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Die
Erfindung betrifft eine hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung
mit mindestens einem Kontaktierungselement zwischen einem inneren Stromleitelement
und einem äußeren Stromleitelement,
wobei das Kontaktierungselement eine Vielzahl von ersten Federelementen
zur elektrischen Vielpunktkontaktierung zwischen dem inneren Stromleitelement
und dem äußeren Stromleitelement aufweist.
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Aus
der
US 5,474,479 ist
zur elektrischen Kontaktierung zwischen einer äußeren zylindrischen Buchse
und einem dazu komplementären
Stecker ein röhrenförmiges Kontaktierungselement
vorgesehen, das rings um seinen Außenumfang eine Vielzahl von
sich axial erstreckenden Lamellen aufweist. Jede Lamelle hat axial
verlaufende Längsseiten,
die radial nach innen von der Buchseninnenwand weg zur Kontaktierung
mit dem komplementären
Stecker abstehen. Dabei wird lediglich mit Hilfe des axialen Planarteils
der jeweiligen Lamelle eine Federkraft in radialer Richtung ausgeübt, während die
radial abstehenden Längsseiten
jeder Lamelle steif bzw. starr auf dem Außenumfang des Steckers aufstehen.
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Auch
das Kontaktierungselement der
US 5,147,229 weist
entsprechende, sich axial erstreckende Längslamellen auf, die im Unterschied
zur
US 5,474,479 lediglich
im zentralen Bereich einer der Längsseiten
ihres Planarteils ein radial nach außen zur Innenfläche der
Buchse abstehendes, steifes Zungenelement aufweisen.
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Die
axial verlaufenden Längslamellen
des zylinderförmigen
Kontaktierungselements der
US 4,039,238 sind
aus ihrer ursprünglich
axialen Anordnung wie z.B. entsprechend der
US 5,474,479 derart herausgebogen
und dadurch schräggestellt,
dass sie jeweils den innenliegenden Steckerstift mit einem sich
transversal nach innen erstreckenden Kontaktfinger kontaktieren,
der länger
als ihr entgegengesetzter, sich transversal nach außen erstreckender Fingerabschnitt
ist, dessen Ende die Innenfläche
der äußeren Buchse
kontaktiert. Auf diese Weise werden mit ein und demselben Lamellenelement
durch dessen unterschiedlich langen, aber geradlinig durchgängigen Fingerabschnitte
unterschiedliche Federwirkungen bezogen auf die steckerstiftseitige
und buchsenseitige Kontaktierung bewirkt. Dabei ist jedoch eine
etwaige Verbiegebewegung der beiden unterschiedlich langen Kontaktfinger
der jeweiligen Lamelle auf dieselbe Biegeebene beschränkt. Auch kann
die aufbringbare Kontaktkraft bei derartig geradlinig geformten
Kontaktfingern zu gering sein.
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Unter
manchen praktischen Gegebenheiten kann also die Anpresskraft, die
durch die axialen Längslamellen
derartiger elektrischer Kontaktierungselemente auf den innen zentral
angeordneten Steckerstift oder auf die außen konzentrisch angeordnete
Buchse ausgeübt
wird, für
eine dauerhafte und zuverlässige
elektrische Kontaktierung unzureichend sein. Dies ist insbesondere
kritisch, wenn Stecker mit verschiedenen Außendurchmessern in dieselbe
Buchse eingesteckt werden, der jeweilig einzuführende Steckerstift entlang
seiner axialen Längserstreckung
Außendurchmesserschwankungen,
oder sonstige Unregelmäßigkeiten
bzw. Inhomogenitäten, wie
z.B. abgelagerte Schmutzpartikel, Grate, lokale Materialakkumulationen
durch elektrische Überschläge, Rillen,
usw. aufweist. Noch kritischer wäre der
Einsatz solcher elektrischer Kontaktierungselemente in hochstrombelastbaren
Verbindungsvorrichtungen bei vibrierenden oder schwingenden Feldanwendungen,
wie z.B. in Transformatorstationen, Umspannwerken oder Hochspannungsfreileitungen. Weiterhin
können
mit Hilfe der starren, nach außen oder
innen abstehenden Vorsprünge
dieser bekannten Kontaktierungselemente Durchmesserschwankungen
oder sonstige Inhomogenitäten
am Außenumfang
des jeweiligen Steckerstifts oder der äußeren Buchse ggf. nur unzureichend
oder gar nicht ausgeglichen werden.
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Aus
der US-Patentschrift
US 4,120,557 ist ein
elektrischer Stecker bekannt, der als Kontaktelement einen geschlitzten
Verbindungsstreifen aufweist. Der Verbindungsstreifen ist in Form
einer Hülse
ausgebildet, die in Längsrichtung
Schlitze aufweist. Zwischen den Schlitzen sind Verbindungsstege
ausgebildet, deren Seitenkanten je nach Anwendungsform nach Innen
oder nach Außen
gebogen sind.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 27
02 040 ist ein elektrisches Verbindungsteil bekannt, das
zwei entgegengesetzte Enden aufweist, zwischen denen sich erstreckende
Lamellen angeordnet sind. Die Lamellen sind in einem Rohr hülsenförmig angeordnet,
wobei die Längsrichtung
der Lamellen parallel zur Längsrichtung
des Rohres ausgebildet ist. Die Lamellen sind gegenüber der
Längsrichtung
des Rohres in einem festgelegten Winkel geneigt ausgebildet, so
dass sich ein Seitenrand nach außen und der zweite Seitenrand
der Lamelle nach innen in Richtung der Mitte des Rohres erstreckt.
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Aus
der Offenlegungsschrift
DE
42 42 972 A1 ist ein elektrischer Steckverbinder bekannt,
der ein elektrisches Kontaktelement aufweist, dass in Form eines
Lamellenkäfigs
ausgebildet ist. Der Lamellenkäfig
weist im Wesentlichen eine Zylinderform auf, wobei die Lamellen
in der Längsachse
der Zylinderform angeordnet sind und nach innen ragendende Kontaktlappen
aufweist. Die Kontaktlappen sind parallel zur Längsachse des Hülsenkörpers ausgebildet und
zur elektrischen Kontaktierung eines zugeordneten Steckkontaktes
vorgesehen.
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Aus
der Europäischen
Patentanmeldung
EP 1
119 077 A1 ist ein Kontaktelement zum elektrischen Verbinden
zweier Kontaktstücke
bekannt, wobei das Kontaktelement ein Kontaktierungselement mit
einem inneren Stromleitelement und einem äußeren Stromleitelement aufweist.
Das Kontaktierungselement ist mit einer Vielzahl von ersten Federelementen
zur elektrischen Fehlpunktkontaktierung zwischen dem inneren Stromleiterelement
und dem äußeren Stromleiterelement
versehen. An dem jeweils ersten Federelement ist ein zweites Federelement vorgesehen,
das im Wesentlichen bogenförmig
ausgebildet ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung mit
mindestens einem Kontaktierungselement bereitzustellen, das unter
einer Vielzahl praktischer Gegebenheiten eine zuverlässige und
dauerhafte Vielpunktkontaktierung zwischen einem inneren und einem äußeren Stromleitelement
bei gleichzeitiger Selbstsicherung bezüglich seiner axialen Lage sowie Position
in Umfangsrichtung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer hochstrombelastbaren Verbindungsvorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass am jeweiligen ersten
Federelement zusätzlich
min destens ein zweites Federelement vorgesehen ist, das im Wesentlichen
bogenförmig
ausgebildet ist. Zudem ist das jeweilige zweite Federelement im
Wesentlichen in der Mitte der longitudinalen Längserstreckung seines zugehörigen ersten
Federelementes angebracht. Weiterhin ist das jeweilige zweite Federelement
transversal zur longitudinalen Längserstreckung
seines zugehörigen
ersten Federelementes bogenförmig
gekrümmt
ausgebildet.
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Dadurch,
dass das elektrische Kontaktierungselement eine Vielzahl von ersten
Federelementen und an diesen jeweils mindestens ein zweites Federelement
aufweist, das im wesentlichen bogenförmig ausgebildet ist, kann
das innere und/oder äußere Stromleitelement
mit verbesserter Federkraft bzw. Anpresskraft kontaktiert werden.
Durch das bogenförmige,
zweite Federelement lässt
sich unmittelbar, d.h. direkt dort, wo dieses zweite Federelement
in einer Berührungs-
bzw. Kontaktzone das innere oder äußere Stromleitelement kontaktiert,
in gezielter Weise und somit definiert eine bestimmte lokale Anpresskraft
aktiv aufbringen. Selbst dann, wenn die Kontaktfläche des
inneren oder äußeren Stromleitelements unregelmäßig, d.h.
nicht plan, sondern z.B. mit Graten, Rillen, Durchmesserschwankungen
oder sonstigen Inhomogenitäten
bzw. Unregelmäßigkeiten
beaufschlagt ist, kann eine Beibehaltung der ursprünglichen
axialen Lage und Umfangsposition des jeweiligen zweiten Federelements
hinsichtlich seiner Kontaktzone am inneren und/oder äußeren Stromleitelement
weitgehend sichergestellt werden. Relativbewegungen des elektrischen
Kontaktierungselements insgesamt bezüglich seiner axialen Lage sowie
Umfangsposition relativ zu dem inneren und/oder äußeren Stromleitelement sind
somit weitgehend vermieden. Auf diese Weise ist eine dauerhafte
Vielpunktkontaktierung über
die Kontaktzonen der zweiten Federelemente an den Kontaktflächen des
inneren und/oder äußeren Stromleitelements
in zuverlässiger Weise
bei gleichzeitiger Selbstsicherung erreicht. Auf grund der Doppelstruktur
aus den ersten Federelementen mit den daran zusätzlich angekoppelten, zugehörigen zweiten
Federelementen lässt
sich unter einer Vielzahl von praktischen Gegebenheiten in definierter
Weise eine definierte Federkraft bzw. Anpresskraft an den jeweilig
vorgesehenen Kontaktierungsorten lokal präzise ausprägen. Diese setzt sich aus der
durch das jeweilige erste Federelement aufgeprägten Kontaktkraft sowie durch
die Eigenfederkraft des daran angekoppelten zweiten Federelements
zusammen. Durch die bogenförmige
Gestalt des zweiten Federelements ist dieses federnd beweglich und
lässt sich
deshalb unter Eigenfederspannung an die Außenkontur der Kontaktfläche des
inneren oder äußeren Stromleitelements
am jeweilig vorgegebenen Kontaktort flexibel anpassen, so dass dort
ein weitgehend konturkonformer, flächiger Andrucksitz des jeweiligen
zweiten Federelements erreichbar ist. Durch die zweiten Federelemente
lassen sich somit Unregelmäßigkeiten
wie z.B. lokale Erhebungen oder Vertiefungen auf der Kontaktfläche des inneren
und/oder äußeren Stromleitelements
bei gleichzeitigem Erhalt einer ausreichenden Anpresskraft verbessert
ausgleichen. Auf diese Weise ist das zweigliedrige Gebilde aus ersten
und zweiten Federelementen des erfindungsgemäßen Kontaktierungselements
auch unempfindlicher (als die bekannten, starr ausgebildeten Kontaktierungselemente
nach dem Stand der Technik) gegenüber Vibrationen oder Schwingungen.
Da stets an den vorgegebenen Kontaktzonen der zweiten Federelemente
eine elektrische Kontaktierung bei gleichzeitiger Lagesicherung in
axialer und in Umfangsrichtung gewährleistet ist, sind lokale
Stromeinschnürungen
und damit einhergehende unzulässig
hohe lokale Stromspitzen, die z.B. zu unerwünschten Materialverschweißungen führen könnten, weitgehend
vermieden. Auch der Bildung von Spalten oder Freiräumen im
Bereich der Kontaktzonen bzw. Aufliegeflächen der zweiten Federelemente
an der Kontaktfläche
des inneren und/oder äußeren Stromleitelements
ist entgegengewirkt, so dass auch etwaige unerwünschte Stromüberschläge und damit
einhergehende Coronabildungen weitgehend vermieden sind. Dadurch
lässt sich der
Verschleiß der
Bauteile der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
erheblich reduzieren. Da sich die bogenförmigen, zweiten Federelemente
unter Federspannung flächig
an die jeweilige Außenkontur
der Kontaktfläche
des inneren oder äußeren Stromleitelements
anformen und somit anschmiegen lassen, ist auch ein unerwünschter
Abrieb an den Kontaktoberflächen
des inneren Stromleitelements, des äußeren Stromleitelements sowie
des jeweiligen zweiten Federelements selbst weitgehend vermieden.
Demgegenüber
könnten
die starren, spitzförmigen,
stirnseitigen Enden der radial abstehenden Vorsprünge der
Lamellen bei den Kontaktelementen nach dem bekannten Stand der Technik
gegebenenfalls unerwünschte
Abriebpartikel oder Kratzer auf den Kontaktflächen des inneren oder äußeren Stromleitelements
verursachen, was zu Funktionsbeeinträchtigungen der Verbindungsvorrichtung,
wie z.B. zu unkontrollierten Strompfaden oder zu unzulässigen Stromeinschnürungen,
führen
könnte.
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Die
Erfindung betrifft auch ein hochstrombelastbares Kontaktierungselement
mit einer Vielzahl von ersten Federelementen zur elektrischen Vielpunktkontaktierung
zwischen einem inneren Stromleitelement und einem äußeren Stromleitelement
einer hochstrombelastbaren Verbindungsvorrichtung, welches dadurch
gekennzeichnet ist, dass am jeweiligen ersten Federelement zusätzlich mindestens
ein zweites Federelement vorgesehen ist, das im wesentlichen bogenförmig ausgebildet
ist. Zudem ist das jeweilige zweite Federelement im Wesentlichen in
der Mitte der longitudinalen Längserstreckung
seines zugehörigen
ersten Federelementes angebracht. Weiterhin ist das jeweilige zweite
Federelement transversal zur longitudinalen Längserstreckung seines zugehörigen ersten
Federelementes bogenförmig
gekrümmt
ausgebildet.
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Sonstige
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Die
Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von
Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 in schematischer Darstellung
ein erstes, planes Stanzband, aus dem als erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Kontaktierungselements
ein ringförmiges
Kontaktierungselement für
die zylinderförmige,
hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung nach 6 formbar ist,
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2 in schematischer Darstellung
ein zweites, planes Stanzband, aus dem ein zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Kontaktierungselements
formbar ist,
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3 das erste Stanzband von 1 nach einem ersten Biege-
bzw. Umformprozess seiner ersten Federelemente und deren zugehörigen zweiten Federelemente
in einer gegenüber 1 um 90° herausgeklappten Bildebene,
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4, 5 jeweils das zweite Stanzband von 2 nach zwei verschiedenen
Biege- bzw. Umformprozessen seiner ersten Federelemente sowie deren
zugehörigen
zweiten Federelemente in einer gegenüber 2 um 90° herausgeklappten Bildebene,
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6 schematisch in perspektivischer
Darstellung ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen hochstrombelastbaren
Verbindungsvorrichtung mit einem zylinderförmigen Kontaktierungselement,
das durch Umformen aus dem Stanzband gemäß den 1 und 3 hergestellt
und in die äußere Hülse der
Verbindungsvorrichtung eingebaut worden ist,
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7 in schematischer Querschnittsdarstellung
einen Teilausschnitt der hochstrombelastbaren Verbindungsvorrichtung
von 6 mit der eingebauten,
ersten Variante des elektrischen Kontaktierungselements entsprechend
den 1 und 3, und
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8 in schematischer Querschnittsdarstellung
einen Teilausschnitt der hochstrombelastbaren Verbindungsvorrichtung
von 6 mit der eingebauten,
zweiten Variante des elektrischen Kontaktierungselements entsprechend
den 2 und 4 bzw. 5.
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Elemente
mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 mit 8 jeweils
mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in schematischer
Darstellung eine Teilfläche
eines planflächig
ausgelegten, ersten Stanzbandes 32, aus dem eine erste
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen elektrischen
Kontaktierungselements mit einer im wesentlichen hülsenförmigen Grundstruktur
geformt wird. In der 6 ist dieses
fertig umgeformte, elektrische Kontaktierungselement in einer perspektivischen
Explosionszeichnung ausschnittsweise im Inneren einer hochstrombelastbaren
Verbindungsvorrichtung 1 dargestellt. Es dient dort zur
elektrischen Vielpunktkontaktierung zwischen einem inneren Stromleitelement 17 und
einem äußeren Stromleitelement 16 der
hochstrombelastbaren Verbindungsvorrichtung 1. Dabei ist
hier im Ausführungsbeispiel
von 6 das äußere Stromleitelement 16 als
Buchse oder Hohlzylinder ausgebildet. Als inneres Stromleitelement 17 ist
ein Steckerzapfen oder Steckerzylinder vorgesehen. Der Innenraum
des buchsenförmigen, äußeren Stromleitelements 16 ist
im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet,
d.h. es weist eine im Wesentlichen kreiszylinderförmige innere,
elektrische Kontaktierungsfläche 8 auf.
In diesen Zylindermantel des äußeren Stromleitelements 16 von 6 ist das hülsenförmige Kontaktierungselement 2 als
ringförmige,
insbesondere kreisringförmige,
Zwischenlage weitgehend passgenau eingebracht. Dazu weist seine
hülsenförmige Käfigstruktur
eine kreiszylinderförmige
Grundstruktur auf, deren Außendurchmesser
im Wesentlichen dem Innendurchmesser des buchsenartigen, äußeren Stromleitelements 16 entspricht.
Das steckerartige, innere Stromleitelement 17 ist ebenfalls im
Wesentlichen kreiszylinderförmig
ausgebildet. Sein Zylinderaußenmantel
mit der äußeren Kontaktierungsfläche 18 ist
derart gewählt,
dass es möglichst
passgenau in das Innere der hülsenförmigen Käfigstruktur
des Kontaktierungselements 2 einsteckbar ist. Insgesamt
betrachtet weist somit die hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung 1 im zusammengebauten
Zustand ihrer drei Hauptkomponenten 16, 2, 17 eine
weitgehend rotationssymmetrische sowie konzentrische Geometrieform
auf. Ihre Zentralachse ist in der 6 strichpunktiert
eingezeichnet und mit 31 bezeichnet. Das innere Stromleitelement 17 ist
also in die hülsenförmige Käfigstruktur des
Kontaktierungselements 2 eingesteckbar, das in den Zylindermantel
des äußeren Stromleitelements 16 einbringbar
ist.
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Zur
besseren Veranschaulichung und Erläuterung der räumlichen
Geometrieverhältnisse
zwischen dem inneren Stromleitelement 17, dem äußeren Stromleitelement 16 sowie
dem dazwischen angeordneten Kontaktierungselement 2 ist
in der 6 zusätzlich ein
räumliches
Bezugsachsensystem zur Festlegung von Richtungen eingezeichnet.
Sein Ursprung 70 liegt dabei auf einem Punkt der Zentralachse 31.
Entlang seiner Ordinaten ist mit einem Pfeil 22 parallel
zur Zentralachse 31 eine axiale bzw. longitudinale Richtung
definiert. Entlang seiner Abszisse ist mit einem Pfeil 21 eine
transversale Richtung definiert, die orthogonal zur axialen Richtung 22 ist.
Die longitudinale Richtung 22 und die transversale Richtung 21 definieren
dabei ein kartesisches Koordinatensystem für die ursprünglich plane Lageebene des
Stanzbandes 32 von 1.
Der dritte Richtungspfeil 20 des Bezugssystems von 6 kennzeichnet schließlich eine
radiale Richtung innerhalb der rotationssymmetrischen Anordnung
der hochstrombelastbaren Verbindungsvorrichtung 1 von 6 mit Bezug auf die Zentralachse 31.
Zusätzlich ist
in der 6 strichpunktiert
eine Normalenebene 19 bezüglich der Longitudinalrichtung 22 strichpunktiert
schraffiert angedeutet. Dies ist diejenige Lageebene, zu deren Fläche die
Longitudinalrichtung 22 senkrecht bzw. orthogonal verläuft.
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Um
nun bei Hochstrombelastungen sicherzustellen, dass zwischen der
Kontaktfläche 8 des buchsenartigen,
konzentrisch außen
angeordneten Stromleitelements 16 und der Kontaktfläche 18 des steckerartigen,
zentral inneren Stromleitelements 17 eine Vielzahl von
räumlich
verteilten Stromübergangspfaden
in definierter Weise vorgegeben ist und auch beibehalten wird, weist
das hülsenförmige Kontaktierungselement 2 eine
Vielzahl von Kontaktstellen bzw. Berührungszonen verteilt in axialer
Richtung 22 und bezogen auf die Zentralachse 31 in
Umfangsrichtung 7 zur Kontaktfläche 8 des äußeren Stromleitelements 16 sowie
zur Kontaktfläche 18 des
inneren Stromleitelements 17 auf. Um dabei Fehlkontaktierungen
und damit einhergehende, unzulässige Stromüberbelastungen
durch zu starke Stromkonzentrationen auf zu wenige Stromübergangspfade sowie
etwaige Spannungsüberschläge über Spaltfreiräume bei
etwaigen Fehlkontaktierungsstellen weitgehend zu vermeiden, ist
das Kontaktierungselement 2 derart ausgebildet, dass es
möglichst
ortsfest in dem buchsenartigen äußeren Stromleitelement 16 festsitzt
sowie das steckerartige, innere Stromleitelement 17 in
ihm lagegesichert untergebracht ist. Mit anderen Worten heißt das,
dass mit Hilfe des Kontaktierungselements 2 derart in axialer
Richtung 22 und in radialer Richtung 20 auf das äußere Stromleitelement 16 und
das innere Stromleitelement 17 eine federnde Spannwirkung
bzw. Klemmwirkung aufbringbar ist, dass Relativbewegungen in longitudinaler bzw.
axialer Richtung 22 sowie in radialer Richtung 20 zwischen
dem Kontaktierungselement 2, dem äußeren Stromleitelement 16,
und dem inneren Stromleitelement 17 weitgehend vermieden
sind. Dazu weist das Kontaktierungselement im Einzelnen folgenden
vorteilhaften, konstruktiven Aufbau auf:
Zwischen zwei kreisringförmig gebogenen
Trägerelementen 9, 10,
die im Höhenabstand 23 in
longitudinaler Richtung 22 betrachtet versetzt zueinander
angeordnet sind, erstrecken sich im wesentlichen longitudinal verlaufende
erste Federelemente wie z.B. 24, 26, 28 die
in Umfangsrichtung 7 betrachtet, weitgehend in äquidistanten
Querabständen 12 aufeinander
folgen. Je zwei in Umfangsrichtung benachbarte erste Federelemente
wie z.B. 24, 26 weisen somit einen Freiraum bzw.
Quer spalt zwischen sich auf. Diese ersten Federelemente wie z.B. 24, 26 sind
jeweils als eine bogenförmige
Rippe ausgebildet, die sich im wesentlichen in longitudinaler Richtung 22 entlang der
axialen Längserstreckung
der Kontaktflächen 18, 8 des
inneren und äußeren Stromleitelements 17, 16 erstreckt.
Jede dieser bogenförmigen
Rippen ist an ihrem oberen stirnseitigen Ende am oberen, gemeinsamen
Trägerelement 9 sowie
an ihrem unteren stirnseitigen Ende am unteren, gemeinsamen Trägerelement 10 fixiert
bzw. fest angebracht. Insbesondere ist sie aus dem selben Stanzband
wie die Trägerelemente 32 herausgestanzt,
d.h. insgesamt betrachtet ist das Kontaktierungselement 2 einstückig ausgebildet.
Um nun in radialer Richtung 20 auf die Kontaktfläche 18 des
inneren Stromleitelements 17 zu eine radiale Anpresskraft
bzw. Federkraft ausüben
zu können,
sind die rippenförmigen,
ersten Federelemente in radialer Richtung 20 auf die Kontaktfläche 18 zu
betrachtet, konvex gekrümmt,
d.h. sie weisen in radialer Richtung zur Zentralachse 31 hin
eine Krümmung
bzw. Biegung auf. Wird der Innendurchmesser am Scheitelpunkt dieser
konvex gekrümmten ersten
Federelemente kleiner als der Außendurchmesser des steckerförmigen,
inneren Stromleitelements 17 gewählt, so wird auf dessen Kontaktfläche 18 eine
radiale Anpresskraft bzw. Federkraft nach innen hin aufgeprägt und somit
das eingesteckte innere Stromleitelement 17 in axialer
sowie in Umfangsrichtung in Position gehalten, d.h. federnd festgeklemmt
bzw. fixiert. Die Auflagezonen, an denen die nach innen gebogenen
Rippen der ersten Federelemente, wie z.B. 24, 26,
die Kontaktfläche 18 des
inneren Stromleitelements 17 berühren bzw. kontaktieren, liegen
dabei im Bereich der Mitte ihrer longitudinalen bzw. axialen Längserstreckung 23 und
damit im Bereich des jeweiligen Scheitelpunkts ihrer bogenförmigen Form.
Eine verstärkte
und bleibende Federwirkung auch im Dauereinsatz lässt sich
für das jeweilige
erste Federelement wie z.B. 24 dadurch erzielen, dass es
im Bereich seiner beiden Endabschnitte eine Gegenbiegung radial
nach außen aufweist.
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Insgesamt
betrachtet weist somit das jeweilige erste Federelement in erster
Näherung
die Geometrieform eines Jagdbogens auf. Mit Hilfe eines derartig
geformten, ersten Federelements, wie z.B. 24, kann jedoch
lediglich entlang einem mittigen Longitudinalabschnitt, wie z.B. 13 des
radial nach innen gewölbten
Rippenabschnitts eine radiale Anpresskraft auf das innere Stromleitelement 17 aufgebracht
werden. Um nun zusätzlich
zu dieser sich in longitudinaler Richtung erstreckenden linienförmigen Federkraftzone
wie z.B. 13 jedes ersten Federelements, wie z.B. 24,
eine quer bzw. transversal dazu verlaufende, zweite Kraftaufprägezone bereitzustellen,
ist an jedem ersten Federelement wie z.B. 24 zusätzlich mindestens
ein zugehöriges
zweites Federelement, wie z.B. 25, vorgesehen, das im Wesentlichen
bogenförmig
ausgebildet ist. Das jeweilige zweite Federelement, wie z.B. 25,
verläuft
dabei transversal zur longitudinalen Längserstreckung 23 seines
zugehörigen
ersten Federelements, wie z.B. 24, bogenförmig gekrümmt. Die
zweiten Federelemente sind dabei ebenfalls radial nach innen auf
die Kontaktfläche 18 des
inneren Stromleitelements 17 zu konvex gekrümmt. Auf
diese Weise bewirkt das jeweilige zweite Federelement wie z.B. 25 entlang
einer zweiten Kraftzone wie z.B. AP2, die von der ersten Kraftzone wie
z.B. 13 ihres zugehörigen
ersten Federelements wie z.B. 24 verschieden ist, eine
zusätzliche,
radial nach innen wirkende Anpress- bzw. Federkraft. Das jeweilige
zweite Federelement ist dabei im Ausführungsbeispiel von 6 jeweils im wesentlichen
in der Mitte der longitudinalen Längserstreckung 23 des jeweiligen
zugehörigen,
ersten Federelements an diesem angebracht. Auf diese Weise ist eine Überschneidung
bzw. Überlagerung
der zueinander quer verlaufenden Kraftzonen, wie z.B. 13, 30,
der jeweilig zusammengesetzten Strebe aus einem ersten Federelement,
wie z.B. 24, und einem daran angebrachten, zugehörigen zweiten
Federelement, z.B. 25, bewirkt. Im Ausführungsbeispiel von 6 sind die zweiten Federelemente
wie z.B. 25 jeweils schalenförmig ausgebildet, um eine vergrößerte Auflagefläche zum
möglichst
glatten Anlegen an der Kontaktfläche 18 des
inneren Stromleitelements 17 bereitzustellen. Insbesondere
ist das jeweilige zweite Federelement in der Normalenebene 19 entlang
einem partiellen Kreisabschnitt gebogen bzw. eingerollt. Das jeweilige
zweite Federelement, wie z.B. 25, steht dabei in dieser
Normalenebene 19 entlang diesem Kreisbogenabschnitt quer
zur longitudinalen Längserstreckung
seines zugehörigen
ersten Federelements, wie z.B. 24, frei ab, d.h. es bildet
einen transversal abstehenden Vorsprung wie z.B. 61 (siehe 3). Allgemein ausgedrückt verläuft also
das jeweilige zweite Federelement im Wesentlichen in der Normalenebene
bezüglich
der Longitudinalrichtung seines zugehörigen ersten Federelements
quer zu dessen longitudinaler Längserstreckung
bogenförmig.
Es weist dabei zur federnden elektrischen Kontaktierung der Kontaktfläche des
inneren und/oder äußeren Stromleitelements
in der Normalenebene bezüglich
der Longitudinalrichtung seines zugehörigen ersten Federelements
betrachtet als Querschnittsgeometrieform vorzugsweise eine partiell kreisförmig gerollte
Kontaktfläche
wie z.B. AP2 auf.
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Dadurch,
dass zusätzlich
zur longitudinal verlaufenden Kontaktierungszone des jeweiligen, ersten
Federelements, eine quer, insbesondere orthogonal, dazu verlaufende
zweite Kontaktierungszone durch das zugehörige, zweite Federelement bereitgestellt
ist, wird insgesamt eine vergrößerte Auflagefläche an der
Kontaktfläche 18 des
inneren Stromleitelements 17 gegenüber dem Fall bereitgestellt, dass
lediglich ein longitudinal verlaufendes erstes Federelement vorgesehen
ist. Gleichzeitig wird auch die Eigensteifigkeit und damit Druckbelastbarkeit
der Gesamtkonstruktion des Kontaktierungselements 2 erhöht, da federnd
Gegendruckkräfte,
die durch das eingesteckte, innere Stromleitelement 17 ausgeübt werden,
sowohl in longitudinaler Richtung 22 als auch quer dazu,
insbe sondere in Umfangsrichtung 7, verteilt aufgenommen
werden können.
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Allgemein
ausgedrückt
kann also dadurch, dass das elektrische Kontaktierungselement eine Vielzahl
von ersten Federelementen und an diesen jeweils mindestens ein zweites
Federelement aufweist, das im wesentlichen bogenförmig ausgebildet ist,
das innere und/oder äußere Stromleitelement
mit verbesserter Federkraft bzw. Anpresskraft kontaktiert werden.
Durch das bogenförmige,
zweite Federelement lässt
sich unmittelbar, d.h. direkt dort, wo dieses zweite Federelement
in einer Berührungs-
bzw. Kontaktzone das innere oder äußere Stromleitelement kontaktiert,
in gezielter Weise und somit definiert eine bestimmte lokale Anpresskraft
aktiv aufbringen. Selbst dann, wenn die Kontaktfläche des
inneren oder äußeren Stromleitelements
unregelmäßig, d.h. nicht
plan, sondern z.B. mit Graten, Rillen, Durchmesserschwankungen oder
sonstigen Inhomogenitäten
bzw. Unregelmäßigkeiten
beaufschlagt ist, kann eine Beibehaltung der ursprünglichen
axialen Lage und Umfangsposition des jeweiligen zweiten Federelements
hinsichtlich seiner Kontaktzone am inneren und/oder äußeren Stromleitelement
weitgehend sichergestellt werden. Relativbewegungen des elektrischen
Kontaktierungselements insgesamt bezüglich seiner axialen Lage sowie
Umfangsposition relativ zu dem inneren und/oder äußeren Stromleitelement sind
somit weitgehend vermieden. Auf diese Weise ist eine dauerhafte
Vielpunktkontaktierung über
die Kontaktzonen der zweiten Federelemente an den Kontaktflächen des
inneren und/oder äußeren Stromleitelements
in zuverlässiger
Weise bei gleichzeitiger Selbstsicherung erreicht. Aufgrund der
Doppelstruktur aus den ersten Federelementen mit den daran zusätzlich angekoppelten,
zugehörigen
zweiten Federelementen lässt
sich unter einer Vielzahl von praktischen Gegebenheiten in definierter
Weise eine definierte Federkraft bzw. Anpresskraft an den jeweilig
vorgesehenen Kontaktierungsorten lokal präzise ausprägen.
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Diese
setzt sich aus der durch das jeweilige erste Federelement aufgeprägten Kontaktkraft
sowie durch die Eigenfederkraft des daran angekoppelten zweiten
Federelements zusammen. Durch die bogenförmige Gestalt des zweiten Federelements
ist dieses federnd beweglich und lässt sich deshalb unter Eigenfederspannung
an die Außenkontur
der Kontaktfläche
des inneren oder äußeren Stromleitelements
am jeweilig vorgegebenen Kontaktort flexibel anpassen, so dass dort
ein weitgehend konturkonformer, flächiger Andrucksitz des jeweiligen
zweiten Federelements erreichbar ist. Dazu kann es ggf. vorteilhaft
sein, wenn die Federsteifigkeit des jeweiligen zweiten Federelements
kleiner als die Federsteifigkeit seines zugehörigen ersten Federelements
gewählt
ist.
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Durch
die zweiten Federelemente lassen sich somit Unregelmäßigkeiten
wie z.B. lokale Erhebungen oder Vertiefungen auf der Kontaktfläche des inneren
und/oder äußeren Stromleitelements
bei gleichzeitigem Erhalt einer ausreichenden Anpresskraft verbessert
ausgleichen. Auf diese Weise ist das mehrfederelementgliedrige,
hier im Ausführungsbeispiel
von 6 zweigliedrige,
Gebilde aus ersten und zweiten Federelementen des erfindungsgemäßen Kontaktierungselements
auch unempfindlicher gegenüber
Vibrationen oder Schwingungen. Da stets an den vorgegebenen Kontaktzonen
der zweiten Federelemente eine elektrische Kontaktierung bei gleichzeitiger
Lagesicherung in axialer und in Umfangsrichtung gewährleistet
ist, sind lokale Stromeinschnürungen
und damit einhergehende unzulässig hohe
lokale Stromspitzen, die insbesondere z.B. zu unerwünschten
Materialverschweißungen
führen könnten, weitgehend
vermieden. Auch der Bildung von Spalten oder Freiräumen im
Bereich der Kontaktzonen bzw. Aufliegeflächen der zweiten Federelemente
an der Kontaktfläche
des inneren und/oder äußeren Stromleitelements
ist entgegengewirkt, so dass auch etwaige unerwünschte Stromüberschläge und damit
einhergehende Coronabildungen weitgehend vermieden sind. Dadurch
lässt sich
der Ver schleiß der
Bauteile der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
erheblich reduzieren. Da sich die bogenförmigen, zweiten Federelemente
unter Federspannung flächig
an die jeweilige Außenkontur
der Kontaktfläche
des inneren oder äußeren Stromleitelements
anformen und somit anschmiegen lassen, ist auch ein unerwünschter
Abrieb an den Kontaktoberflächen
des inneren Stromleitelements, des äußeren Stromleitelements sowie
des jeweiligen zweiten Federelements selbst weitgehend vermieden.
-
Vorzugsweise
verläuft
das jeweilige zweite Federelement transversal zur longitudinalen
Längserstreckung
seines zugehörigen
ersten Federelements bogenförmig
gekrümmt.
Dadurch lässt
sich zusätzlich
zur ersten Kraftlinie oder -ebene des ersten Federelements eine
zweite Kraftlinie oder -ebene erzeugen, d.h. die Federkräfte der
jeweiligen ersten sowie zugehörigen
zweiten Federelements lassen sich in mindestens zwei Hauptrichtungen,
d.h. mehrdimensional verteilt, aufbringen. Insbesondere verläuft dazu
das jeweilige zweite Federelement im wesentlichen in der Normalenebene
bezüglich
der Longitudinalrichtung seines zugehörigen ersten Federelements
quer zu dessen longitudinaler Längserstreckung
bogenförmig.
-
Zweckmäßigerweise
ist mindestens eine erste Teilmenge der ersten Federelemente zur
elektrischen Kontaktierung ihrer zugehörigen zweiten Federelemente
mit der Kontaktfläche
des inneren Stromleitelements in Richtung auf diese zu betrachtet
konvex gekrümmt.
Zusätzlich
oder unabhängig hiervon
kann es zweckmäßig sein,
dass mindestens ein zweite Teilmenge der ersten Federelemente zur elektrischen
Kontaktierung ihrer zugehörigen
zweiten Federelemente mit der Kontaktfläche des äußeren Stromleitelements in
Richtung auf diese zu betrachtet konvex gekrümmt ist.
-
Vorzugsweise
sind die zweiten Federelemente an mindestens einer Teilmenge ihrer
zugehörigen
ersten Federelemente zur elektrischen Kontaktierung mit der Kontaktfläche des
inneren Stromleitelements in Richtung auf diese zu ebenfalls konvex gekrümmt. Zusätzlich oder
unabhängig
hiervon kann es zweckmäßig sein,
dass die zweiten Federelemente an mindestens einer Teilmenge ihrer
zugehörigen ersten
Federelemente auch zur elektrischen Kontaktierung mit der Kontaktfläche des äußeren Stromleitelements
in Richtung auf diese zu konvex gekrümmt sind.
-
Für das Kontaktierungselement,
das äußere und
innere Stromleitelement eignen sich vielfältige, elektrisch leitfähige Materialien,
wie z.B. Kupferbleche.
-
Zur
elektrischen und mechanischen Kontaktierung der inneren Kontaktfläche 8 des äußeren Stromleitelements 16 weist
das Kontaktelement 2 an seinem oberen ringförmigen Trägerelement 9 und
an seinem unteren ringförmigen
Trägerelement 10 in Umfangsrichtung
versetzt angeordnete, zugehörige äußere Federelemente 15 bzw. 14 auf.
Diese Federelemente 15 bzw. 14 sind in erster
Näherung
als U-förmige
Außenlaschen
an die Trägerelemente 9 bzw. 10 angeformt,
die in Umfangsrichtung betrachtet in vorgebbaren Querabständen zueinander
aufeinanderfolgen. Die außenliegenden
Schenkel dieser U-profilförmigen, äußeren Federelemente 15 bzw. 14 ist
dabei nach außen
in Richtung auf die Kontaktfläche 18 zu,
insbesondere in radialer Richtung 20, vorgebogen bzw. abgespreizt,
so dass sich radial nach innen auf das Kontaktelement 2 zu
eine entsprechende radial wirkende Federanpresskraft aufbaut.
-
Zusätzlich weist
das Kontaktierungselement 2 im Bereich der Oberseite seines
oberen Trägerelements 9 nach
außen
in Richtung auf das äußere Stromleitelement 16 abweisende äußere Klemmelemente 5 auf,
die der axialen Lagesicherung des Kontaktierungselements 2 in
dem buchsenförmigen, äußeren Stromleitelement 16 dienen.
Diese äußeren Klemmelemente 5 sind
dabei in Umfangsrichtung mit vorzugsweise etwa demselben tabstand 12 zueinander
versetzt angeordnet.
-
Weiterhin
sind am Innenrand des oberen Trägerelements 9 in
den Spaltfreiräumen
zwischen den in Umfangsrichtung aufeinander folgenden ersten Federelementen
Laschen 11 gegen Verkanten des Kontaktierungselements 2 bei
dessen Einführung
in das äußere Stromleitelement 16 vorgesehen. Diese
Laschen 11 gegen Verkanten stehen dabei in longitudinaler
Richtung auf das untere Trägerelement 10 hin
ab und sind gleichzeitig nach außen hin in Richtung auf das äußere Stromleitelement 16 zu
gebogen. Pro Lücke
zwischen je zwei aufeinanderfolgenden ersten Federelementen ist
dabei jeweils eine einzelne Lasche gegen Verkanten angebracht.
-
Gegebenenfalls
kann es auch zweckmäßig sein,
zusätzlich
die äußeren Federelemente 15, 14 an
den Außenseiten
des oberen ringförmigen
Trägerelements 9 und
des unteren ringförmigen
Trägerelements 10 in
entsprechenden Hinterschneidungen oder Vertiefungen durch Verrasten
oder Verklemmen zu arretieren. Diese Rastmittel sind der zeichnerischen Übersichtlichkeit
halber in 6 weggelassen worden.
Durch Verdrehen des Kontaktierungselements 2 um die Zentralachse 31 z.B.
beim Einstecken des inneren Stromleitelements 17 kann die Klemmkraftwirkung
des Kontaktierungselements in Richtung auf das innere Stromleitelement 17 und
das äußere Stromleitelement 16 aufgrund
der dabei bewirkten Torsion gegebenenfalls noch weiter forciert bzw.
gesteigert werden.
-
Im
plan ausgerollten Zustand des elektrischen Kontaktierungselements 2 von 1 sind dabei die ersten
Federelemente in der Normalenebene 19 ihrer Longitudinalrichtung 22 ursprünglich quer, insbesondere
senkrecht, zur Transversalerstreckung 21 ihrer Trägerelemente 9, 10 angeordnet.
Allgemein ausgedrückt
verlaufen die ersten Federelemente in der Normalenebene 19 bezüglich ihrer
Longitudinalrichtung 22 betrachtet quer zur Transversalerstreckung 21 ihrer
Trägerelemente.
-
Um
die kreiszylinderförmige
Käfigstruktur des
Kontaktierungselements 2 von 6 zu
erhalten, werden die longitudinalen, ersten Federelemente, wie z.B. 24, 26 in 1, in einem ersten Umformschritt
ausgehend vom planflächigen
Stanzband 32 von 1 in
radialer Richtung gegenüber
ihren in transversaler Richtung 21 verlaufenden, gemeinsamen
Trägerelementen 9, 10 verdreht.
In der Normalenebene 19, d.h. in einer zu 1 um 90° herausgeklappten Bildebene
bzw. in Draufsicht von oben betrachtet, können dabei die ersten Federelemente,
wie z.B. 24, 26, zweckmäßigerweise zusätzlich unter
einem spitzen Winkel gegenüber
der Transversalerstreckung 21 ihrer Trägerelemente 9, 10 quergestellt werden.
Dies veranschaulicht das Draufsichtsbild von 3, das das Stanzblech 32 von 1 in einer gegenüber der
Zeichenebene von 1 um
90° herausgeklappten
Bildebene und somit in der Normalenebene 19 von 6 zeigt. Vorzugsweise sind
die ersten Federelemente wie z.B. 24 in dieser Normalenebene 19 hinsichtlich
ihrer Transversalerstreckung bzw. lateralen Erstreckung in Richtung
auf das innere Stromleitelement 17 zu unter einem spitzen
Winkel 80, zur Transversalerstreckung 21 ihrer
Trägerelemente 9, 10 schräggestellt.
Sie sind also in der Normalenebene 19 ihrer Longitudinalrichtung 22 unter diesem
spitzen Winkel 80 quergestellt.
-
Weiterhin
schließt
in dieser Normalenebene 19 betrachtet das jeweilig zugehörige zweite
Federelement, wie z.B. 25, zwischen seinem frei abstehenden
partiell kreisförmigen
Krümmungsabschnitt
wie z.B. 61 und der Lateralerstreckung seines zugehörigen ersten
Federelements, wie z.B. 24, zweckmäßigerweise in erster Näherung einen
spitzen Winkel 81 ein. Das jeweilige zweite Federelement
ist also in der Normalenebene 19 bezüglich der Longitudinalrichtung 22 seines
zugehörigen
ersten Federelements betrachtet in Bezug auf dessen dortiger Lateralerstreckung
in erster Näherung
mit einem spitzen Winkel schräggestellt.
-
Das
jeweilige zweite Federelement ist darüberhinaus im Befestigungsbereich
an seinem zugehörigen
ersten Federelement mit einem bogenförmigen Anschlussstück integriert,
dessen Krümmungsradius
im Wesentlichen dem des frei abstehenden Krümmungsabschnitts des zweiten
Federelements entspricht. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt das,
dass die Außenkontur,
wie z.B. 60, des jeweiligen ersten Federelements, wie z.B. 24,
in der Normalenebene 19 von 3 betrachtet
zusammen mit der Außenkontur
des frei abstehenden Krümmungsabschnitts,
wie z.B. 61, seines zugehörigen zweiten Federelements,
wie z.B. 25, entlang einer gemeinsamen partiellen Kreislinie
entlangläuft.
In vorteilhafter Weise ist also das jeweilige zweite Federelement
im Befestigungsbereich an seinem zugehörigen ersten Federelement mit
einem bogenförmigen
Ansatzstück integriert,
dessen Krümmungsradius
an seiner Stirnseite im Wesentlichen dem des frei abstehenden Krümmungsabschnitts
des zweiten Federelements in der Normalenebene der longitudinalen
Längserstreckung
seines zugehörigen
ersten Federelements betrachtet entspricht. Dadurch kann die Auflagefläche eines
aus einem derartigen ersten und zweiten Federelement zusammengesetzten,
erfindungsgemäß modifizierten
Federelements gegenüber
dem Fall, dass das Kontaktierungselement lediglich longitudinale,
erste Federelemente aufweist, vergrößert werden. Dafür kann es
gegebenenfalls bereits auch ausreichend sein, die ersten Federelemente
bezüglich ihrer
freien Stirnseite in der Normalenebene 19 abzurunden.
-
7 zeigt die hochstrombelastbare
Verbindungsvorrichtung von 6 in
Querschnittsdarstellung, d.h. in der Normalenebene 19 betrachtet
nach dem Einbau des Kontaktierungselements 2 und des inneren
Stromleitelements 17 in das äußere Stromleitelement 16.
Beim Einstecken des steckerartigen, inneren Stromleitelements 17 werden
dabei die rund geprägten,
partiell kreisförmigen
gerollten Abschnitte, wie z.B. 61 in 3, der zweiten Federelemente, wie z.B. 25,
an ihren bogenförmigen
ersten Federelementen, wie z.B. 24, federelastisch radial
nach außen
gedrückt,
was durch einen Biegepfeil 53 in 7 angedeutet ist. Die als bogenförmige Drehfedern
wirkenden ersten Federelemente, wie z.B. 24 oder 26, schwenken
dabei um ihre longitudinale Längserstreckung
senkrecht zur Bildebene von 7 nach
außen
auf das äußere Stromleitelement 16 zu.
Dies ist in der 7 durch
einen Verdrehpfeil 52 angedeutet. Die Drehachse für das jeweilige
erste Federelement, wie z.B. 24, verläuft dabei senkrecht zur Bildebene von 7, d.h. in longitudinaler
Richtung 22 durch die Fixierzone der beiden Enden des jeweiligen
ersten Federelements an den beiden Trägerelementen 9, 10.
Durch diese bogenförmige
Verdrehung der ersten Federelemente wird im Auflagebereich bzw.
Kontaktierungsbereich der bogenförmigen
bzw. rippenförmigen
Strebe des jeweiligen ersten Federelements an der Kontaktfläche 18 des
inneren Stromleitelements 17 eine entsprechend radial wirkende
Kontaktkraft erzeugt.
-
2 zeigt in Abwandlung zum
Stanzband 32 von 1 für das erste
Kontaktierungselement 2 eine Teilfläche eines zweiten Stanzbandes 33 für ein modifiziertes
Kontaktierungselement 3, das in der 4 in der Normalenebene 19 im
planflächigen
Zustand sowie in der 8 im
kreiszylindrisch geformten Zustand schematisch dargestellt ist.
Im planflächigen
Ausgangszustand von 2 weist
das Stanzband 33 je weils in transversaler Richtung 21 betrachet
mit weitgehend äquidistanden
Querabständen versetzt
aufeinanderfolgende Paare von diametral entgegengesetzt zueinander
gekrümmt
verlaufenden bogenförmigen
ersten Federelementen auf. In der 2 ist
beispielhaft ein erstes Paar derartig entgegengesetzt gekrümmter, erster
Federelemente 34, 40 sowie ein zweites Paar derartig
entgegengesetzt gekrümmter,
erster Federelemente 36, 42 eingezeichnet. Diejenigen
ersten Federelemente, die dieselbe Krümmungsrichtung aufweisen, werden
jeweils in dieselbe Richtung radial nach innen auf das innere Stromleitelement
oder nach außen
auf das äußere Stromleitelement
zu betrachtet verdreht. Beispielsweise werden die beiden gleichgerichteten,
ersten Federelemente 34, 36 nach außen in Richtung
auf das äußere Stromleitelement 16 zu
verdreht, während
die beiden anderen ersten Federelemente 40, 42 mit
entgegengesetzter Krümmungsrichtung
nach innen auf das innere Stromleitelement 17 zu verdreht werden.
Danach werden diejenigen zweiten Federelemente, die jeweils ersten
Federelementen mit gleichem Krümmungssinn
zugeordnet sind, im wesentlichen in Normalenrichtung bezüglich der
gemeinsamen Lageebene 6 ihrer ersten Federelemente und
an diesen endseitig angebrachten Trägerelementen 9, 10 zur
elektrischen Kontaktierung ihrer zugehörigen zweiten Federelemente
mit der Kontaktfläche
des inneren Stromleitelements auf dieses zu betrachtet konvex gekrümmt. In
analoger Weise werden diejenigen zweiten Federelemente, die den
ersten Federelementen mit dem zweiten Krümmungssinn zugeordnet sind,
in deren Normalenebene 19 in Richtung auf das äußere Stromleitelement 16 zu
konvex gekrümmt.
Dieser Umformzustand ist in der 4 bei einer
Blickrichtung oben auf das obere Trägerelement 9, d.h.
in einer zu 2 um 90° herausgeklappten
Bildebene schematisch dargestellt. Im Unterschied zum ersten Stanzband 32 von 2 stehen jetzt zu beiden
Seiten des Trägerelements 9 quergestellte
erste Federelemente lateral ab, die jeweils zugehörige, bogenförmig gekrümmte zweite
Federelemente aufweisen. Im Einzelnen ragen in der 4 die ersten Federelemente 40, 42, 44 mit
daran angekoppelten, zweiten Federelementen 41, 43, 45 nach innen
und stoßen
dabei an der Kontaktfläche 18 des inneren
Stromleitelements 17 an. Nach außen stehen auf der anderen
Seite des Trägerelements 9 die ersten
Federelemente 34, 36, 38 mit daran angekoppelten,
zweiten Federelementen 35, 37, 39 nach
außen
in Richtung auf die Kontaktfläche 8 des äußeren Stromleitelements 16 lateral
ab und kontaktieren diese. Bei dieser Ausführungsvariante sind also die äußeren, U-förmigen Federelemente 15, 14 des
ersten Kontaktierungselements 2 ebenfalls durch erfindungsgemäß modifizierte
Federelemente ersetzt, die sich jeweils aus einem ersten und zugehörigen zweiten
Federelement nach dem erfindungsgemäßen Prinzip zusammensetzen.
Diese erfindungsgemäß modifizierten
Federelemente können
dabei verschiedene Schrägstellungswinkel
gegenüber
der transversalen Längserstreckung 21 der
Trägerelemente 9 bzw. 10 einnehmen.
-
8 zeigt dieses abgewandelte
Kontaktierungselement 3 von 4 im
kreiszylinderförmig
umgeformten Zustand eingebaut in die hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung 1 von 6 anstelle des ersten Kontaktierungselements 2.
Dadurch wird jetzt sowohl nach innen zum inneren Stromleitelement 17 hin
als auch nach außen
zum äußeren Stromleitelement 16 hin
eine elektrische Vielpunktkontaktierung nach dem erfindungsgemäßen Prinzip bewirkt.
-
Im
Draufsichtsbild von 5 ist
schließlich als
Spezialfall des Kontaktierungselements 3 von 4 ein weiter modifiziertes
Kontaktierungselement 4 im ausgerollten planflächigen Zustand
dargestellt, bei dem jetzt die ersten Federelemente in der Normalenebene 19 sich
im wesentlichen orthogonal bzw. senkrecht zum Transversalverlauf
des jeweiligen Trägerelements 9 bzw. 10 erstrecken.
Von denjenigen erfin dungsgemäß modifizierten
Federelementen, die die Kontaktfläche 18 berühren, sind
beispielhaft die drei modifizierten Federelemente 46, 47, 48 gezeichnet.
Sie setzen sich jeweils nach dem erfindungsgemäßen Bauprinzip bzw. Konstruktionsprinzip
aus jeweils einem ersten und einem daran angekoppelten zweiten Federelement
zusammen. In analoger Weise sind auf der gegenüberliegenden Seite beispielhaft
zwei nach außen
abstehende, erfindungsgemäß modifizierte
Federelemente 49, 50 eingezeichnet, die die Kontaktfläche 8 des äußeren Stromleitelements 16 unter
Federspannung berühren.
Bei einem derartig ausgebildeten Kontaktierungselement 4 sind
die ersten Federelemente zweckmäßigerweise
nicht vorgebogen, sondern sie verlaufen linear bzw. geradlinig in
longitudinaler Richtung 22. Sie werden lediglich um 90° aus ihrer
Stanzebene heraus verdreht, so dass sie senkrecht zur Transversalerstreckung 21 ihrer
Trägerelemente 9 bzw. 10 verlaufen.
Sie wirken deshalb weniger als Drehfeder, da sie nur linear orthogonal
zur Transversalerstreckung ihrer Trägerelemente 9 bzw. 10 Kontaktkraft
aufbauen können,
was in der 5 durch einen
Doppelpfeil 51 angedeutet ist.
-
- 1
- hochstrombelastbare
Verbindungsvorrich
-
- tung
- 2
- erstes,
elektrisches Kontaktierungsele
-
- ment
- 3
- zweites,
elektrisches Kontaktierungsele
-
- ment
- 4
- modifiziertes
zweites Kontaktierungsele
-
- ment
- 5
- Klemmelemente
- 6
- gemeinsame
Lageebene von ersten Federele
-
- menten
und ihren gemeinsamen Trägerele
-
- menten
- 7
- Umfangsrichtung
- 8
- Kontaktfläche des äußeren Stromleitele
-
- ments
- 9
- oberes,
gemeinsames Trägerelement
- 10
- unteres,
gemeinsames Trägerelement
- 11
- Laschen
gegen Verkanten
- 12
- Querabstand
- 13
- longitudinale
Kraftlinie eines ersten Fe
-
- derelements
- 14,
15
- U-förmiges Federelement
- 16
- äußeres Stromleitelement
- 17
- inneres
Stromleitelement
- 18
- Kontakfläche des
inneren Stromleitele
-
- ments
- 19
- Normalenebene
zur longitudinalen Richtung
- 20
- radiale
Richtung
- 21
- transversale
Richtung
- 22
- longitudinale
Richtung
- 23
- longitudinale
Längserstreckung
- 24,
26, 28
- erste
Federelemente
- 25,
27, 29
- zweite
Federelemente
- 30
- transversale
Kraftlinie eines zugehörigen
-
- zweiten
Federelements
- 31
- Zentralachse
- 32
- erstes
Stanzband für
ein erstes Kontak
-
- tierungselement
- 33
- zweites
Stanzband für
ein zweites Kontak
-
- tierungselement
- 34,
36, 38
- erste
Federelemente, die nach außen gebo
-
- gen
sind
- 35,
37, 39
- zweite
Federelemente, die an den ersten,
-
- nach
außen
gebogenenen Federelementen an
-
- gebracht
sind
- 40,
42, 44
- erste
Federelemente, die nach innen gebo
-
- gen
sind
- 41,
43, 45
- zweite
Federelemente, die an den ersten,
-
- nach
innen gebogenenen Federelementen an
-
- gebracht
sind
- 46,
47, 48
- modifizierte
Federelemente, die um 90°
-
- nach
innen abstehen
- 49,
50
- modifizierte
Federelemente, die um 90°
-
- nach
außen
abstehen
- 51
- Wirkpfeil
für Kontaktkraft
- 52
- Verdrehpfeil
für ein
erstes Federelement
- 53
- Biegepfeil
für ein
zweites Federelement
- 60
- lateraler
Teilabschnitt eines ersten Fe
-
- derelements
in der Normalenebene zu des
-
- sen
longitudinaler Längserstreckung
- 61
- frei
abstehender Teilabschnitt eines
-
- zweiten
Federelements in der Normalenebe
-
- ne
zur longitudinalen Längserstreckung
-
- dessen
zugehörigen
ersten Federelements
- 70
- Ursprung
des räumlichen
Koordinatensys
-
- tems
- 80
- Winkel
zwischen einem ersten Federelement
-
- und
einem Trägerelement
- 81
- Winkel
zwischen einem zweiten Federele
-
- ment
und seinem zugehörigen
ersten Feder
-
- element