DE10324492B3

DE10324492B3 - Hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung sowie zugehöriges Kontaktierungselement

Info

Publication number: DE10324492B3
Application number: DE2003124492
Authority: DE
Inventors: Ulrich Demuth; Volker Seipel
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-31

Abstract

Eine hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung (1) weist mindestens ein Kontaktierungselement (2) mit einer Vielzahl von ersten Federelementen (24) zur Vielpunktkontaktierung zwischen einem inneren Stromleitelement (17) und einem äußeren Stromleitelement (16) auf. Am jeweiligen ersten Federelement (24) ist zusätzlich mindestens ein zweites Federelement (25) vorgesehen, das im Wesentlichen bogenförmig ausgebildet ist.

Description

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:
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,
2 in schematischer Darstellung ein zweites, planes Stanzband, aus dem ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktierungselements formbar ist,
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,
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,
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,
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
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.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 mit 8 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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

Claims

Hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung (1) mit mindestens einem Kontaktierungselement (2) zwischen einem inneren Stromleitelement (17) und einem äußeren Stromleitelement (16), wobei das Kontaktierungselement (2) eine Vielzahl von ersten Federelementen (24) zur elektrischen Vielpunktkontaktierung zwischen dem inneren Stromleitelement (17) und dem äußeren Stromleitelement (16) aufweist, wobei am jeweiligen ersten Federelement (24) zusätzlich mindestens ein zweites Federelement (25) vorgesehen ist, das im Wesentlichen bogenförmig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige zweite Federelement (25) im Wesentlichen in der Mitte der longitudinalen Längserstreckung (23) seines zugehörigen ersten Federelements (24) an diesem angebracht ist, und dass das jeweilige zweite Federelement (25) transversal zur longitudinalen Längserstreckung (23) seines zugehörigen ersten Federelements (24) bogenförmig gekrümmt verläuft.
Hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige erste Federelement (24) als bogenförmige Rippe ausgebildet ist, die sich im Wesentlichen in longitudinaler Richtung (22) entlang der axialen Längserstreckung der Kontaktflächen (18, 8) des inneren und äußeren Stromleitelements (17, 16) erstreckt.
Hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rippenförmigen, ersten Federelemente (24) des Kontaktierungselements (2) jeweils an ihren beiden Enden an einem gemeinsamen Trägerelement (9, 10) fixiert sind, das im Wesentlichen transversal zur longitudinalen Längserstreckung (23) der ersten Federelemente (24, 26) angeordnet ist.
Hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Teilmenge der ersten Federelemente (24) zur elektrischen Kontaktierung ihrer zugehörigen zweiten Federelemente (25) mit der Kontaktfläche (18) des inneren Stromleitelements (17) in Richtung (20) auf diese zu betrachtet konvex gekrümmt ist.
Hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zweite Teilmenge der ersten Federelemente (AF11) zur elektrischen Kontaktierung ihrer zugehörigen zweiten Federelemente (AF21) mit der Kontaktfläche (8) des äußeren Stromleitelements (16) in Richtung auf diese zu betrachtet konvex gekrümmt ist.
Hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 mit 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Trägerelemente (9, 10) jeweils derart ringförmig mit den zwischen ihnen fixierten, ersten Federelementen (24, 26) geformt sind, dass eine hülsenförmige Käfigstruktur für das Kontaktelement (2) gebildet ist.
Hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Federelemente (25) an mindestens einer Teilmenge ihrer zugehörigen ersten Federelemente (24) zur elektrischen Kontaktierung mit der Kontaktfläche (18) des inneren Stromleitelements (17) in Richtung (20) auf diese zu konvex gekrümmt sind.
Hochstrombelastbare Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Federelemente (AF21) an mindestens einer Teilmenge ihrer zugehörigen ersten Federelemente (AF11) zur elektrischen Kontaktierung mit der Kontaktfläche (8) des äußeren Stromleitelements (16) in Richtung auf diese zu konvex gekrümmt sind.
Hochstrombelastbares Kontaktierungselement (2) mit einer Vielzahl von ersten Federelementen (24, 26) zur elektrischen Vielpunktkontaktierung zwischen einem inneren Stromleitelement (17) und einem äußeren Stromleitelement (16) einer hochstrombelastbaren Verbindungsvorrichtung (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am jeweiligen ersten Federelement (24) zusätzlich mindestens ein zweites Federelement (25) vorgesehen ist, das im Wesentlichen bogenförmig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige zweite Federelement (25) im Wesentlichen in der Mitte der longitudinalen Längserstreckung (23) seines zugehörigen ersten Federelements (24) an diesem angebracht ist und dass das jeweilige zweite Federelement (25) transversal zur longitudinalen Längserstreckung (23) seines zugehörigen ersten Federelements (24) bogenförmig gekrümmt verläuft.