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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Anschlussbrücke sowie eine Anordnung umfassend eine solche.
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Anschlussbrücken sind an sich bekannt. Sie dienen der Verbindung zweier elektrisch-leitender Bauteile, insbesondere von Stromschienen.
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Aus dem Stand der Technik sind mehrere Varianten von Anschlussbrücken bekannt, welche sich konstruktiv stark voneinander unterscheiden.
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Aus der
DE41 32 407 A1 ist eine Anschlussbrücke bekannt, welche einteilig ausgebildet ist und zwei Stromschienen miteinander verbindet.
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Die
US 2,857,583 A offenbart einen Klemmbaustein mit eingespritzten u-förmigen Drähten.
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Ausgehend davon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine neuartige Anschlussbrücke bereitzustellen, welche einen optimierten Anschluss an eine Stromschiene erlaubt und eine sichere Übertragung von Strom von einem Bauteil auf ein anderes Bauteil.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
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Eine erfindungsgemäße Anschlussbrücke zur Übertragung eines elektrischen Stroms zwischen zwei elektrisch-leitenden Bauteilen, weist zumindest zwei U-förmige Querverbinder auf, welche ineinander geschachtelt angeordnet sind.
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Anders als z.B. Drähte sind die Querverbinder aus einem elektrisch-leitenden Blech ausgebildet, so dass man den Querverbindern mit Konturen, wie z.B. mit Haltemittel, versehen kann. Demgegenüber können Drahtelemente nur als Steckverbinder eingesetzt werden.
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Dadurch kann ein optimierteres Kontaktierungsverhalten bei zugleich besseren Anschlusskräften erreicht werden. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anschlussbrücke sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Anschlussbrücke kann vorteilhaft Haltemittel zur klemmenden und/oder rastenden Halterung z.B. an einer Stromschiene, vorzugsweise in Form von Federschenkeln, aufweisen.
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Jeder der Querverbinder, insbesondere jeweils die Querverbinderschenkel des U-förmigen Querverbinders, können endständig angeordnete Haltemittel aufweisen.
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Die Haltemittel jedes Querverbinders können insbesondere formgleich ausgebildet sein, so dass die Haltekräfte vergleichbar sind.
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Die Querverbinder sind in ihrer geschachtelten Bauweise konzentrisch zueinander ausgebildet sind.
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Die Querverbinder sind vorzugsweise miteinander mechanisch verbunden. Dies kann beispielsweise durch Umspritzen mit Kunststoff erfolgen.
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Die Querverbinder sind derart ausgebildet, dass sie auf eine Stromschiene in einer Aufsteckrichtung aufsteckbar sind.
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Zugleich können die Querverbinder senkrecht zur Aufsteckrichtung bündig zueinander angeordnet sein. Dies bedeutet, dass sie bei geschachtelter Anordnung und bündigem Abschluss unterschiedlich lang sind.
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Die Querverbinder in ihrer Breite - also senkrecht zur Aufsteckrichtung - ebenfalls bündig zueinander angeordnet sind.
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Die geschachtelte Anordnung tritt vorzugsweise derart auf, dass ein erster äußerer Querverbinder durch seine U-Form einen Freiraum definiert, wobei ein zweiter innerer Querverbinder innerhalb dieses Freiraums angeordnet ist.
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Wie schon zuvor beschrieben, können die Querverbinder verschiedene Längen aufweisen, wobei besonders bevorzugt der äußere Querverbinder eine größere Länge aufweist als der innere Querverbinder.
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Jeder Querverbinder kann zwei Querverbinderschenkel aufweisen, wobei jeder der Querverbinderschenkel einen Einsteckschlitz aufweist, welcher derart angeordnet ist, dass der Einsteckschlitz den Querverbinderschenkel in zumindest zwei Teilschenkel aufteilt. Diese Teilschenkel können vorzugsweise als Federschenkel und besonders bevorzugt als Klemmschenkel ausgebildet sein. Ein Federschenkel eines metallischen Bauteils weist bis zu einem gewissen Grad an Verformung eine Elastizität unter Ausbildung einer Rückstellkraft auf. Über den Grad der Verformung hinaus, tritt eine plastische Verformung auf.
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Die Einsteckschlitze weisen vorteilhaft und vorzugsweise bei mehreren übereinander angeordneten Querverbindern die gleiche Länge auf, so dass vergleichbare Rückstellkräfte für die Federschenkel der einzelnen Querverbinder wirken.
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Dabei kann sich die Länge der Einsteckschlitze vorteilhaft zum Aufbau erhöhter Federwirkung über zumindest 50% der Länge der Querverbinderschenkel, besonders bevorzugt zumindest 65 % der Länge der Querverbinderschenkel, erstrecken.
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Die Einsteckschlitze der geschachtelt angeordneten Querverbinder können dabei vorteilhaft formgleich ausgebildet und bündig übereinander angeordnet sein. Somit werden durch die geschachtelte Anordnung mehrere Strompfade bereitgestellt, welche mit vergleichbaren Haltekräften an einer Stromschiene angreifen.
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Jeder der Querverbinder umfasst eine Bodenplatte, die zwischen den Querverbinderschenkeln angeordnet ist. Die Querverbinder sind vorzugsweise zumindest im Bereich der Bodenplatte in geschachtelter Anordnung gehalten.
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Jeder der Querverbinderschenkel kann vorteilhaft gefaste Enden als Einführschrägen aufweisen, um das Aufstecken auf eine Stromschiene zu erleichtern.
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Im Bereich des Einsteckschlitzes eines Querverbinders kann zudem vorteilhaft eine Vertiefung und daran anschließend ein Vorsprung angeordnet sein, wobei der Vorsprung einen Kontaktbereich zum elektrisch-leitenden Bauteil definiert. Dadurch wird der Kontaktbereich räumlich definiert.
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Ein Querverbinder kann zudem einen Kontaktbereich mit einem benachbarten Querverbinder aufweisen, vorzugsweise mit unmittelbarem elektrischem Kontakt mit einem benachbarten Querverbinder. Dabei kann der Kontaktbereich zumindest 60%, vorzugsweise zwischen 70-99 % der zueinander zugewandten Oberflächen einnehmen.
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Alternativ oder zusätzlich kann im Kontaktbereich ein mittelbarer Kontakt zwischen den benachbarten Querverbindern vorliegen, wobei im Kontaktbereich ein Isolierelement, vorzugsweise eine Isolierschicht, vorgesehen ist, das zumindest bereichsweise zwischen den benachbarten Querverbindern angeordnet ist.
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Die miteinander verbundenen Querverbinder können unterschiedlich-große Biegewinkel im Bereich der Biegungen im Übergang zwischen Bodenplatte und Querverbinderschenkel aufweisen, wobei die Biegewinkel des äußeren Querverbinders vorzugsweise geringer sind als die Biegewinkel des inneren Querverbinders. Dadurch kann ein Spiel zum Toleranzausgleich entstehen.
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Die Querverbinder aus einem leitfähigen Blech können vorzugsweise mit zumindest einem oder mehreren der folgenden Materialwerte gefertigt sein;
- ein E-Modul von zumindest 130GPa und/oder
- eine Zugfestigkeit Rm von zumindest 420MPa und/oder
- eine Dehngrenze Rp0,2 von weniger als 380MPa.
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Die Querverbinder können vorzugsweise aus einem leitfähigen Blech einer Kupferlegierung, vorzugsweise aus einem verzinnten Blech, gefertigt sein.
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Weiterhin erfindungsgemäß ist eine Anordnung umfassend eine erfindungsgemäße Anschlussbrücke und zumindest eine Stromschiene, welche mit der Anschlussbrücke mechanisch und elektrisch verbunden ist.
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Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße Anschlussbrücke anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels und unter Zuhilfenahme der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Anordnung umfassend zwei elektrisch-leitende Bauteile und die erfindungsgemäße Anschlussbrücke;
- 2 eine weitere perspektivische Darstellung der elektrischen Anordnung der 1 mit der Anschlussbrücke im teilmontierten Zustand;
- 3 eine perspektivische Darstellung eines Querverbinders der Anschlussbrücke der 1 und 2;
- 4 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung aus zwei Querverbindern;
- 5 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung aus drei Querverbindern;
- 6 eine perspektivische Darstellung einer nicht-erfindungsgemäßen elektrischen Anschlussbrücke;
- 7 eine perspektivische Darstellung einer Anschlussbrücke nach einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung;
- 8 Seitenansicht auf den Querverbinder oder auf eine Anordnung aus Querverbindern;
- 9 eine Schnittansicht auf ein erfindungsgemäße Anschlussbrücke im bestimmungsgemäßen Einsatz;
- 10 eine Perspektivansicht einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen Anordnung; und
- 11 eine Schnittansicht der 10.
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1, 2 und 9 zeigt eine elektrische Anordnung umfassend zwei elektrisch-leitende Bauteile 1 und 1', welche vorzugsweise als eine erste und eine zweite Stromschiene ausgebildet sind.
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Die Stromschienen weisen einen streifenförmigen Grundkörper und davon abgewinkelte Kontaktzungen auf. Zwischen zwei benachbarten endständigen Kontaktzungen ist ein Steckplatz 3 angeordnet, auf welchen ein Querverbinderschenkel 13, 14 eines Querverbinders 5, 6, 23 einer erfindungsgemäßen Anschlussbrücke 2 aufsteckbar ist. In 1 ist die Aufsteckrichtung A der Anschlussbrücke 2 auf die Stromschiene 1 erkennbar.
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Diese Anschlussbrücke 2 ist vorzugsweise als Klemmverbinder ausgebildet, allerdings sind auch andere Arten der Festlegung, wie z.B. der Rastverbindung denkbar. Die Anschlussbrücke und einzelne ineinander geschachtelt angeordnete Querverbinder sind in 3-8 dargestellt.
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Die Anschlussbrücke 2 verfügt über zwei Querverbinder 5, 6, die aus elektrischleitendem Blech, gefertigt sind. Als Material kann beispielsweise Stahl oder Kupferblech oder dergleichen eingesetzt werden.
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Ein jeweiliger Querverbinder 5 oder 6 weist eine Bodenplatte 8 und zwei davon jeweils endständig winklig abgehende Querverbinderschenkel 13 und 14 auf. Die Querverbinderschenkel 13 und 14 können vorzugsweise in einem 90° Winkel gegenüber der Bodenplatte 8 abgehen und vorzugsweise gegenüber der Bodenplatte 8 abgewinkelt sein. Der Querverbinder 5 oder 6 umfassend die Bodenplatte 8 und die Querverbinderschenkel 13, 14 sind einstückig aufgebaut. Dabei geht die Bodenplatte 8 im Bereich einer Biegung 9 in den Querverbinderschenkel 13, 14 über.
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Die Querverbinder 5, 6 und auch die Anschlussbrücke 2 weisen eine U-förmige Kontur auf, wobei der Querverbinder 5 größer ist und vorzugsweise eine größere Gesamtlänge aufweist als der Querverbinder 6.
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Die U-Form des größeren und vorzugsweise längeren Querverbinders 5 definiert teiloffenen Freiraum 25, wobei die Öffnung 26 des Freiraumes 25 im Bereich zwischen den Enden der Querverbinderschenkel 13 und 14 angeordnet ist.
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Die Querverbinder 5 und 6 und ggf. weitere Querverbinder 23 sind ineinander geschachtelt angeordnet. Vorzugsweise ist der Querverbinder 6 innerhalb des Freiraums 25 des Querverbinders 5 und konzentrisch dem Querverbinder 5 angeordnet. Gleiches gilt für einen weiteren optionalen Querverbinder 23, der wiederum in einen durch die U-Form des Querverbinders 6 definierten teiloffenen Freiraum konzentrisch zu den Querverbindern 5 und 6 angeordnet ist.
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Die Querverbinderschenkel 13 und 14 der Querverbinder 5, 6 und des optional weiteren Querverbinders 23 weisen jeweils einen Einsteckschlitz 4, 4' oder 4" auf. Die Querverbinderschenkel 13 und 14 der Querverbinder 5, 6 und optional 23 liegen bündig aufeinander und schließen endständig ebenfalls b
Die Einsteckschlitze 4, 4', 4" der Querverbinderschenkel 13 und 14 der Querverbinder 5, 6 und optional 23 sind vorzugsweise gleich lang dimensioniert und übereinander angeordnet.
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Besonders weisen die Einsteckschlitze 4, 4', 4" zueinander identische Konturen auf und sind übereinander angeordnet, so dass sich eine einheitliche Schlitzkontur in Stapelrichtung der Querverbinderschenkel 13 ergibt. Der Einsteckschlitz 4, 4', 4" erstreckt sich vorzugsweise über zumindest 50%, vorzugsweise mehr als 60%, der Länge des jeweiligen Querverbinderschenkels 13, 14.
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Die Querverbinder 5, 6 und 23 können über eine Einfassung 7, beispielsweise eine Kappe aus Kunststoff, verbunden sein. Die Einfassung 7 ist vorzugsweise im Bereich der Bodenplatten 8 der jeweiligen Querverbinder 5, 6 und 23 angeordnet.
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Die Querverbinder 5, 6 und 23 unterscheiden sich voneinander in ihrer Länge, insbesondere der Länge der jeweiligen Bodenplatte 8 und der Querverbinderschenkel 13 und 14. Die Breite der Querverbinder 5, 6 und 23 ist identisch, so dass bei geschachtelter Anordnung die Querverbinder bündig abschließen können.
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Die Querverbinder 5, 6 und 23 können sich überdies in dem Biegeradius der Biegungen 9, 9' unterscheiden. So kann der äußere bzw. längste Querverbinder 5 einen geringeren Biegeradius im Bereich der Biegung 9, 9' aufweisen als der im Querverbinder 5 geschachtelt angeordnete Querverbinder 6. Der sich daraus ergebende Zwischenbereich 21 ermöglicht ein gewisses Spiel z.B. zum Längenausgleich bei verschiedenen Temperaturen oder bei produktionsbedingter Varianz der Querverbinder.
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Die Querverbinder 5, 6 sind in der geschachtelten Anordnung flächig sowohl im Bereich der Bodenplatte 8 als auch im Bereich der Querverbinderschenkel 13, 14 miteinander verbunden. Zwischen den Querverbindern 5, 6 kann - nicht dargestellt und optional - eine Isolationsschicht oder ein Isolator angeordnet sein.
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Die Querverbinder 5, 6 können allerdings bei Anordnung ohne Isolator einen Kontaktbereich 12 definieren, welcher zumindest 60%, vorzugsweise zwischen 70-99 % der zueinander zugewandten Oberflächen der Querverbinder 5, 6 einnimmt.
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Der Einsteckschlitz 4, 4' unterteilt den Querverbinderschenkel 13, 14 endständig in zwei sich gegenüberliegende als Klemmschenkel 11 bzw. 11a und 11b ausgebildete Federschenkel, welche aufgrund ihrer Ausgestaltung aus Metall bei geringer Auslenkung elastisch verformbar ausgebildet sind. Der Abstand der Klemmschenkel 11 variiert in Richtung der Breite des Querverbinders 5, 6 bei Aufwendung einer Verformungskraft oder bei Deformierung unter Ausbildung einer Rückstellkraft, welche ein Verklemmen und/oder Verrasten ermöglicht.
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Die Konturen der Federschenkel, vorzugsweise der Klemmschenkel 11a, 11b, sind jeweils formgleich ausgebildet. Sie weisen über eine überwiegende Länge des Einsteckschlitzes 4, 4', 4" einen geradlinigen Verlauf auf. In Richtung der Enden der Klemmschenkel weist der Klemmschenkel 11a an der dem korrespondierenden Klemmschenkel 11b gegenüberliegenden Fläche eine Vertiefung 15 auf. An diese Vertiefung schließt sich ein Vorsprung 16 an. Zum Ende des Klemmschenkels 11a und 11b ist der Klemmschenkel spitz zulaufend mit zwei aufeinander zulaufende Einlaufschrägen bzw. gefaste Enden 17 und 18.
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Der Querverbinderschenkel 5 weist zwei an gegenüberliegenden Seiten des Querverbinderschenkels jeweils Auflageflächen 19, 19' auf, an welchen ein weiterer Querverbinderschenkel 6 anordenbar ist.
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Der Querverbinder 5 weist zudem zwei randseitige Blechkantenflächen 20 auf, welche außerhalb, vorzugsweise senkrecht, zur der Schachtel bzw. Stapelrichtung stehen.
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Der Biegeradius der Biegungen 9 der jeweiligen Querverbinder 5, 6, 23 werden bei geringerer Länge des jeweils weiteren Querverbinders größer. Dadurch werden im Bereich der Biegungen 9 weitere Zwischenbereiche 24 ausgebildet.
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9 zeigt die vorbeschriebene Anschlussbrücke 2 in einem erfindungsgemäßen Einsatz. Dabei ist eine Stromschiene 1 einer elektronischen Anordnung 30 bereichsweise in dem Einsteckschlitz 4, 4', ... positioniert, so dass die Klemmschenkel 11 a und 11b gegeneinander aufgebogen werden und eine Rückstellkraft ausbilden. Dadurch wird die Anschlussbrücke an der Stromschiene 1 gehalten. Die Stromschiene kann z.B. Teil einer Klemme 30 einer Klemmenreihenanordnung 50 sein.
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Die vorgenannte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anschlussbrücke 2 hat vielfältige Vorteile. Bei der beidseitigen elektrischen Kontaktierung der Stromschiene 1 umgreifen die Querverbinderschenkel 13, 14 die Stromschiene U-förmig.
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Da die einzelnen Querverbinderschenkel 13 und 14 ineinander bzw. übereinander geschachtelt werden, können einzelne Strompfade von Kontaktstelle zu Kontaktstelle zweier Stromschienen aufgebaut werden. Eine Fehlkontaktierung unterbricht nicht die Stromzufuhr, sondern sie wird lediglich verringert bzw. führt zu einer Erhöhung des Übergangswiderstandes.
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Die vorderen Kontaktbereiche der Klemmschenkel 11a, 11b sind angefasst, um den Querverbinder besser auf die Stromschiene aufdrücken zu können.
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Dabei weisen die Klemmschenkel 11a und 11b der Querverbinderschenkel 13, 14 federnde Eigenschaften, zumindest im Kontaktbereich zur Stromschiene 1 auf.
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Ein besonderer Vorteil des modularen Aufbaus aus mehreren Querverbindern in geschachtelter Bauweise in einer Anschlussbrücke 2 ist die Skalierbarkeit über die Anzahl der U-förmigen mehreren, unabhängigen Kontaktsysteme, um den Übergangswiderstand zu beeinflussen. Dieser sollte möglichst gering sein. Je mehr Kontaktstellen vorgesehen sind, desto geringer ist der Übergangswiderstand.
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Durch die Mehrzahl an Querverbinder 5, 6, 23 werden mehr Kontaktpunkte und damit ein höherer Kontaktquerschnitt bereitgestellt.
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Die Querverbinder 5, 6, 23 der Anschlussbrücke 2 können untereinander elektrisch verbunden sein, müssen aber nicht. Wenn eine elektrische Verbindung besteht, so kann es zu erhöhter Temperatur an den Kontaktstellen kommen.
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Der Griffbereich ist als Einfassung 7 versehen, welche als Umspritzung der Querverbinder oder als Gehäuse, insbesondere als eine Kappe, ausgebildet sein kann.
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Das Material des Querverbinders ist ein leitfähiges Blech, vorzugsweise eine Kupferlegierung besonders bevorzugt mit teilweise oder vollständig verzinnter Oberfläche.
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Sodann kann ein Toleranzausgleich von Klemmkräften durch die modulare Aufteilung in mehrere Querverbinder erreicht werden. Je nach Anforderungen an die Klemmkräfte können mehrere Querverbinder eingesetzt werden.
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Überdies kann die Anschlussbrücke anwendungsspezifisch ausgerüstet werden. Dies bedeutet, dass durch die Anzahl und das Material der Querverbinder diese auf die Anforderungen an die jeweilige Anwendung angepasst werden können, beispielsweise bis der gewünschte Übergangswiderstand erreicht ist oder eine gewünschte Klemmkraft aufgebracht ist. Verlustleistung und Temperatursenkung bei Stromübertragung ergeben sich ebenfalls daraus.
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Für das Material eines Querverbinders sind dabei folgende Materialkennwerte besonders bevorzugt:
- Ein E-Modul von zumindest 130GPa und/oder
- Ein Rm Zugfestigkeit von zumindest 420MPa und/oder
- Eine Dehngrenze - Rp0,2 - ist weniger als 380MPa
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10 und 11 zeigen eine weitere erfindungsgemäße Anordnung umfassend eine Stromschiene 101, in welcher die Anschlussbrücke 2 nicht aufgesteckt, sondern in einer Aufnahmeöffnung 102 eingesteckt ist. Die Anschlussbrücke 2 ist dabei analog zu den vorhergehenden Ausführungsvarianten ausgebildet.
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Zur Anbindung an die Stromschiene 101 werden beide Federschenkel gegeneinandergepresst und durch die Aufnahmeöffnung geführt, so dass sie teilweise aus der der Einführseite entgegengesetzten Seite der Stromschiene hervorstehen.
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Die Rückstellkraft, mit welcher die Anschlussbrücke 2 in der Anschlussöffnung 102 positioniert ist, wird dabei durch die Anzahl der übereinander angeordneten Querverbinder 5, 6 bestimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stromschiene
- 2
- Anschlussbrücke
- 3
- Steckplatz
- 4
- Einsteckschlitz
- 5
- Querverbinder
- 6
- Querverbinder
- 7
- Einfassung
- 8
- Bodenplatte
- 9
- Biegung
- 10
- Auflagebereich
- 11
- Klemmschenkel
- 12
- Kontaktbereich
- 13
- Querverbinderschenkel
- 14
- Querverbinderschenkel
- 15
- Vertiefung
- 16
- Vorsprung
- 17
- Abschrägung bzw. gefastes Ende
- 18
- Abschrägung
- 19
- Auflagefläche
- 20
- Blechkantenfläche
- 21
- Zwischenbereich
- 22
- Biegung
- 23
- Querverbinder
- 24
- Zwischenbereich
- 30
- Klemme
- 50
- Klemmenreihenanordnung
- 101
- Stromschiene
- 102
- Aufnahmeöffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4132407 A1 [0004]
- US 2857583 A [0005]
- DE 3625240 A1 [0006]
- EP 0123822 B1 [0006]
- DE 202013005674 U1 [0006]
- EP 0396808 A1 [0006]
