CH694478A5

CH694478A5 - Kontaktelement.

Info

Publication number: CH694478A5
Application number: CH00107/00A
Authority: CH
Inventors: Juerg Freudiger; Roger Moll
Original assignee: Multi Holding Ag
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2005-01-31
Also published as: EP1119077A1; JP3566656B2; US6547607B2; JP2001250625A; EP1119077B1; US20010019923A1; DE50002986D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Kontakte. Sie betrifft ein Kontaktelement gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Kontaktelement, bei dem einzelne Kontaktstege oder Kontaktplättchen auf einem Band aus Metallblech federnd befestigt sind, wird z.B. von der Anmelderin unter der Typbezeichnung "MC-Kontaktlamelle LACu" hergestellt und vertrieben oder ist in der US-A-4 456 325 beschrieben. Stand der Technik

In der Technik der elektrischen Kontakte für die übertragung hoher Ströme haben sich lamellenartige Kontaktelemente bzw. Kontaktlamellen bewährt, die vor allem in zwei Varianten vorkommen: Bei der einen (einstückigen) Variante wird die gesamte Kontaktlamelle aus einem Blechstreifen gestanzt und so verformt, dass sich eine fortlaufende Reihe von einzelnen, aus der Ebene des Blechstreifens herausragenden und durch Torsion federnden Kontaktstegen ergibt, die durch fortlaufende Seitenstege zusammenhängen. Sind die Kontaktstege symmetrisch zu ihrer Längsachse ausgebildet, hängt die zwischen zwei Kontaktstücken bestehende Toleranz, die von der Kontaktlamelle noch überbrückt werden kann, von der Breite der Kontaktstege ab. Je breiter die um ihre Längsachse verdrehten Stege sind, desto grösser ist die mit ihnen überbrückbare Toleranz.

Da mit zunehmender Breite der Kontaktstege aber auch gleichzeitig die Anzahl der Stege pro Längeneinheit der Kontaktlamelle und damit die Anzahl der Kontaktpunkte zwischen den Kontaktstücken abnimmt, verringert sich mit zunehmender Grösse der überbrückbaren Toleranz gleichzeitig die Höhe der übertragbaren Ströme. Um diesem Dilemma zu entgehen, ist in der Vergangenheit bereits vorgeschlagen worden (siehe z.B. die EP-B1-0 520 950), die Kontaktstege unsymmetrisch auszubilden und derart ineinander verschachtelt anzuordnen, dass die überbrückbare Toleranz vergrössert werden kann, ohne die Anzahl der Stege pro Längeneinheit ändern zu müssen.

Bei der anderen Variante, wie sie aus dem Fertigungsprogramm der Anmelderin oder aus der eingangs genannten Druckschrift bekannt ist, werden die Funktionen von Federung und Kontaktgabe getrennt: Die Kontaktgabe erfolgt über einzelne, massive und elektrisch gut leitende Stege oder Plättchen (z.B. aus Cu oder Ag), die zur Fixierung und Federung auf einem entsprechend ausgestanzten Trägerband montiert sind.

Obgleich bei dieser Variante durch die Funktionstrennung von Federung und Kontaktgabe und die damit verbundene Freiheit in der Materialauswahl eine erhöhte Flexibilität in der Auslegung und eine leichtere Optimierung der Kontakt- und Federeigenschaften der Kontaktlamelle möglich sind, ist es wegen der bisher eingesetzten massiven, im Wesentlichen rechteckigen Kontaktplättchen nicht gelungen, bei gleichbleibender Stromübertragungsleistung zu höheren überbrückbaren Toleranzen und damit zu einer Erweiterung des Einsatzbereiches dieser Kontaktlamellen zu kommen. Darstellung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine aus einem gemeinsamen Trägerband und aus einer Vielzahl von daran befestigten einzelnen Kontaktelementen bestehenden Kontaktlamelle so weiterzuentwickeln, dass sie ohne Beeinträchtigung der Strom-übertragungsleistung einen deutlich vergrösserten Toleranzausgleich ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Einzelelemente als ineinander verschachtelte Kontaktbügel ausgebildet werden. Durch die Verschachtelung kann die wirksame Breite der einzelnen Kontaktelemente und damit die überbrückbare Toleranz in einem weiten Bereich verändert werden, ohne dass die Periodizität bzw. die Anzahl pro Längeneinheit der Einzelelemente verändert werden muss. Da die einzelnen Kontakt-elemente bzw. Kontaktbügel unabhängig vom Stanzen des Trägerbandes geformt werden können, lassen sich auf einfache Weise optimierte Geometrien für die Kontaktbügel realisieren.

Eine erste bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbügel im Wesentlichen V-förmig mit zwei freien Enden und einer dazwischen liegenden zentralen Biegung ausgebildet sind, und dass die Kontaktbügel mit ihren freien Enden derart an dem Trägerband befestigt sind, dass ihre zentrale Biegung sich jeweils in einer vorgegebenen Höhe oberhalb des Trägerbandes befindet. Insbesondere ist dabei die vom V-förmigen Kontaktbügel aufgespannte Fläche schräg zur Ebene des Trägerbandes orientiert, und das Trägerband ist so ausgebildet, dass die an ihr befestigten Kontaktbügel mit ihrer zentralen Biegung federnd in Richtung auf das Trägerband bewegt werden können. Die V-förmig gebogenen Bügel sind einfach herzustellen und gewährleisten mit der zentralen Biegung eine eindeutige Kontaktgabe.

Bevorzugt ist das Trägerband in einzelne, in Richtung der Längsachse hintereinander angeordnete Bandabschnitte unterteilt, wobei jedem Bandabschnitt jeweils ein Kontaktbügel zugeordnet ist, und jeder Bandabschnitt umfasst zwei von einem in der Mittelachse des Trägerbandes verlaufenden Mittelsteg quer zur Längsachse abgehende Federarme, an deren freien Enden der zugehörige Kontaktbügel mit seinen freien Enden befestigt ist. Hierdurch ergeben sich besonders gute Federeigenschaften.

Eine zweite bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Kontaktelementes zeichnet sich dadurch aus, dass die Kontaktbügel jeweils aus einem Drahtabschnitt bestehen, und dass zur Befestigung eines Kontaktbügels am Trägerband der Kontaktbügel mit seinen freien Enden von einer Seite durch Ausnehmungen im Trägerband geführt und durch Umbiegen der durch die Ausnehmungen zur anderen Seite herausragenden Enden mit dem Trägerband verklemmt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Kontaktlamelle aus sehr einfachen Elementen zusammengesetzt werden kann, die ohne besondere Zusatzmittel miteinander fest verbunden werden können.

Es hat sich bewährt, wenn die Kontaktbügel in Richtung der Längsachse mit einem Rastermass von einigen Millimetern, vorzugsweise 2-8 mm, angeordnet sind, und wenn bei den schräg stehenden Kontaktbügeln die Auslenkung der zentralen Biegung in Richtung der Längsachse relativ zu den Befestigungspunkten der Kontaktbügel am Trägerband einige Millimeter, vorzugsweise etwa 5-10 mm, beträgt.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Kurze Erläuterung der Figuren

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 in einer Seitenansicht in Richtung der Längsachse ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Kontaktelementes nach der Erfindung; Fig. 2 das Kontaktelement der Fig. 1 in einer Seitenansicht quer zur Längsachse; Fig. 3 das Kontaktelement aus Fig. 1 in der Draufsicht von oben; Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Kontakt-elementes aus Fig. 1; Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des in einen schwalbenschwanzförmigen Einstich eingesetzten Kontaktelementes nach Fig. 1; Fig. 6 den Einbau eines (ringförmig ausgebildeten) Kontaktelements nach Fig. 1 auf einem Stecker; und Fig. 7 den Einbau eines (ringförmig ausgebildeten) Kontaktelements nach Fig. 1 in eine Buchse. Wege zur Ausführung der Erfindung

In den Fig. 1 bis 4 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein Kontaktelement (eine Kontaktlamelle) nach der Erfindung in verschiedenen Ansichten (Seitenansicht, Draufsicht, perspektivische Ansicht) wiedergegeben. Das Kontaktelement 10 besteht aus einem Trägerband 11 aus gestanztem Metallblech mit guten Federeigenschaften und einer Vielzahl von V-förmig gebogenen Kontaktbügeln 12, die jeweils aus einem Stück eines elektrisch gut leitenden, mechanisch stabilen Drahtes aus einem Metall oder einer Metalllegierung, d.h., einem Drahtabschnitt 120, gebogen sind. Das Trägerband 11 ist unterteilt in einen in Richtung der Längsachse 19 durchlaufenden Mittelsteg 110 und eine Vielzahl von Bandab schnitten 111 mit parallelen Federarm-Paaren 112, 113, die im Bandabschnitt 111 jeweils zu beiden Seiten des Mittelsteges 110 senkrecht von diesem weg nach aussen abstehen.

Jedem Paar von Federarmen 112, 113 ist einer der Kontaktbügel 12 zugeordnet.

Jeder der V-förmig gebogenen Kontaktbügel 12 hat eine zentrale Biegung 121 in Form eines Knickes. Die freien Enden des Drahtabschnittes 120 sind ein Stück weit durch entsprechende Ausnehmungen 116, 117 in den Endbereichen der Federarm-Paare 112, 113 nach unten geführt und nach innen umgebogen, sodass sie dort als Klemmfüsse 122, 123 parallel zum Trägerband 11 verlaufen. Gleichzeitig wird der entsprechende Abschnitt des Kontaktbügels 12 auf der Oberseite des Trägerbandes 11 an das Trägerband 11 angepresst, sodass der Kontaktbügel sicher und dauerhaft mit dem Trägerband 11 bzw. den Federarmen des jeweiligen Federarm-Paares 112, 113 verpresst ist.

Auf diese Weise ist gleichzeitig sichergestellt, dass die vom Kontaktelement 10 weiterzuleitenden Ströme ausschliesslich durch den Kontaktbügel 12, nämlich von der zentralen Biegung 121 zu den Klemmfüssen 122, 123 bzw. umgekehrt geleitet werden. Die Ausnehmungen 116, 117 können als Löcher in den Federarmen 112, 113 ausgebildet sein. Besonders günstig für die automatisierte Fertigung der Kontaktelemente 10 ist es jedoch, wenn die Ausnehmungen 116, 117 - wie in den Figuren dargestellt - als Einbuchtungen ausgebildet sind, in welche die Kontaktbügel 12 von der Seite her eingeführt werden können.

Die Kontaktbügel 12 sind auf dem Trägerband 11 ineinander verschachtelt angeordnet und mit ihren freien Enden derart an dem Trägerband 11 befestigt, dass ihre zentrale Biegung 121 sich jeweils in einer vorgegebenen Höhe oberhalb des Trägerbandes 11 befindet. Die von den V-förmigen Kontaktbügeln 12 aufgespannte Fläche ist dabei unter einem Neigungswinkel schräg zur Ebene des Trägerbandes 11 orientiert. Die Höhe der zentralen Biegung 121 über dem Trägerband 11, die durch den Neigungswinkel und die Länge des Drahtabschnittes 120 bestimmt ist, ist massgeblich für die durch das Kontaktelement 10 maximal überbrückbare Toleranz zwischen zwei Kontaktstücken.

Die am Trägerband 11 befe stigten, schräg stehenden Kontaktbügel 12 können beim Einsatz mit ihrer zentralen Biegung 121 vor allem dadurch federnd in Richtung auf das Trägerband 11 bewegt werden, weil die zugehörigen Federarme 112, 113 bei einer solchen Bewegung sich um ihre Längsachse verdrehen und als Torsionsfedern wirken.

Damit in der Praxis ausreichend hohe Ströme über das Kontaktelement 10 übertragen werden können, hat es sich bewährt, dass die Kontaktbügel 12 in Richtung der Längsachse 19 mit einem Rastermass a (Fig. 3) von einigen Millimetern, vorzugsweise 2-8 mm, angeordnet sind.

Wie bereits erwähnt kann die Länge der Kontaktbügel 12 den Erfordernissen am Einsatzort (zu überbrückende Toleranz) in weiten Bereichen angepasst werden. Es hat sich in der Praxis jedoch bewährt, wenn bei den schräg stehenden Kontaktbügeln 12 die Auslenkung b (Fig. 3) der zentralen Biegung 121 in Richtung der Längsachse 19 relativ zu den Befestigungspunkten der Kontaktbügel 12 am Trägerband 11 einige Millimeter, vorzugsweise etwa 5-10 mm, beträgt.

Der Einbau der Kontaktelemente 10 in ein (ebenes) Kontaktstück 13 bzw. einen (runden) Stecker 15 oder eine (runde) Buchse 17 erfolgt vorzugsweise auf die in den Fig. 5 bis 7 dargestellte Art: Im jeweiligen Kontaktstück 13 (bzw. 15, 17) wird ein Einstich 14 mit schwalbenschwanzförmigem Querschnittsprofil vorgesehen, in welchen das Kontaktelement 10 eingesetzt bzw. eingeschoben wird. Zur Führung des Kontaktelementes 10 im Einstich 14 weisen die Federarme 112, 113 an ihren freien Enden vorzugsweise abgekröpfte Führungslaschen 114, 115 auf (Fig. 3). Der Boden des Einstiches 14 bildet dann die eine Kontaktfläche 18, auf der die Kontaktbügel 12 mit ihren Klemmfüssen 122, 123 aufsetzen (Fig. 4). Die gegenüberliegende (nicht gezeigte) Kontaktfläche wird von den zentralen Biegungen 121 kontaktiert.

Im Falle eines runden Steckers 15 (Fig. 6) bildet das Kontaktelement 10 einen Ring. Dasselbe gilt für einen aus Stecker 16 und Buchse 17 bestehenden Steckkontakt (Fig. 7), bei dem das Kontaktelement 10 mit den zentralen Biegungen 121 nach innen gerichtet in die Buchse 17 eingesetzt ist.

Insgesamt zeichnet sich das neue Kontaktelement durch folgende Eigenschaften und Vorteile aus: - Es ergibt sich ein grosser Arbeitsbereich zur überbrückung von grossen Toleranzen und Winkelabweichungen. - Eine Ausführung mit noch grösserem Arbeitsbereich ist durch Verlängerung des Hebelarmes am Kontaktbügel möglich. - Durch die verschachtelte Anordnung der Kontaktbügel lässt sich ein kleines Rastermass und damit eine hohe Strombelastbarkeit erreichen. - Die Einbaubreite ist gering, weil sich die Drehgelenke der auf Torsion beanspruchten Federarme in der Mitte des Kontaktelementes befinden. - Es ist ein minimaler Einbauraum (Einstichtiefe) nötig. - Durch Trennung von Feder- und Kontaktfunktion ergeben sich gute Federeigenschaften. - Die Gleiteigenschaften sind gleichbleibend gering.

- über die Kontaktbügel ergibt sich trotz eines relativ langen Stromweges eine gute Kontaktierung. - Es ergibt sich eine definierte 3-Punkt-Kontaktierung (2 Kontaktpunkte unten, 1 Kontaktpunkt oben). - Das Kontaktelement ist sowohl als Stecker- oder Buchsenlamelle (in verschiedenen Durchmessern) als auch als Flacheinbau anwendbar. Bezugszeichenliste

10 Kontaktelement11 Trägerband12 Kontaktbügel13 Kontaktstück14 Einstich15, 16 Stecker17 Buchse18 Kontaktfläche19 Längsachse110 Mittelsteg111 Bandabschnitt112, 113 Federarm114, 115 Führungslasche116, 117 Ausnehmung120 Drahtabschnitt121 zentrale Biegung (Knick)122, 123 Klemmfussa Rastermassb Auslenkung

Claims

1. Kontaktelement (10) zum elektrischen Verbinden zweier Kontaktstücke (13, 15, 16, 17), die sich mit Kontaktflächen (18) gegenüberliegen, welches Kontaktelement (10) sich entlang einer Längsachse (19) erstreckt und eine Mehrzahl von separaten, gleichartigen, im Wesentlichen parallel zueinander und quer zur Längsachse (19) angeordneten, federnden Einzelelementen (12) umfasst, welche an einem sich in Richtung der Längsachse (19) erstreckenden, durchgehenden Trägerband (11) befestigt sind und jeweils den elektrischen Kontakt zwischen den Kontaktflächen (18) bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente als ineinander verschachtelte Kontaktbügel (12) ausgebildet sind.

2.

Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbügel (12) im Wesentlichen V-förmig mit zwei freien Enden und einer dazwischen liegenden zentralen Biegung (121) ausgebildet sind, und dass die Kontaktbügel (12) mit ihren freien Enden derart an dem Trägerband (11) befestigt sind, dass ihre zentrale Biegung (121) sich jeweils in einer vorgegebenen Höhe oberhalb des Trägerbandes (11) befindet.

3. Kontaktelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vom V-förmigen Kontaktbügel (12) aufgespannte Fläche schräg zur Ebene des Trägerbandes (11) orientiert ist, und dass das Trägerband (11) so ausgebildet ist, dass die an ihr befestigten Kontaktbügel (12) mit ihrer zentralen Biegung (121) federnd in Richtung auf das Trägerband (11) bewegt werden können.

4.

Kontaktelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerband (11) in einzelne, in Richtung der Längsachse (19) hintereinander angeordnete Bandabschnitte (111) unterteilt ist, wobei jedem Bandabschnitt (111) jeweils ein Kontaktbügel (12) zugeordnet ist, und dass jeder Bandabschnitt (111) zwei von einem in der Mittelachse des Trägerbandes (11) verlaufenden Mittelsteg (110) quer zur Längsachse (19) abgehende Federarme (112, 113) umfasst, an deren freien Enden der zugehörige Kontaktbügel (12) mit seinen freien Enden befestigt ist.

5. Kontaktelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerband (11) mit seinem Mittelsteg (110) und den vom Mittelsteg (110) seitlich abgehenden Federarmen (112, 113) als Stanzteil aus einem Metallblech hergestellt ist.

6.

Kontaktelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbügel (12) jeweils aus einem Drahtabschnitt (120) bestehen, und dass zur Befestigung eines Kontaktbügels (12) am Trägerband (11) der Kontaktbügel mit seinen freien Enden von einer Seite durch Ausnehmungen (116, 117) im Trägerband (11) geführt und durch Umbiegen der durch die Ausnehmungen (116, 117) zur anderen Seite herausragenden Enden mit dem Trägerband (11) verklemmt wird.

7. Kontaktelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbügel (12) aus einem elektrisch gut leitenden Metall oder einer Metalllegierung bestehen.

8. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbügel (12) in Richtung der Längsachse (19) mit einem Rastermass (a) von einigen Millimetern, vorzugsweise 2-8 mm, angeordnet sind.

9.

Kontaktelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei den schräg stehenden Kontaktbügeln (12) die Auslenkung (b) der zentralen Biegung (121) in Richtung der Längsachse (19) relativ zu den Befestigungspunkten der Kontaktbügel (12) am Trägerband (11) einige Millimeter, vorzugsweise etwa 5-10 mm, beträgt.

10. Kontaktelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (112, 113) zur Führung des Kontaktelementes (10) in einem, vorzugs weise schwalbenschwanzförmigen, Einstich (14) eines Kontaktstückes (13) an ihren freien Enden abgekröpfte Führungslaschen (114, 115) aufweisen.