für einen Abgasturbolader.
Der Haltekörper 200 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, bevorzugt aus Kunststoff. Der Haltekörper 200 weist vom Wickelbereich 210 der Spule 120 aus betrachtet zunächst einen im Wesentlichen runden oder elliptischen Querschnitt entlang eines Endbereichs 214 auf, der besonders zum Aufwickeln der Spule 120 geeignet ist. Im weiteren Verlauf, am Ende des Endbereichs 214, ist ein erster Kragen 230 ausgebildet. Entlang der Längsachse schließt sich hinter dem ersten Kragen 230 ein Kontaktabschnitt 218 an. Im Kontaktabschnitt 218 ist in diesem Ausführungsbeispiel der Querschnitt des Haltekörpers 200 im Wesentlichen rechteckig, wobei die Oberfläche des Haltekörpers 200 im Kontaktabschnitt 218 zwei, auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnete, plane Flächen aufweist, die jeweils einen Kontaktbereich 220 ausbilden. Im weiteren Verlauf des Haltekörpers 200 folgt ein den Haltekörper 200 umlaufender zweiter Kragen 232, der ungefähr mit dem Ende des Kontaktbereichs 220 zusammenfällt und welcher in Verlängerung des Kontaktbereichs 220 eine Kragenaussparung 234 aufweist, welche auch als Klemmmittel 240 fungieren kann. Hinter diesem zweiten Kragen 232 sind als Klemmmittel 240 fungierende Zapfen 242 auf dem Haltekörper 200 ausgebildet, wobei auf jeder Seite des Haltekörpers 200, auf welcher sich ein Kontaktbereich 220 befindet, je zwei Zapfen 242 ausgebildet sind. In anderen Ausführungsformen kann jedoch auch nur ein Zapfen 242 oder es können mehr als zwei Zapfen 242 auf jeder Seite eines
Kontaktbereichs 220 ausgebildet sein.
Die elektrische Leitung 140, welche kontaktiert werden soll, wird dabei vom Wickelbereich 210 der Spule 120 entlang des Endbereichs 214 des Haltekörpers 200 in der
Kontaktbereich 220 des Haltekörpers 200 geführt.
Die elektrische Kontaktvorrichtung 100 weist weiterhin ein Federelement 300 auf, welches eine T-förmige Gestalt aufweist, wobei die drei T-Enden des Federelements 300 als Biegelaschen 340 ausgebildet sind. Im Federelement 300 sind im dargestellten
Ausführungsbeispiel drei Aussparungen 320 angeordnet. Die Aussparungen 320 sind im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse des Federelements 300 ausgebildet. Die
Ränder 320 sind dabei jeweils als Schnittkante 322 ausgebildet. Dabei steht der mit der Isolationsschicht versehen Leitungsabschnitt 142 in mechanischem Kontakt zu den Aussparungen 320 mit ihren Schnittkanten 322. Bei Beaufschlagung des Federelements 300 mit einem mechanischen Druck durchbricht wenigstens eine Schnittkante 322 die Isolationsschicht der elektrischen Leitung 140. Dadurch bildet sich ein mechanischer und elektrischer Kontakt zwischen der bevorzugt als Kupferlackdraht ausgebildeten
elektrischen Leitung 140 und dem elektrisch leitfähigen Federelement 300 aus.
Ferner weist die elektrische Kontaktanordnung eine Stromschiene 400 auf, welche einen in einer Längserstreckungsrichtung verlaufenden länglichen Grundkörper mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und mit buchsenartigen Aussparungen 440 versehen ist, wobei die buchsenartigen Aussparungen 440 derart ausgestaltet sind, dass sie in Presspassung an den Zapfen 242 des Haltekörpers festgelegt werden können. Die Stromschiene 400 besteht besonders bevorzugt aus einem elektrisch leitfähigen Material, besonders bevorzugt aus einem Metall. Dabei ist die Stromschiene 400 konstruktiv derart ausgelegt, dass sie eine hinreichende Biegesteifigkeit aufweist, um das Federelement 300 im montierten Zustand dauerhaft gegen den Haltekörper 200 gespannt halten zu können. In der in Fig. 1 a dargestellten perspektivischen Ansicht der elektrischen
Kontaktanordnung 100 sind an der Unterseite zwei als Klemmmittel 240 fungierende Zapfen 242 sichtbar. Diese dienen zur Anbringung einer weiteren Stromschiene 400 (in der Figur nicht dargestellt), welche geeignet ist, das einen weiteren Leitungsabschnitt 142 darstellende andere Drahtende der Spule 120 mittels eines zweiten Federelements 300 (hier ebenfalls nicht dargestellt) zu kontaktieren.
In Fig. 1 b ist die Stromschiene 400 mit dem an ihr mittels der Biegelaschen 340 befestigten Federelement 300 dargestellt. Die Biegelaschen 340 werden dabei derart um die Stromschiene 400 herumgebogen, dass das Federelement 300 in festem
mechanischen und elektrischen Kontakt mit der Stromschiene 400 steht. Wie in Fig. 1 b dargestellt ist, weist das Federelement 300 im Bereich der Aussparungen 320 die Form einer Blattfeder auf. Dabei ragt der Bereich, in welchem sich die Aussparungen 320 befinden, aus der Ebene der Stromschiene 400 heraus, so dass das Federelement 300 bei Anwenden eines Drucks auf den Bereich mit den Aussparungen 320 in Richtung der Stromschiene 400 gedrückt wird und auf diese Weise gespannt wird.
Fig. 1 c zeigt die elektrische Kontaktanordnung 100 aus Fig. 1 a im fertig montierten Zustand. Dabei sind die als Klemmmittel 240 ausgebildeten Zapfen 242 des Haltekörpers 200 durch die buchsenartigen Aussparungen 440 der Stromschiene 400 geführt. Die Zapfen 242 sind dabei derart ausgeführt, dass zwischen wenigstens einem der beiden Zapfen 242 und einer der buchsenartigen Aussparungen 440 eine kraftschlüssige
Verbindung besteht, durch welche die Stromschiene 400 fest mit dem Haltekörper 200 verbunden ist. Um die kraftschlüssige Verbindung zwischen einem Zapfen 242 und einer buchsenartigen Aussparung 440 zu ermöglichen, kann der Zapfen 242 einen
sternförmigen Querschnitt aufweisen, bei dem der Abstand von der Zapfenmitte zu den Sternspitzen bevorzugt etwas größer ist, als der Abstand zwischen der Mitte der buchsenartigen Aussparung 440 und dem Rand der buchsenartigen Aussparung 440, so dass die Stromschiene auf den Zapfen 242 aufgepresst werden muss. Es sind jedoch auch andere Querschnittsformen des Zapfens 242 denkbar, welche eine sichere kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Zapfen 242 und der buchsenartigen
Aussparung 440 der Stromschiene 400 gewährleisten.
Durch das Anklemmen der Stromschiene 400 an den Haltekörper 200 ist das
Federelement 300 im Bereich seiner Aussparungen 320 zwischen der Stromschiene 400 und dem Haltekörper 200 gespannt. Das Federelement 300 wirkt dabei wie eine
Blattfeder. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kommt der Leitungsabschnitt 142 zwischen dem Haltekörper 200 und dem Federelement 300 zur Anlage. Die Aussparungen 320 des Federelements 300 liegen dabei über dem Leitungsabschnitt 142. Mittels der Schnittkanten 322 an den Rändern der Aussparungen 320 ist dabei beim Festklemmen der Stromschiene 400 an den Haltekörper 200 die Isolationsschicht des Leitungsabschnitts 142 wenigstens im Bereich der Schnittkanten 322 des Federelements 300 durchbrochen, wobei das Federelement dadurch in direkten mechanischen und elektrischen Kontakt mit dem Leitungsabschnitt 142 gelangt. Die solcherart hergestellte elektrische Kontaktierung zwischen der Stromschiene 400 über das Federelement 300 und den Leitungsabschnitt 142 und den Leitungsdraht 140 zur Spule 120 ist damit durch einen einfachen mechanischen Montageprozess ohne thermische Einwirkungen herstellbar. Der elektrische Kontakt zwischen dem Federelement 300 und dem
Leitungsabschnitt 142 ist darüber hinaus auch dauerhaft sichergestellt, da die
Stromschiene 400 mittels der buchsenartigen Aussparungen 440 an dem Zapfen 242 sicher festgelegt ist und das zwischen der Stromschiene 400 und dem Haltekörper 200 gespannte Federelement 300 fertigungsbedingte Abstandsunterschiede zwischen der Stromschiene 400 und dem Haltekörper 200 durch seine Federkraft ausgleicht. Derartige Abstandsunterschiede können durch Alterungseffekte der Materialien hervorgerufen sein oder durch mechanischen und/oder thermischen Stress hervorgerufen werden.
Die in den Fig. 1 a bis 1 c dargestellte Ausführungsform ermöglicht eine besonders sichere und zuverlässige Wicklung der Spule 120 auf den Wickelabschnitt 210 des Haltekörpers 200, da während des Wickelvorgangs außer der als Spulendraht ausgebildeten elektrischen Leitung 140 und dem Haltekörper 200 keine weiteren mechanischen Teile beteiligt sind und dadurch mechanische Unwuchten während des Wickelvorgangs weitestgehend vermieden werden können.
Der in den Fig. 1 a und 1 c dargestellte Haltekörper 200 weist entlang seiner Längsrichtung zwei Kragen 230, 232 auf, also schildartige, im Ausführungsbeispiel voneinander beabstandete, über den normalen Durchmesser des Haltekörpers 200 hinausragende Elemente. Die beiden Kragen 230, 232 sind dabei derart ausgestaltet, dass sie beim Einschieben des als bevorzugt als Drehzahlsensor wirkenden Haltekörpers 200 in eine Drehzahlsensorhülse als radiale Führung des sich länglich erstreckenden Haltekörpers 200 wirken. Sie erfüllen damit mehrere Funktionen: zum einen wirken sie einem
Verkanten des Haltekörpers 200 in der Hülse beim Einschieben entgegen, wodurch zuverlässig und fertigungssicher erreicht wird, dass die als Drehzahlsensorelement bzw. Detektorspule wirkende Spule 120 am vorderen Ende der Hülse in Anschlag gebracht werden kann und so in einen wohl definierten Abstand von dem wenigstens einen rotierenden Element, dessen Drehzahl erfasst werden soll, gebracht wird. Zum anderen ist durch die Kragen 230, 232 gewährleistet, dass der Haltekörper 200 beim Lagern vor der Montage oder beim Einschieben in die Hülse eines Drehzahlsensors nicht direkt auf der elektrischen Leitung 140 oder dem Leitungsabschnitt 142 zum Liegen kommt und dadurch die Isolationsschicht unerwünscht durchscheuert wird. Die Kragen 230, 232 wirken somit als Handlingsschutz vor mechanischen Defekten am Leitungsdraht und/oder am Haltekörper 200 und/oder an der Stromschiene 400. Der zweite Kragen 232 weist im Bereich der Stromschiene 400 eine Aussparung auf, welche als Einführhilfe beim
Montieren der Stromschiene 400 auf die Zapfen 242 sowie als Klemmmittel gegenüber der Stromschiene 400 dienen kann.
In Fig. 2a ist eine Explosionszeichnung einer zweiten Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 100 zur Kontaktierung einer Spule 120 dargestellt. In dieser Ausführungsform weist der Haltekörper 200 in seinem Kontaktbereich eine Rastkerben-Aussparung 260 auf, in welcher sich eine Rastkerbe 262 (in Fig. 2d im Detail dargestellt) befindet. Das Federelement 300 ist als metallisches Stanzbiegeteil ausgebildet und weist neben den in diesem Ausführungsbeispiel schräg zur Hauptachse des Federelements 300 angeordneten Aussparungen 320 mit ihren Schnittkanten 322 eine Federelement-Rastnase 360 auf, welche geeignet ist, in die Rastkerbe 262 der Rastkerben-Aussparung 260 des Haltekörpers 200 einzurasten. Dazu ist die
Federelement-Rastnase 360 nach unten aus dem Federelement 300 herausgebogen. Das Federelement 300 weist darüber hinaus an einem seiner Enden einen nach oben gebogenen Bereich auf, in welchem sich eine Ausnehmung 380 befindet. Die
Stromschiene 400 weist neben ihren buchsenartigen Aussparungen 440 einen
Schwenklager-Endbereich 480 auf, welcher derart ausgebildet ist, dass er in die
Ausnehmung 380 des Federelements unter Ausbildung eines Schwenklagers 450 eingreifen kann.
In Fig. 2b ist der Montageprozess der in Fig. 2a dargestellten Ausführungsform der elektrischen Kontaktanordnung 100 dargestellt. Dabei wird zunächst das Federelement 300 mittels der Federelement-Rastnase 360 an der Rastkerbe 262 der Rastkerben- Aussparung 260 des Haltekörpers 200 festgelegt. Anschließend wird die Spule 120 im Wickelabschnitt 210 des Haltekörpers 200 auf den Haltekörper 200 aufgewickelt und die als Leitungsabschnitt 142 wirkenden Spulendrahtenden werden so in den Kontaktbereich 220 geführt, dass sie auf dem mittels der Federelement-Rastnase 360 befestigten Federelement 300 zu liegen kommen und dabei wenigstens bereichsweise über den Aussparungen 320 mit ihren Schnittkanten 322 liegen.
Fig. 2c zeigt den fertig montierten Zustand der in den Fig. 2a und 2b dargestellten Ausführungsform der elektrischen Kontaktanordnung 100. Dabei ist der Leitungsabschnitt 142 zwischen der Stromschiene 400 und dem Federelement 300 angeordnet. Durch das Aufklemmen der Stromschiene 400 an den Haltekörper 200 wird das blattfederartige Federelement 300 gespannt und die Schnittkanten 322 durchbrechen die
Isolationsschicht des Leitungsabschnitts 142 des Spulendrahts. Dadurch wird ein zuverlässiger und sicherer mechanischer und elektrischer Kontakt zwischen der
Stromschiene 400 und dem Leitungsabschnitt 142 und damit der Spule 120 hergestellt. Das Schwenklager 450 ermöglicht eine besonders zuverlässige Montage der
Stromschiene 400 mit ihren buchsenartigen Aussparungen 440 auf die Zapfen 242.
Darüber hinaus gewährleistet die Verbindung der metallischen Stromschiene 400 mittels ihres Schwenklager-Endbereichs 480 in der Ausnehmung 380 des Federelements 300 eine besonders zuverlässige und dauerhafte Kontaktierung zwischen Stromschiene 400 und dem Leitungsabschnitt 142. Denn diese Metall-Metall-Verbindung zwischen der Stromschiene 400 und dem Federelement 300 und dem dazwischenliegenden
Leitungsabschnitt 142 ist geringeren alterungs- und stressbedingten mechanischen Veränderungen ausgesetzt, als beispielsweise eine Kunststoff-Metall-Verbindung.
In Fig. 2d ist ein Querschnitt des Haltekörpers 200 im Bereich der Rastkerben- Aussparung 260 des Kontaktbereichs 220 dargestellt. Die Federelement-Rastnase 360 des Federelements 300 hintergreift dabei die Rastkerbe 262, wodurch das Federelement 300 sicher und zuverlässig am Haltekörper 200 festgelegt ist. Die Federelement-Rastnase 360 kann dabei als ein widerhakenförmiges Element ausgebildet sein, welches sich im Material des Haltekörpers 200 in der Rastkerbe 262 einpresst. In der Fig. 2d ist au ßerdem zu sehen, wie der Leitungsabschnitt 142 über die Aussparungen 320 mit ihren
Schnittkanten 322 des Federelements 300 verläuft, wobei das Federelement 300 im dargestellten Ausschnitt noch die blattfederartige Wölbung des ungespannten Zustands aufweist. Durch die mechanische Bewegung des Federelements 300 beim Festklemmen der Stromschiene 400 ergibt sich im Bereich der Ausnehmungen 320 eine vertikale und laterale Bewegung der Aussparung 320 und ihren Schnittkanten 322 relativ zum
Leitungsabschnitt 142, wodurch die Isolationsschicht des Leitungsabschnitts 142 zuverlässig durchbrochen wird und wodurch das Federelement 300 den Leitungsabschnitt 142 zuverlässig elektrische kontaktiert. Fig. 3a stellt eine Explosionszeichnung eines dritten Ausführungsbeispiels dar. Dabei ist der Leitungsabschnitt 142 im Kontaktbereich 220 des Haltekörpers 200 in mehreren Wicklungen um den Haltekörper 200 herumgewickelt. Der Kontaktbereich 220 des Haltekörpers 200 weist dabei einen im Wesentlichen runden Querschnitt auf. Das
Federelement 300 weist zwei zu dem Haltekörper 200 hin U-förmig abstehende
Klemmarme 390 auf, wobei in den Klemmarmen 390 im Wesentlichen kreisrunde
Aussparungen 320 mit am Rand ausgebildeten Schnittkanten 322 ausgebildet sind. Am Ende der Klemmarme 390 befinden sich aus der Ebene der Klemmarme 390 nach au ßen leicht abstehende Federlaschen 392. Die Klemmarme 390 sind im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und weisen wenigstens teilweise verrundete Kanten auf. Der Abstand der beiden Klemmarme 390 ist dergestalt, dass das Federelement 300 leicht über den als Spulenelement ausgebildeten Leitungsabschnitt 142 aufgeschoben werden kann. An der Stromschiene 400 sind an ihrem dem Federelement 300 zuweisenden Ende zwei zu dem Haltekörper 200 hin abstehende Klemmbacken 490 ausgebildet, wobei die Klemmbacken 490 ähnlich wie die Klemmarme 390 des Federelements 300 eine U- förmige Gestalt aufweisen. Die Klemmarme 390 stellen in Verbindung mit den
Klemmbacken 490 hierbei die Klemmmittel dar, durch welche die Stromschiene 400 an dem Haltekörper 200 festgelegt ist.
Fig. 3b zeigt das Ausführungsbeispiel aus Fig. 3a während des Montagevorgangs. Dabei ist das Federelement 300 mit seinen Klemmarmen 390 und seinen Aussparungen 320 mitsamt ihren Schnittkanten 322 im Kontaktbereich 220 über den als Spule ausgebildeten Leitungsabschnitt 142 geschoben. Das Federelement wird von den Klemmbacken 490 der Stromschiene 400 umfasst und gegen den Leitungsabschnitt 142 auf dem Haltekörper 200 geklemmt. Im dargestellten Montagezustand sind die Klemmbacken 490 noch nicht über die Federlaschen 392 geschoben. Durch ein weiteres Aufschieben der Stromschiene 400 mit ihren Klemmbacken 490 über die Federlaschen 392 wird das Federelement 300 zwischen den Klemmbacken 490 und dem Leitungsabschnitt 142 auf dem Haltekörper 200 gespannt, wobei die Schnittkanten 322 der Aussparungen 320 des Federelements 300 die Isolationsschicht des Leitungsabschnitts 142 durchbrechen und somit ein elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen dem elektrische leitfähigen Drahtinnern des Leitungsabschnitts 142 und dem Federelement 300 sichergestellt wird. In Fig. 3c ist eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung 100 gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel zu sehen, wobei in der dargestellten Figur die zwei Leitungsabschnitte 142 der Spule 120 (hier nicht zu sehen) mittels zweier Federelemente 300 und zweier Stromschienen 400 kontaktiert sind. Die beiden Stromschienen 400 und die jeweils dazugehörigen Federelemente 300 sind dabei von einander
gegenüberliegenden Seiten an den Haltekörper 200 festgeklemmt. Eine derart
hergestellte elektrische Kontaktanordnung 100 weist eine besonders sichere
Kontaktierung auf, da der Leitungsabschnitt 142 in mehreren Wicklungen um den
Haltekörper 200 im Kontaktbereich 220 herumgeführt ist und somit die Kontaktfläche zwischen dem Federelement 300, seinen Schnittkanten 322 und dem Leitungsabschnitt 142 besonders großflächig sichergestellt ist. Darüber hinaus lässt sich die derart hergestellte Kontaktanordnung 100 besonders einfach durch bloßes
Übereinanderschieben der Klemmbacken 490 der Stromschiene 400 über die
Klemmarme 390 des Federelements 300 montieren, nachdem die Klemmarme 390 des Federelements 300 zuvor über den Leitungsabschnitt 142 im Kontaktabschnitt 220 geschoben wurden. Schließlich ist das Wickeln der elektrischen Spule 120 (hier nicht zu sehen) und der mit dem Leitungsabschnitt 142 umwickelten Kontaktbereiche 320 besonders einfach möglich, da während des Wickelvorgangs keine Unwucht durch zusätzliche, lösbare mechanische Teile auftreten kann.
Die Federelemente 300 für alle Ausführungsbeispiele werden bevorzugt als metallische Stanzbiegeteile hergestellt. Dadurch ergeben sich besonders einfach besonders scharfe Schnittkanten 322. Die Schnittkanten 322 an der Ausnehmung 320 in dem Federelement 300 weisen bevorzugt einen Biegeradius RS auf, welcher deutlich kleiner ist, als der Radius der Isolationsschicht Rl des elektrischen Drahtes 140. Dadurch wird sichergestellt, dass beim Anpressvorgang des Federelements 300 mittels der Stromschiene 400 die Schnittkante 322 die Isolationsschicht des Leitungsabschnitts 142 sicher durchbricht und so ein zuverlässiger elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen dem Federelement 300 und dem Leitungsabschnitt 142 sichergestellt ist.
Der Haltekörper 200 wird bevorzugt durch einen Spritzgussprozess hergestellt, wobei als Material Thermoplaste wie auch Duroplaste eingesetzt werden können. Die Stromschiene 400 besteht bevorzugt aus Metall, besonders bevorzugt aus Messing, Bronze, Stahl, einer Stahllegierung, Kupfer oder Aluminium. Die Stromschiene 400 weist dabei bevorzugt eine galvanisch veredelte Oberfläche, eine sogenannte galvanische Oberfläche, auf. Die Oberflächenveredelung der Stromschiene 400 dient dabei insbesondere als Schutz vor Korrosion. Die Stromschiene kann jedoch auch aus einem leitfähigen Kunststoff hergestellt sein, wodurch sich die Herstellkosten erheblich verbilligen. Die erfindungsgemäße elektrische Kontaktanordnung 100 eignet sich zur Kontaktierung von Spulen 120, beispielsweise zur Verwendung in einem Drehzahlsensor, bevorzugt in einem Abgasturbolader. Es sind jedoch auch Anwendungen denkbar bei der
Kontaktierung von Spulen für Aktuatoren wie z.B. Magnetventile, Injektoren oder elektrische Kupplungen, welche mit einer Spule betrieben werden. Insbesondere für Anwendungen im Automobilbereich oder in technischen Bereichen, in welchen nur ein geringer Bauraum zur Verfügung steht, ist die erfindungsgemäße elektrische
Kontaktanordnung 100 zur Verwendung geeignet.

Claims

Ansprüche
1 . Elektrische Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer Spule (120), insbesondere einer Spule (120) eines Drehzahlsensors, umfassend einen Haltekörper (200), wobei der Haltekörper (200) elektrisch isolierend ist, einen Leitungsabschnitt (142) wenigstens einer elektrischen Leitung (140), wobei die elektrische Leitung (140) von einer elektrischen Isolationsschicht umgeben ist, wenigstens ein Federelement (300), wobei das wenigstens eine Federelement (300) elektrisch leitend ist, wobei das wenigstens eine Federelement (300) wenigstens eine Aussparung (320) aufweist, wobei die wenigstens eine Aussparung (320) an ihrem Rand wenigstens bereichsweise eine Schnittkante (322) ausbildet, wobei das wenigstens eine Federelement (300) mit der wenigstens einen Schnittkante (322) gegen den Leitungsabschnitt (142) derart angedrückt ist, dass die wenigstens eine Schnittkante (322) durch die elektrische Isolationsschicht durchgedrungen ist und ein elektrischer Kontakt zwischen dem wenigstens einen Federelement (300) und dem wenigsten einen Leitungsabschnitt (142) hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Stromschiene (400) vorgesehen ist, wobei die wenigstens eine
Stromschiene (400) elektrisch leitend ist und der Haltekörper (200) und/oder die wenigstens eine Stromschiene (400) mit Klemmmitteln (240) versehen ist, wobei die Stromschiene (400) mittels der Klemmmittel (240) an dem Haltekörper (200) festgeklemmt ist und dadurch das Federelement (300) zwischen der Stromschiene (400) und einem Kontaktbereich (220) des Haltekörpers (200) gespannt ist und derart der wenigstens eine Leitungsabschnitt (142) mittels des wenigstens einen Federelements (300) mit der wenigstens einen Stromschiene (400) elektrisch kontaktiert ist.
2. Elektrische Kontaktanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Federelement (300) als Biegefeder aus einem Metallstreifen gefertigt ist und dass das wenigstens eine Federelement (300) die wenigstens eine Stromschiene (400) unmittelbar elektrisch kontaktiert.
3. Elektrische Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stromschiene (400) lösbar mit dem
Haltekörper (200) verbunden ist.
4. Elektrische Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (220) eine Rastkerbenaussparung (260) mit wenigstens einer Rastkerbe (262) aufweist, dass das wenigstens eine Federelement (300) wenigstens eine Federelement-Rastnase (360) aufweist und dass das wenigstens eine Federelement (300) zur Festlegung an dem Haltekörper (200) mittels der wenigstens einen Federelement-Rastnase (360) in die Rastkerbenaussparung (260) eingreift und die wenigstens eine Rastkerbe (262) hintergreift.
5. Elektrische Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stromschiene (400) endseitig in eine Ausnehmung (380) des wenigstens einen Federelements (300) unter Ausbildung eines Schwenklagers (450) für die wenigstens eine Stromschiene (400) eingreift.
6. Elektrische Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Klemmmittel (240) am Haltekörper als wenigstens ein Zapfen (242) ausgebildet sind, wobei in der wenigstens einen Stromschiene (400) wenigstens eine buchsenartige Aussparung (440) derart ausgebildet ist, dass der wenigstens eine Zapfen (242) in der wenigstens einen buchsenartigen Aussparung (440) aufgenommen ist, wobei eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem wenigstens einen Zapfen (242) und der wenigstens einen buchsenartigen Aussparung (440) ausgebildet ist.
7. Elektrische Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Federelement (300) wenigstens eine Biegelasche aufweist, wobei die wenigstens eine Biegelasche (340) derart um die wenigstens eine Stromschiene (400) herumgebogen ist, dass das wenigstens eine Federelement (300) an der wenigstens einen Stromschiene (400) festgelegt ist.
8. Elektrische Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Federelement (300) zwei zu dem
Haltekörper (200) hin abstehende Klemmarme (390) aufweist, die den Haltekörper (200) im Kontaktbereich (220) wenigstens bereichsweise umgreifen, wobei die Klemmarme (390) an den Enden Federlaschen (392) aufweisen, und wobei die wenigstens eine Stromschiene (400) zwei zu dem Haltekörper (200) hin abstehende Klemmbacken (490) aufweist und dass die wenigstens eine Stromschiene (400) mit ihren Klemmbacken (490) derart über die Klemmarme (390) des wenigstens einen Federelements (300) geschoben ist, dass die Federlaschen (392) zwischen den Klemmbacken (490) und dem Haltekörper (200) gespannt sind.
9. Elektrische Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leitungsabschnitt (142) zwischen dem Haltekörper (200) und dem wenigstens einen Federelement (300) angeordnet ist oder dass der wenigstens eine Leitungsabschnitt (142) zwischen dem wenigstens einen Federelement (300) und der wenigstens einen Stromschiene (400) angeordnet ist.
10. Verwendung einer elektrischen Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Drehzahlsensor für die Drehzahlerfassung in einem Abgasturbolader.
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