DE102013210211B4

DE102013210211B4 - Kontaktbrücke für Schaltkontaktbaugruppe und selbige sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102013210211B4
Application number: DE102013210211.9A
Authority: DE
Inventors: Titus Ziegler; Rene Wagner; Thomas Hähnel; Albert Koetter; Christian Maranke; Gerd Marquardt
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2019-08-29
Anticipated expiration: 2033-06-01
Also published as: DE102013210211A1

Abstract

Kontaktbrücke (2) für eine Schaltkontaktbaugruppe (1) eines elektrischen Schaltelements, mit einer Schaltseite (22) und mit einer der Schaltseite (22) gegenüberliegend angeordneten Unterseite (23), in der eine Vertiefung (24) zur Aufnahme eines Federelements (4) zur Abstützung der Kontaktbrücke (2) ausgeformt ist, wobei der Vertiefung (24) gegenüberliegend eine Ausbuchtung (26) auf der Schaltseite (22) ausgeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtung (26) auf der Schaltseite (22) eine Prägung aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktbrücke für eine Schaltkontaktbaugruppe eines elektrischen Schaltelements, mit einer Schaltseite und mit einer der Schaltseite gegenüberliegend angeordneten Unterseite, in der eine Vertiefung zur Aufnahme des Federelements zur Abstützung der Kontaktbrücke ausgeformt ist, wobei der Vertiefung gegenüberliegend eine Ausbuchtung auf der Schaltseite der Kontaktbrücke ausgeformt ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Schaltkontaktbaugruppe für ein elektrisches Schaltelement, mit einer Kontaktbrücke und mit einem Federelement, in dem die Kontaktbrücke entgegen einer Schaltrichtung der Schaltkontaktbaugruppe federnd gelagert ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltkontaktbaugruppe für ein elektrisches Schaltelement, wobei eine Kontaktbrücke an einem Federelement entgegen einer Schaltrichtung federnd gelagert wird.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung bzw. eine Kalibriervorrichtung für eine Schaltkontaktbaugruppe.
Kontaktbrücken, Schaltkontaktbaugruppen und Verfahren zu deren Herstellung der oben genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Schaltkontaktbaugruppen erfüllen meist die Schaltfunktion in Schaltelementen wie z.B. Relais, insbesondere Hochstromrelais, für Elektro- oder Hybridfahrzeuge und werden dazu über ein Betätigungsorgan angetrieben. Das Betätigungsorgan bewegt die Schaltkontaktbaugruppe in und entgegen der Schaltrichtung auf die Gegenkontakte zu bzw. von diesen weg und hält die Kontaktbrücke im geschlossenen Zustand des Relais an den Gegenkontakten.
Insbesondere in Schaltelementen, wie Schützen und Relais in Elektro- oder Hybridfahrzeugen werden die in Schaltrichtung wirkenden Kontaktkräfte durch das Federelement aufgebracht, das in der Regel als schraubenförmige Druckfeder ausgestaltet und zwischen dem als Antriebsschaft ausgestalteten Betätigungsorgan und einer am Schaft aufgehängten, beweglichen Schaltkontaktbaugruppe vorgespannt eingebaut ist. Bei derartigen Schützen und Relais treten kurzzeitig hohe Kurzschlussströme auf, die an in der Regel eingeengten Kontaktstellen relativ hohe Repulsionskräfte erzeugen. Daher sind hohe Kontaktkräfte erforderlich, um den Repulsivkräften entgegen zu wirken und zur Erzeugung der relativ hohen Kontaktkräfte sind wiederum entsprechend groß dimensionierte Druckfedern nötig.
Eine im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung gemessene Einbaulänge derartiger Federelemente haben bei deren Unterbringung zwischen dem Betätigungsorgan und der Schaltkontaktbaugruppe insbesondere dann Probleme bereitet, wenn möglichst kleine bauraumoptimierte Schaltelemente, wie Schütze oder Relais bereitgestellt werden sollen. Darüber hinaus kann sich als problematisch erweisen, wenn die Druckfedern durch geeignete Maßnahmen radial zu einer Längsachse der Schaltkontaktbaugruppe positioniert sowie während Montage und Betrieb der Schaltkontaktbaugruppen gegen Verlieren gesichert werden müssen. Zudem erfordern etwaige Federtoleranzen eine Kalibrierung, d.h. Einstellung der in Schaltrichtung wirkenden Federkraft.
Beispielsweise sind Schaltkontaktbaugruppen bekannt, die als Kontaktbrückenhalter einen im Querschnitt U-förmigen Blechkäfig aufweisen, der mit seinem waagerechten Boden am Antriebsschacht befestigt ist. In dem Blechkäfig ist eine Kontaktbrücke beweglich eingehängt. Ein Federelement stützt sich zwischen der Kontaktbaugruppe und einen im Wesentlichen waagerechten Boden als Befestigungsbasis für den Antriebsschaft ab und ist somit vorgespannt. Eine zylindrische Erhöhung in Form eines Nietes sichert die Druckfeder radial.
Die Druckschrift DE 35 45 789 A1 beschreibt eine Schaltvorrichtung mit beweglichem Kontaktträger, der einen asymmetrischen Querschnitt mit einem Vorsprung aufweist, der durch einen Pressvorgang erzeugt werden kann. Die Druckschrift DE 91 01 973 U1 beschreibt eine Schalter-Sicherungseinheit mit einer Kontaktbrücke, die zwei über ein Joch miteinander verbundene Kontaktschenkel aufweist, welche gemeinsam mit dem Joch eine U-Form bilden, wobei eine Spiralfeder zwischen den beiden Schenkeln angeordnet auf dem Joch aufliegt. Die Druckschrift US 5,594,398 A beschreibt einen Fehlerstrom-Schutzschalter mit einem Bauteil, das als eine Art Rastblock mit einer zentralen Öffnung ausgestaltet ist und zwei an seitlichen Auslegern angeordnete Aufnahmen für Kontaktträger aufweist.
Ferner sind Schaltkontaktbaugruppen mit einer Kontaktbrücke bekannt, die zum Einhängen der Kontaktbrücke in einen ebenfalls im Querschnitt U-förmigen Käfig mittig darin angeordnete Flansche aufweisen, die in entsprechende Aussparungen am U-förmigen Käfig hineinragen. Durch ein Verformen dieser Flansche ist eine wegabhängige Kraft-Kalibrierung der Druckfeder möglich. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass eine Einbaulänge der Feder die Kontaktkammerhöhe eines entsprechenden Schützes bzw. Relais maßgeblich beeinflusst. Bei der Kraft-Kalibrierung wird durch das Verformen der Einhängeflansche an der Kontaktbrücke die Kontaktposition in der Schaltrichtung verändert.
In Anbetracht der oben genannten Nachteile bei aus dem Stand der Technik bekannten Schaltkontaktbaugruppen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltkontaktbaugruppe mit möglichst geringer Bauhöhe bereit zu stellen, bei der die Federkraft im Wesentlichen ohne Einfluss auf die Kontaktposition kalibriert werden kann.
Für die eingangs genannte Kontaktgruppe wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Ausbuchtung auf der Schaltseite eine Prägung aufweist.
Bei der eingangs genannten Schaltkontaktbaugruppe wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kontaktbrücke erfindungsgemäß ausgestaltet und ein oberes Federende des Federelements in der Vertiefung angeordnet ist.
Beim eingangs genannten Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein oberes Federende des Federelements in einer an der Kontaktbrücke ausgeformten Vertiefung angeordnet wird.
Bei der eingangs genannten Vorrichtung zur Herstellung bzw. Kalibrierung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass sie zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet ist.
Die erfindungsgemäßen Lösungen haben den Vorteil, dass durch die Vertiefung der für das Federelement zur Verfügung stehende Bauraum in Schaltrichtung vergrößert und somit die Bauhöhe der Schaltkontaktbaugruppe gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Schaltkontaktbaugruppen verringert werden kann. Des Weiteren kann das Federelement bezüglich der Längsachse der Schaltkontaktbaugruppe in der Vertiefung zentriert und somit unverlierbar an der Schaltkontaktbaugruppe gehalten werden. Darüber hinaus kann über eine Veränderung der in Schaltrichtung gemessenen Tiefe der Vertiefung die vom Federelement ausgebrachte Federkraft eingestellt werden. Die Ausbuchtung kann aus dem beim Ausformen der Vertiefung verdrängten Material gebildet sein. Da diese Ausbuchtung auf der Unterseite der Vertiefung bzw. deren Boden gegenüber liegt, kann durch eine Manipulation der Ausbuchtung der das obere Federende stützende Boden im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung verschoben und dadurch die Federkraft kalibriert bzw. eingestellt werden.
Die Vertiefung kann im Wesentlichen mittig zwischen wenigstens zwei Kontaktarmen der Kontaktbrücke angeordnet sein. Somit lässt sich das Federelement einfach zwischen den Kontaktarmen zentrieren, die beispielsweise jeweils wenigstens ein Kontaktelement tragen können.
Die Vertiefung kann im Wesentlichen kreisrund, beispielsweise als eine Ausnehmung ausgeformt sein. Durch die Ausformung als kreisrunde Ausnehmung kann insbesondere ein als spiralförmige Druckfeder ausgestaltetes Federelement einfach in der Vertiefung zentriert werden.
Die Vertiefung kann einen im Wesentlichen planen Boden aufweisen. Somit kann das Federelement in einer im Wesentlichen senkrecht zur Schaltrichtung verlaufenden Ebene in der Vertiefung abgestützt sein. Das obere Federende kann am planen Boden anliegen.
Ein in Richtung zur Mitte der Vertiefung hin gewölbter Randbereich der Vertiefung kann zumindest abschnittsweise wenigstens ein auf der Unterseite angeordnetes Sicherungselement zur Arretierung des Federelements ausbilden. Mit anderen Worten kann eine den Boden umgebende Wandung der Vertiefung eine Art Hinterschneidung aufweisen. Somit kann das obere Ende des Federelements kraft- und/oder formschlüssig durch den Randbereich bzw. in der Hinterschneidung unverlierbar gehalten und gleichzeitig von der Wandung zentriert sein.
Das wenigstens eine Sicherungselement kann einen konzentrisch zur Vertiefung angeordneten Sicherungsring ausbilden. Beispielsweise kann der Ring als ein einziges, beispielsweise kreisrundes, konzentrisch zur Vertiefung angeordnetes Sicherungselement ausgestaltet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Vielzahl von Sicherungselementen um die Vertiefung herum angeordnet sein. Die Sicherungselemente können sich gegenüberliegend und/oder sternförmig um die Vertiefung herum angeordnet sein. Somit lässt sich das obere Ende des Federelements leicht an der Kontaktbrücke sichern und zugleich in der Vertiefung zentrieren.
Die Kontaktbrücke kann einen Kontaktträger umfassen, in den die Vertiefung geprägt sein kann. Auch das wenigstens eine Sicherungselement kann in den Kontaktträger geprägt sein. Somit lassen sich Vertiefung und/oder Sicherungselement einfach ausformen.
Die Ausbuchtung kann als eine Wölbung ausgeformt sein. Als solche kann die Höhe der Ausbuchtung und somit die Tiefe der Vertiefung bzw. Anordnung deren Bodens in Schaltrichtung besonders einfach manipuliert werden.
Die Ausbuchtung kann auf der Schaltseite eine Prägung aufweisen. So kann durch die Prägung der Boden der Vertiefung im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung verschoben sein. Es ist auch möglich, eine Vielzahl um die Mittelachse der Schaltkontaktbaugruppe herum angeordnete Prägungen in den Bereichen der Ausbuchtung anzubringen, denen gegenüber das obere Ende des Federelements am Boden der Vertiefung anliegt. Somit können gezielt die Bereiche des Bodens im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung verschoben werden, die zu einer Justage bzw. Einstellung der Länge des Federelements und somit dessen Federkraft beitragen.
Bei der eingangs genannten Schaltkontaktbaugruppe lässt sich die erfindungsgemäße Lösung beispielsweise dadurch weiter verbessern, dass das Federelement zwischen der Kontaktbrücke und einer Befestigungsbasis eines Kontaktbrückenhalters eingespannt gehalten ist, der wenigstens einen Halteschenkel ausbildet, an dem die Kontaktbrücke in einer Ruhelage der Schaltkontaktbaugruppe anliegt. Der Halteschenkel und die Befestigungsbasis können einstückig miteinander ausgebildet sein.
Der wenigstens eine Halteschenkel kann zumindest zwei in der Längsrichtung der Schaltkontaktbaugruppe voneinander beabstandete Anschläge für die Kontaktbrücke aufweisen. Die Anschläge können als voneinander weg bzw. quer zur Schaltrichtung erstreckende Vorsprünge ausgebildet sein. Wenigstens ein Halteschenkel kann von der Schaltkontaktbaugruppe elastisch weg auslenkbar sein, um die Schaltkontaktbaugruppe möglichst einfach in den Kontaktbrückenhalter einzusetzen zu können. Wenigstens ein Halteschenkel kann zwei voneinander wegweisende und parallel zur Schaltrichtung verlaufende Führungsflächen für die Kontaktbrücke ausbilden. So kann die Kontaktbrücke möglichst einfach im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung geführt sein.
Der wenigstens eine Halteschenkel kann mit einem Verbindungsabschnitt versehen sein, wobei der Verbindungsabschnitt als reine Bewegung der Schaltkontaktbrücke parallel zur Schaltrichtung begrenzender Führungsabschnitt ausgestaltet sein kann. Der Kontaktbrückenhalter kann mit zwei auf der Befestigungsbasis fußenden Halteschenkeln versehen sein, wobei die Halteschenkel in einer Querrichtung der Schaltkontaktbrücke einander gegenüberliegend angeordnet sein können. Die beiden Halteschenkel können wenigstens drei Lagerpunkte für die Kontaktbrücke vorgeben. Somit kann die Kontaktbrücke möglichst in einer im Wesentlichen senkrecht zur Schaltrichtung verlaufenden Ebene gehalten sein. Die Anschläge können entgegen der Schaltrichtung an eine gemeinsame Anschlagebene angrenzen, wobei die Kontaktbrücke wenigstens ein in Querrichtung vorstehenden Anlagevorsprung aufweisen kann, der in der Ruhestellung am Halteschenkel anliegt. Somit kann die Kontaktbrücke sehr einfach in Schaltrichtung abgestützt sein.
Die Befestigungsbasis kann mit einer Befestigungsöffnung ausgestaltet sein, die sich im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung erstreckt. Ein Betätigungsorgan kann somit sehr einfach an der Befestigungsbasis befestigt sein. Beispielsweise kann das Betätigungsorgan mit der Befestigungsbasis vernietet sein, wobei ein oberes Ende des Betätigungsorgans durch die Befestigungsöffnung der Befestigungsbasis ragen und dort einen Nietkopf ausbilden kann. Somit kann das Federelement unverlierbar im Kontaktbrückenhalter eingespannt und die Schaltkontaktbaugruppe einstückig handhabbar sein.
Im eingangs genannten Verfahren lässt sich die erfindungsgemäße Lösung beispielsweise dadurch weiter verbessern, dass die Vertiefung in einen Kontaktträger der Kontaktbrücke geprägt wird. Der Prägeprozess ist sehr verlässlich in hohen Taktraten bei hoher Präzision durchführbar.
Das Federelement kann zwischen dem Boden der Vertiefung und einem Kontaktbrückenhalter eingespannt und eine Federkraft der Feder durch eine Veränderung der Position des Bodens parallel zur Schaltrichtung verändert werden. Beispielsweise kann hierfür, wie schon oben erwähnt, der Kontaktbrückenhalter auf der Schaltseite geprägt oder so auf ihn eingewirkt werden, dass der Boden der Vertiefung wenigstens partiell im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung verschoben wird.
In der Beschreibung der Ausführungsform sind der Einfachheit halber gleiche Merkmale und Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Merkmale und Elemente mit einer gleichen oder zumindest ähnlichen Funktionalität weisen in der Regel die gleiche Bezugsnummer bzw. den gleichen Bezugsbuchstaben auf, die bzw. der zur Kennzeichnung einer weiteren Ausführungsform mit einem oder mehreren Apostrophen versehen ist.
Es zeigen:

1 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Schaltkontaktbaugruppe;
2 eine schematische Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Schaltkontaktbaugruppe entlang der in 1 eingezeichneten Schnittlinie A-A;
3 eine schematische Querschnittsansicht der in 1 und 2 gezeigten Schaltkontaktbaugruppe entlang der in 2 eingezeichneten Schnittlinie B-B;
4 eine schematische Unteransicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktbrücke mit daran befestigtem Federelement;
5 eine schematische Querschnittsansicht der in 4 gezeigten Kontaktbrücke entlang der in 4 eingezeichneten Schnittlinie C-C;
6 eine schematische Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktbrücke mit daran befestigtem Federelement;
7 eine schematische Unteransicht der in 6 gezeigten Kontaktbrücke;
8 eine schematische Perspektivansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktbrücke;
9 eine schematische Unteransicht der in 8 gezeigten Kontaktbrücke; und
10 eine schematische Querschnittsansicht der in 1 bis 3 gezeigten Schaltkontaktbaugruppe entlang der in 2 eingezeichneten Schnittlinie A-A in einer Vorrichtung zur Herstellung der Schaltkontaktbaugruppe bzw. zur Kalibrierung der Federkraft des Federelements.

Zunächst wird die Erfindung anhand von 1 erläutert, die eine erfindungsgemäße Schaltkontaktbaugruppe 1 in einer schematischen Perspektivansicht in einer Ruhestellung R zeigt. Die Schaltkontaktbaugruppe 1 umfasst eine Kontaktbrücke bzw. ein Kontaktorgan 2, einen Kontaktbrückenhalter 3, ein Federelement 4 und ein Betätigungsorgan 5 in Form eines Schaftes.
Die Kontaktbrücke 2 bzw. das Kontaktorgan umfasst einen Kontaktträger 20 sowie zwei elektrische Kontaktelemente 21, die jeweils einem Kontaktarm 20a bzw. 20b des Kontaktträgers 20 zugeordnet sind. Die Kontaktelemente 21 sind auf einer Ober- bzw. Schaltseite 22 des Kontaktträgers 20 angebracht. Die Schaltseite 22 weist in eine Schaltrichtung S der Schaltkontaktbaugruppe 1. In der Schaltrichtung S sollen die Kontaktelemente 21 mit Gegenkontaktelementen 121 an einer Gegenkontaktbaugruppe 100 (siehe 2) bzw. eines diese umfassenden Schaltelements zusammengeführt werden, indem eine in Schaltrichtung S wirkende Schaltkraft über das Betätigungsorgan 3, die Feder 4 und den Kontaktträger 20 auf die Kontaktelemente 21 ausgeübt wird.
Auf einer Unterseite 23 des Kontaktträgers 23, die entgegen der Schaltrichtung S weist, ist eine Vertiefung 24 (siehe 2 und 3) ausgeformt, die einen Boden 24a, Seitenwände 24b und einen seitlichen Rand 25 zur Abstützung des Federelements 4 in Schaltrichtung S bzw. zu dessen Zentrierung um eine Längsachse L₁ der Schaltkontaktbaugruppe 1 aufweist, die zugleich Längsachse L₄ des Federelements 4 sowie Längsachse L₅ des Betätigungsorgans sein kann. Der Vertiefung auf der Schaltseite 22 gegenüberliegend ist eine Ausbuchtung 26 ausgeformt. Die Ausbuchtung 26 kann wie in 1 gezeigt, in Schaltrichtung S gewölbt sein bzw. sich von der Oberseite 22 vorwölben, so dass die Schaltseite 22 im Bereich der Ausbuchtung 26 in Schaltrichtung S gekrümmt ist.
Ferner sind am Kontaktträger 20 Lagevorsprünge 20c und 20d ausgeformt, die sich in einer Querrichtung Y der Schaltkontaktanordnung 1 von den Kontaktarmen 20a und 20b weg erstrecken, die im Wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung X der Schaltkontaktbaugruppe 1 bzw. Kontaktbrücke 2 verlaufen. Die Längsrichtung X und die Querrichtung Y verlaufen senkrecht zu einer Höhenrichtung Z der Schaltkontaktbaugruppe 1, zu der die Schaltrichtung S sowie die Längsachsen L₁ , L₄ und L₅ im Wesentlichen parallel verlaufen. Die Längsrichtung X, die Querrichtung Y und die Höhenrichtung Z bilden gemeinsam ein kartesisches Koordinatensystem.
Der Kontaktbrückenhalter 3 besitzt eine Befestigungsbasis 30a, die sich im Wesentlichen in einer in der Längsrichtung X und Querrichtung Y aufgespannten Ebene erstreckt, sowie zwei Halteschenkel 30b, die sich im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung S bzw. im Wesentlichen senkrecht von der Befestigungsbasis 30a weg erstrecken. In Schaltrichtung S weisende freie Enden 31 der Halteschenkel 30b sind in bzw. entgegen der Querrichtung Y von der Längsachse L₁ der Schaltkontaktbaugruppe 1 weggebogen. An den Enden 31 ist jeweils wenigstens ein Haltevorsprung 32 ausgeformt, der sich im Wesentlichen in einer in Längsrichtung X und Querrichtung Y erstreckenden Ebene erstreckt und ein entgegen der Schaltrichtung S weisenden Anschlag 33 für die Anlagevorsprünge 20c bzw. 20d des Kontaktträgers 20 ausbildet.
2 zeigt die Schaltkontaktbaugruppe 1 in einer schematischen Querschnittsansicht entlang der in 1 eingezeichneten Schnittlinie A-A. Das Federelement 4 besitzt ein als Spiralfeder ausgestalteten Federkörper 40. Ein oberes Federende 41 des Federkörpers 40 weist in Schaltrichtung S zur Kontaktbrücke 2 hin und ist in der Vertiefung 24 aufgenommen. Das obere Federende 41 ist in der Schaltrichtung S am Boden 24a der Vertiefung 24 abgestützt und seitlich von den Seitenwänden 24b der Vertiefung 24 umgeben, so dass das Federelement 4 um die Längsachse L₁ der Schaltkontaktanordnung 1 zentriert ist. Das untere Federende 41 ist auf einer von der Befestigungsbasis 30a des Kontaktbrückenhalters 3 ausgebildeten und in Schaltrichtung S weisenden Stützfläche 34 des Kontaktbrückenhalters 3 abgestützt.
Des Weiteren ist in der Befestigungsbasis 30a eine Durchgangsöffnung 35 für das Betätigungsorgan 5 ausgeformt. Das Betätigungsorgan 5 besitzt einen Schaft 50, der beispielsweise hohl sein kann. Ein oberer Endabschnitt 51 des Schaftes 50 ist mit einem Ringbund bzw. Flansch 52 versehen, der ein entgegen der Schaltrichtung S weisenden Anschlag 53 ausbildet. Der Anschlag 53 liegt an einer von der Unterseite der Befestigungsbasis 30a ausgebildeten Betätigungsfläche 36 an, um über das Betätigungsorgan 5 eine in Schaltrichtung S wirkende Schaltkraft F_s auf die Schaltkontaktbaugruppe 1 ausüben zu können. Oberhalb des Ringbundes 52 ist das Betätigungsorgan 5 mit einem Befestigungselement 54, beispielsweise in Form eines Nietkopfes versehen, über den das Betätigungsorgan 5 form- und/oder kraftschlüssig mit der Befestigungsbasis 30a verbunden sein kann. Unterhalb des Ringbundes 25 erstreckt sich ein Betätigungsabschnitt 55 des Betätigungsorgans 5, der den jeweiligen Anforderungen gemäß so ausgestaltet sein kann, dass die Schaltkraft F_s auf das Betätigungsorgan 5 übertragen werden kann.
Ferner ist in 2 eine Gegenkontaktbaugruppe 100 dargestellt, welche die jeweils an einem Gegenkontaktträger 120 befestigten Gegenkontaktelemente 121 zeigt, die entgegen der Schaltrichtung S weisen und dazu ausgestaltet sind, elektrisch leitend in Kontakt mit den Kontaktelementen 21 gebracht zu werden.
3 zeigt die Schaltkontaktbaugruppe 1 in einer schematischen Querschnittsansicht entlang der in 2 eingezeichneten Schnittlinie B-B. Hier wird besonders deutlich, wie die Anlagevorsprünge 20c und 20d in der Ruhestellung R an den von den Haltevorsprüngen 32 ausgebildeten Anschlägen 33 anliegen. Die Halteschenkel 30a und 30b bilden jeweils Führungsflächen 37 aus, die einen Bewegungsspielraum des Kontaktträgers 20 in bzw. entgegen der Querrichtung Y begrenzen und somit den Kontaktträger 20 im Wesentlichen parallel zur Steckrichtung S führen.
Des Weiteren zeigt 3, dass zwischen den Halteschenkeln 30a und 30b einerseits sowie der Befestigungsbasis 30a andererseits ein Innenraum 38 des Kontaktbrückenhalters 3 aufgespannt ist, der in Schaltrichtung S durch die Kontaktbrücke 2 begrenzt und in dem das Federelement 4 aufgenommen ist. Entgegen der Schaltrichtung S ist der Innenraum 38 über eine zwischen den freien Enden 31 der Halteschenkel 30a und 30b gebildete Zugangsöffnung 39 zugänglich, durch die hindurch das Befestigungselement 54 des Betätigungsorgans 5, das Federelement 4 sowie die Kontaktbrücke 2 montiert werden können. Beispielsweise kann dazu zuerst das Befestigungselement 54 mit der Befestigungsbasis 30a verbunden werden. Anschließend kann das Federelement 4 im Innenraum 38 platziert werden. Danach können die Halteschenkel 30a und 30b in bzw. entgegen der Querrichtung Y auseinandergebogen, der Kontaktbrückenhalter 3 in Schaltrichtung S unterhalb der Anschläge 33 platziert und schließlich die Halteschenkel 30a und 30b wieder zurück in die in 3 gezeigte Position bewegt werden, in der das Federelement 4 zwischen den Anschlägen 33 abgestützten Kontaktbrückenhalter 3 der Stützfläche 34 der Befestigungsbasis 30a eingespannt ist.
4 zeigt den Kontaktträger 20 mit daran befestigtem Federelement 4 in einer schematischen perspektivischen teilweise angeschnitten Unteransicht. Das untere Federende 41 ist in die Vertiefung 24 eingesetzt, deren seitlicher Rand 25 das obere Federende einfasst bzw. entgegen der Schaltrichtung S so hintergreift, dass das Federelement 4 unverlierbar mit dem Kontaktträger 20 verbunden ist. So ist der seitliche Rand 25 in der in 4 gezeigten Ausführungsform Teil eines Sicherungselements 27 zur Sicherung bzw. Arretierung des Federelements 4 am Kontaktträger 20. Das Sicherungselement 27 bildet einen konzentrisch zur Vertiefung 24 angeordneten Sicherungsring 28, der den Rand 25 der Vertiefung 24 ausbildet und durch ein ebenfalls konzentrisch zur Vertiefung 24 angeordnete Nut bzw. Prägung 29 von übrigen Abschnitten der Unterseite 23 des Kontaktträgers 20 abgesetzt ist.
5 zeigt den in 4 samt Federelement 4 dargestellten Kontaktträger 20 in einer schematischen Querschnittsansicht entlang der in 4 eingezeichneten Schnittlinie C-C. Die Prägung 29 kann beispielsweise als die Vertiefung 24 umlaufende Ausnehmung ausgeformt werden, indem mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Werkzeug 200, das eine im Wesentlichen kreisförmige Schneide 201 aufweist, in die Unterseite 23 des Kontaktträgers 20 konzentrisch um die Vertiefung 23 herum eingedrungen wird, so dass das die Seitenwände 24a der Vertiefung 24 bildende Material in Richtung zur Mittelachse L₁ der Schaltkontaktbaugruppe 1 hin verdrängt wird. So kann der Rand 25 der Vertiefung 24 gewissermaßen über bzw. hinter das obere Ende 41 bzw. eine das obere Ende 41 bildende Windung des Federelements 4 oder dergleichen gebogen, d.h. plastisch verformt werden. Eine vom Werkzeug 200 ausgeübte Werkzeugkraft F₂₀₀ wirkt dabei derart im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung S, dass die plastisch verformten Seitenwände 24b im Wesentlichen senkrecht zur Schaltrichtung S bzw. zur Längsachse L₁ der Schaltkontaktbaugruppe 1 hin wirkende Haltekräfte F_24b auf das obere Ende 41 des Federelements 4 auswirken und dieses somit unverlierbar mit dem Kontaktträger 20 verbunden ist.
6 zeigt eine schematische perspektivische Unteransicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines mit einem Federelement 4 versehenen Kontaktträgers 20'. Der Kontaktträger 20' weist drei sternförmig in die Längsachse L₁ der Schaltkontaktanordnung 1 angeordnete Sicherungselemente 27' auf, die jeweils durch eine auf der Unterseite 23 des Kontaktträgers 20' eingebrachte Prägung 29 ausgeformt sind und gemeinsam eine Art Sicherungsring 28' bilden.
7 zeigt den Kontaktträger 20' in einer schematischen Unteransicht. Hier wird deutlich, dass die Sicherungselemente 29 sternförmig um einen Mittelpunkt M des Kontaktträgers 20' bzw. der Schaltkontaktbaugruppe 1 herum angeordnet sind und somit jeweils ein Teil des Randbereichs 25 in Richtung zum Mittelpunkt M hin verdrängt ist, der zugleich der Mittelpunkt der Vertiefung 24 darstellt.
8 zeigt eine schematische perspektivische Unteransicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktträgers 20", der auf seiner Unterseite 23 mit einer Vielzahl von konzentrisch um die Längsachse L bzw. Vertiefung 24 herum angeordneten Sicherungselementen 27" versehen ist, die jeweils durch eine Prägung 29 gebildet sind.
9 zeigt die dritte Ausführungsform des in 8 dargestellten Kontaktträgers 20" in einer schematischen Unteransicht. Hier wird deutlich, dass im Bereich der Sicherungselemente 27" jeweils ein Randbereich 25 der Vertiefung 24 so plastisch verformt ist, dass der Randbereich in Richtung zum Mittelpunkt M hin verschoben bzw. verdrängt ist, dass er in einer Projektion in der Steckrichtung S mit dem unteren Federende 41 überlappt und somit das Federelement 4 unverlierbar mit dem Kontaktträger 20" verbindet, so wie es auch bei der ersten und zweiten Ausführungsform des Kontaktträgers 20 bzw. 20' der Fall ist. Gemeinsam bilden die Sicherungselemente 27" also ebenfalls einen Sicherungsring 28" um die Vertiefung 24, der das Federelement 4 sicher und zentriert in der Vertiefung 24 hält.
10 zeigt die Schaltkontaktbaugruppe 1 mit einem erfindungsgemäß zur Kalibrierung einer Federkraft F₄ des Federelements 4 eingespannten Kontaktträger 20, 20', 20". Ein Kalibiermittel 300 bzw. Kalibierwerkzeug ist im Wesentlichen konzentrisch zur Ausbuchtung 26 bzw. der Längsachse L₁ angeordnet und wird entgegen der Schaltrichtung auf die Ausbuchtung 26 herabgesenkt. Die Kontaktarme 20a und 20b des Kontaktträgers 20, 20', 20" sind jeweils entgegen der Schaltrichtung S auf einer gestellfesten Anlage 302 abgelegt und somit auf das Kalibiermittel 300 entgegen der Schaltrichtung S wirkende Kalibierkräfte F₃₀₀ abgestützt. Niederhalter 303 können jeweils entgegen der Schaltrichtung S auf den Kontaktträger 20, 20', 20" bzw. dessen Kontaktarme 20a und 20b einwirken, um diese auf den Anlagen 302 zu fixieren. Kalibriermittel 300, Kalibrierelement 301, Anlage 302 und/oder Niederhalter 304 können gemeinsam eine erfindungsgemäße Herstellungs- und Kalibriervorrichtung 304 bilden.
Mittels einem am Kalibriermittel 300 ausgebildeten Kalibrierelement 301, wobei es sich um eine im Wesentlichen in einer von der Längsrichtung X und Querrichtung Y aufgespannten Ebene liegende Prägefläche handeln kann, ist die Kalibrierkraft F₃₀₀ auf die Ausbuchtung 26 übertragbar. Im unkalibrierten Zustand kann die Ausbuchtung 26 eine Höhe h₂₆ aufweisen, die beispielsweise zwischen dem in Schaltrichtung S gemessenen höchsten Punkt der Ausbuchtung 26 und der Stützfläche 34 des Kontaktbrückenhalters 3 gemessen ist. Dementsprechend kann die Vertiefung 24 bzw. deren Boden 24a eine im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung S gegenüber der Stützfläche 34 gemessene unkalibrierte Höhe h₂₄ aufweisen. Nach der Einwirkung der Kalibrierkraft F₃₀₀ kann die Ausbuchtung 26 soweit in Richtung der Stützfläche 34 plastisch verformt bzw. verschoben sein, dass sie eine kalibrierte Höhe h_26' und somit der Boden 24a der Vertiefung 24 eine kalibrierte Höhe h_24' aufweisen kann.
Folglich ist ein im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung S gemessene Höhe bzw. Länge des Federelements 4 im unkalibrierten Zustand länger als im kalibrierten Zustand. Daher kann das Federelement 4 im kalibrierten Zustand höhere Federkräfte F₄ aufbringen und somit höhere Schaltkräfte F_s auf die Kontaktelemente 21 übertragen. Die von den Kontaktelementen 21 in Schaltrichtung S ausgeübte Kontaktkraft F₂ , kann also variiert werden, ohne eine im Wesentlichen in Schaltrichtung S gemessene Höhe h₂₁ der Kontaktelemente 21 bzw. einen Schaltabstand zwischen den Kontaktelementen 21 und den Gegenkontaktelementen 121 zu variieren. Die Schaltgeometrie einer erfindungsgemäßen Schaltkontaktbaugruppe 1 kann also trotz Veränderung der Federkraft F₄ beibehalten werden.
Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind Abweichungen von den oben beschriebenen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schaltkontaktbaugruppe 1 möglich. So können die Kontaktbrücke 2, der Kontaktbrückenhalter 3, das Federelement 4 und das Betätigungsorgan 5 den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet und proportioniert sein.
Ein erfindungsgemäßer Kontaktträger 20, 20', 20" kann mit beliebig vielen, den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestalteten Kontaktarmen 20a, 20b, Anlagevorsprüngen 20c, 20d und Kontaktelementen 21 versehen sein. Die Kontaktelemente 21 müssen nicht zwangsläufig auf der Ober- bzw. Schaltseite 22 des Kontaktträgers 20 angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich könnte auch die Unterseite 24 als Schaltseite dienen, auf der die Kontaktelemente 21 angeordnet sein können. Auch die Vertiefung 24 kann den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet sein und wie gewünscht gemessen Höhen bzw. Tiefen h₂₄ , h_24' aufweisen sowie einen Boden 24a, Seitenwände 24b und einen seitlichen Rand 25 mit Ausbuchtungen 26, Sicherungselementen 27, 27', 27", Sicherungsringen 28, 28', 28" und Nuten bzw. Prägungen und/oder Ausnehmungen 29, 29', 29" aufweisen, die den jeweiligen Anforderungen gemäß angeordnet und dimensioniert sein können, um das Federelement 4 sicher zu halten und zu zentrieren.
Das Federelement 4 kann den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet sein und einen beliebig dimensionierten Federkörper 49, ein oberes Ende 41 sowie ein unteres Ende 42 aufweisen, die den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet sein können. Es ist nicht zwangsläufig erforderlich, das Federelement 4 wie hierin gezeigt, als Spiraldruckfeder auszugestalten. Es sind andere den jeweiligen Anforderungen gerecht werdende Federmechanismen möglich.
Der Kontaktbrückenhalter 3 kann den jeweiligen Anforderungen gemäß mit einer Befestigungsbasis 30a, Halteschenkeln 30b, freien Enden 31, Haltevorsprüngen 32, Anschlägen 33, Stützflächen 34, Durchgangsöffnungen 35, Betätigungsflächen 36, Führungsflächen 37, Innenräumen 38 und Zugangsöffnungen 39 versehen sein, die den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet sein können.
Das Betätigungsorgan 5 kann den jeweiligen Anforderungen gemäß einen Schaft 50 mit einem oberen Endabschnitt 51, einem Ringbund bzw. Flansch 52, einem Anschlag 53, Befestigungselementen 54 und Betätigungsabschnitten 55 versehen sein, um mit dem Kontaktbrückenhalter 3 zusammenzuwirken.
Die Gegenkontaktbaugruppe 100 mit dem Gegenkontaktträger 120 und dem Gegenkontaktelementen 121 können den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet sein, um mit der Schaltkontaktbaugruppe 1 zusammenzuwirken. Etwaige Werkzeuge 200 mit Schneiden 201, Kalibriermittel 300 mit Kalibrierelementen 301, Anlagen 302 und Niederhaltern 303 können den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet sein, um die Schaltkontaktbaugruppe 1 zu bearbeiten bzw. zu kalibrieren.
Schaltkräfte F_s , Federkräfte F₄ , Haltekräfte F_24b , Werkzeugkräfte F₂₀₀ , Kalibrierkräfte F₃₀₀ können den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgewählt und mittels einer Höhe bzw. Tiefe der Vertiefung 24, h₂₄ , h₂₄ , bzw. Höhe h₂₆ , h_26' der Ausbuchtung 26 den jeweiligen Anforderungen gemäß eingestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Schaltkontaktbaugruppe
2: Kontaktbrücke/Kontaktorgan
3: Kontaktbrückenhalter
4: Federelement
5: Betätigungsorgan
20, 20', 20": Kontaktträger
20a: Kontaktarm
20b: Kontaktarm
20c: Anlagevorsprung
20d: Anlagevorsprung
21: Kontaktelemente
22: Oberseite/Schaltseite
23: Unterseite
24: Vertiefung
24a: Boden
24b: Seitenwände
25: seitlicher Rand
26: Ausbuchtung
27, 27', 27": Sicherungselement
28, 28', 28": Sicherungsring
29, 29', 29": Nut/Prägung/Ausnehmung
30: Befestigungsbasis
30a: Befestigungsbasis
30b: Halteschenkel
31: freies Ende des 30b
32: Haltevorsprung
33: Anschlag
34: Stützfläche
35: Durchgangsöffnung
36: Betätigungsfläche
37: Führungsfläche
38: Innenraum
39: Zugangsöffnung
40: Federkörper
41: oberes Federende
42: unteres Federende
50: Schaft
51: oberer Endabschnitt
52: Ringbund/Flansch
53: Anschlag
54: Befestigungselement
100: Gegenkontaktbaugruppe
120: Gegenkontaktträger
121: Gegenkontaktelement
200: Werkzeug
201: Schneide
300: Kalibriermittel
301: Kalibrierelement
302: gestellfeste Anlage
303: Niederhalter
304: Herstellungs- bzw. Kalibriervorrichtung
L: Längsachse
M: Mittelpunkt der Vertiefung
S: Schaltrichtung
X: Längsrichtung
Y: Querrichtung
Z: Höhenrichtung
F_s: Schaltkraft
F₄: Federkraft
F_24b: Haltekraft
F₂₀₀: Werkzeugkraft
F₃₀₀: Kalibrierkraft
h₂₁: Höhe der Kontaktelemente
h₂₄: Höhe bzw. Tiefe der 24
h_24': kalibrierte Höhe bzw. Tiefe der 24
h₂₆: Höhe der 26
h_26': kalibrierte Höhe der 26

Claims

Kontaktbrücke (2) für eine Schaltkontaktbaugruppe (1) eines elektrischen Schaltelements, mit einer Schaltseite (22) und mit einer der Schaltseite (22) gegenüberliegend angeordneten Unterseite (23), in der eine Vertiefung (24) zur Aufnahme eines Federelements (4) zur Abstützung der Kontaktbrücke (2) ausgeformt ist, wobei der Vertiefung (24) gegenüberliegend eine Ausbuchtung (26) auf der Schaltseite (22) ausgeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtung (26) auf der Schaltseite (22) eine Prägung aufweist.
Kontaktbrücke (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (24) im Wesentlichen mittig zwischen wenigstens zwei Kontaktarmen (20a, 20b) der Kontaktbrücke (2) angeordnet ist.
Kontaktbrücke (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (24) im Wesentlichen kreisrund ausgeformt ist.
Kontaktbrücke (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (24) einen im Wesentlichen planen Boden (24a) aufweist.
Kontaktbrücke (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest abschnittsweise in Richtung zur Mitte (M) der Vertiefung (24) hin gewölbter Randbereich (25) der Vertiefung (24) als wenigstens ein Sicherungselement (27, 27', 27") zur Arretierung des Federelements (4) ausgebildet ist.
Kontaktbrücke (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Sicherungselement (27, 27', 27") einen konzentrisch zur Vertiefung (24) angeordneten Sicherungsring (28, 28',, 28") ausbildet.
Kontaktbrücke (2) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Sicherungselementen (27, 27', 27") um die Vertiefung (24) herum angeordnet sind.
Kontaktbrücke (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (2) einen Kontaktträger (20) umfasst, in den die Vertiefung (24) geprägt ist.
Kontaktbrücke (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtung (26) als eine Wölbung ausgeformt ist.
Schaltkontaktbaugruppe (1) für ein elektrisches Schaltelement, mit einer Kontaktbrücke (2) und mit einem Federelement (4), an dem die Kontaktbrücke (2) entgegen einer Schaltrichtung (S) der Schaltbaugruppe (1) federnd gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgestaltet und ein oberes Federende (41) des Federelements (4) in einer an der Kontaktbrücke (2) ausgeformten Vertiefung (24) angeordnet ist.
Schaltkontaktgruppe (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (4) zwischen einem Boden (24a) der Vertiefung (24) und einem Kontaktbrückenhalter (3) eingespannt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Schaltkontaktbaugruppe (1), insbesondere zur Verwendung in Schützen und Relais für Elektro- oder Hybridfahrzeuge, wobei eine Kontaktbrücke (2) an einem Federelement (4) entgegen einer Schaltrichtung (S) federnd gelagert wird, wobei ein oberes Federende (41) des Federelements (4) in einer an der Kontaktbrücke (2) ausgeformten Vertiefung (24) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federkraft (F) des Federelements (4) verändert wird, indem eine der Vertiefung (24) auf einer Schaltseite (22) der Kontaktbrücke gegenüberliegende Ausbuchtung (26) derart geprägt wird, dass der Boden (24a) der Vertiefung (24) parallel zur Schaltrichtung (S) verschoben wird.
Vorrichtung (304) zur Herstellung einer Schaltkontaktbaugruppe (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (304) zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 12 ausgestaltet ist.