DE112004001236T5

DE112004001236T5 - Elektrische Mehrkontakt-Gewebeschalter

Info

Publication number: DE112004001236T5
Application number: DE112004001236T
Authority: DE
Inventors: Matthew Bedford Sweetland; James Somerville Moran; Nam P. Sudbury Suh
Original assignee: Tribotek Inc
Current assignee: Methode Electronics Inc
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2006-06-08
Also published as: US20050045461A1; JP2007529089A; WO2005008703A9; US7094064B2; GB2419467B; GB2419467A; GB2419467C; WO2005008703A1; GB0601823D0

Abstract

Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter mit:
mindestens einer Lastfaser;
mindestens einem Leiter, wobei jeder Leiter mindestens einen Kontaktpunkt hat und jeder Leiter mit mindestens einer Lastfaser verwoben ist, wobei die mindestens eine Lastfaser eine Kontaktkraft an jedem Kontaktpunkt jedes Leiters abgeben kann; und
einem gepaarten Leiter mit einer gepaarten Kontaktfläche, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem mindestens einen Kontaktpunkt mindestens eines Leiters und der gepaarten Kontaktfläche des gepaarten Leiters hergestellt sein kann, wenn sich der Schalter in einer geschlossenen Position befindet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft elektrische Schalter und insbesondere elektrische Mehrkontakt-Gewebeschalter.

Hintergrund

Mitunter müssen Komponenten elektrischer Systeme mit Hilfe elektrischer Verbinder und/oder Schalter miteinander verbunden werden, um ein funktionierendes Gesamtsystem zu bilden. Diese Komponenten können in Größe und Komplexität je nach Art des Systems variieren. Zum Beispiel kann ein System gemäß 1 eine Grundplatinenanordnung mit einer Grundplatine oder Mutterplatine 30 und mehreren Tochterplatinen 32 aufweisen, die mit Hilfe eines Verbinders 34 verbunden sein können, der eine Anordnung aus vielen einzelnen Stiftverbindungen für unterschiedliche Leiterbahnen usw. auf den Platinen aufweisen kann. Beispielsweise kann in Telekommunikationsanwendungen, in denen der Verbinder eine Tochterplatine mit einer Grundplatine verbindet, jeder Verbinder bis zu 2000 Stifte oder noch mehr aufweisen. Alternativ kann das System über Komponenten verfügen, die mit Hilfe eines Einstift-Koaxial- oder einer anderen Art von Verbinder verbunden sein können, und viele Varianten dazwischen. Unabhängig von der Art des elektrischen Systems führten technologische Fortschritte dazu, daß elektronische Schaltungen und Komponenten zunehmend kleiner und leistungsfähiger wurden. Gleichwohl sind individuelle Verbinder im allgemeinen immer noch relativ groß, vergleicht man sie mit der Größe von Schaltungsbahnen und Komponenten.

2a und 2b zeigen Perspektivansichten der Grundplatinenanordnung von 1. Zudem zeigt 2a ein vergrößertes Teilstück des Steckabschnitts des Verbinders 34 mit einem Gehäuse 36 und mehreren Stiften 38, die im Gehäuse 36 angeordnet sind. 2b veranschaulicht ein vergrößertes Teil stück des Federleisten- bzw. Buchsenabschnitts des Verbinders 34 mit einem Gehäuse 40, das mehrere Öffnungen 42 bildet, die geeignet sind, die Stifte 38 des Steckabschnitts des Verbinders aufzunehmen.

Ein Abschnitt des Verbinders 34 ist in 3a näher dargestellt. Jeder Kontakt des Buchsenabschnitts des Verbinders weist einen Körperabschnitt 44 auf, der in einer der Öffnungen (2b, 42) angeordnet ist. Ein entsprechender Stift 38 des Steckabschnitts des Verbinders ist geeignet, sich mit dem Körperabschnitt 44 zu koppeln. Jeder Stift 38 und Körperabschnitt 44 weist einen Anschlußkontakt 48 auf. Gemäß 3b weist der Körperabschnitt 44 zwei freitragende Arme 46 auf, die geeignet sind, eine "Preßpassung" für den entsprechenden Stift 38 vorzusehen. Um eine akzeptable elektrische Verbindung zwischen dem Stift 38 und dem Körperabschnitt 44 zu bilden, sind die freitragenden Arme 46 so aufgebaut, daß sie eine relativ hohe Klemmkraft bereitstellen. Somit ist eine hohe Normalkraft erforderlich, um den Steckabschnitt des Verbinders mit dem Buchsenabschnitt des Verbinders zu koppeln. In vielen Anwendungen kann dies unerwünscht sein, was später näher diskutiert wird.

Wird der Steckabschnitt des herkömmlichen Verbinders mit dem Buchsenabschnitt in Eingriff gebracht, vollführt der Stift 38 einen "Wisch"-Vorgang, wenn er zwischen den freitragenden Armen 46 gleitet, was eine hohe Normalkraft erfordert, um die Klemmkraft der freitragenden Arme zu überwinden und dem Stift 38 zu ermöglichen, in den Körperabschnitt 44 eingesteckt zu werden. Es gibt drei Reibungskomponenten zwischen den beiden in Kontakt stehenden Gleitflächen (dem Stift und den freitragenden Armen), nämlich Rauheitswechselwirkungen, Adhäsion und Oberflächenfurchung. Oberflächen wie der Stift 38 und die freitragenden Arme 46, die mit bloßem Auge flach und glatt aussehen, sind unter Vergrößerung in Wirklichkeit uneben und rauh. Rauheitswechselwirkungen ergeben sich aus gegenseitiger Beeinflussung zwischen Oberflächenunregelmäßigkeiten, wenn die Oberflächen übereinander gleiten. Rauheitswechselwirkungen sind sowohl eine Quelle für Reibung als auch eine Quelle für Teilchenerzeugung. Ähnlich bezeichnet Adhäsi on das lokale Verschweißen mikroskopischer Kontaktpunkte auf den rauHen Oberflächen, das sich aus hohen Spannungskonzentrationen an diesen Punkten ergibt. Das Aufbrechen dieser Schweißstellen beim Gleiten der Oberflächen aneinander ist eine Reibungsquelle.

Zudem können Teilchen zwischen den Kontaktflächen des Verbinders eingefangen werden. Zum Beispiel veranschaulicht 4a einen vergrößerten Abschnitt des herkömmlichen Verbinders von 3b und zeigt ein Teilchen 50, das zwischen dem Stift 38 und dem freitragenden Arm 46 des Verbinders 34 eingefangen ist. Die durch die freitragenden Arme ausgeübte Klemmkraft 52 muß ausreichen, damit das Teilchen gemäß 4b in einer oder beiden Oberflächen teilweise eingebettet wird, so daß elektrischer Kontakt zwischen dem Stift 38 und dem freitragenden Arm 46 immer noch erhalten werden kann. Ist die Klemmkraft 52 unzureichend, kann das Teilchen 50 die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Stift 38 und dem freitragenden Arm 46 verhindern, was zum Ausfall des Verbinders 34 führt. Je höher aber die Klemmkraft 52 ist, um so höher muß die Normalkraft sein, die zum Einstecken des Stifts 38 in den Körperabschnitt 44 des Buchsenabschnitts des Verbinders 34 erforderlich ist. Gleitet der Stift an den Armen entlang, schneidet das Teilchen eine Furche in die Oberfläche(n). Diese Erscheinung ist als "Oberflächenfurchung" bekannt und ist eine dritte Reibungskomponente.

5 zeigt einen vergrößerten Abschnitt eines Kontaktpunkts zwischen dem Stift 38 und einem der freitragenden Arme 46 mit einem dazwischen eingefangenen Teilchen 50. Gleitet der Stift gemäß dem Pfeil 54 am freitragenden Arm entlang, "pflügt" das Teilchen 50 eine Furche 56 in die Oberfläche 58 des freitragenden Arms und/oder die Oberfläche 60 des Stifts. Die Furche 56 verursacht Verschleiß des Verbinders und kann bei vergoldeten Verbindern besonders unerwünscht sein, bei denen aufgrund der Tatsache, daß Gold ein relativ weiches Metall ist, das Teilchen durch die Vergoldung pflügen kann, was den darunterliegenden Träger des Verbinders freilegt. Damit beschleunigt sich Verschleiß des Verbinders, da der freiliegende Verbinderträger, der z. B. Kupfer sein kann, leicht o xidieren kann. Oxidation kann zu mehr Verschleiß des Verbinders infolge vorhandener oxidierter Teilchen führen, die stark scheuern. Zudem führt Oxidation zu Beeinträchtigung des elektrischen Kontakts im Laufe der Zeit, auch wenn der Verbinder nicht herausgezogen und wieder eingesteckt wird.

Eine herkömmliche Lösung für das Problem eingefangener Teilchen zwischen Oberflächen ist, eine der Oberflächen mit "Teilchenfallen" zu versehen. Gemäß 6a-c bewegt sich eine erste Oberfläche 62 im Hinblick auf eine zweite Oberfläche 64 in Pfeilrichtung 66. Ist die Oberfläche 64 nicht mit Teilchenfallen versehen, bewirkt ein als Agglomeration bezeichneter Prozeß, daß sich kleine Teilchen 68 beim Bewegen der Oberflächen kombinieren und ein großes agglomeriertes Teilchen 70 bilden, was in der Abfolge von 6a-6c dargestellt ist. Dies ist unerwünscht, da ein größeres Teilchen bedeutet, daß die Klemmkraft sehr hoch ist, die zum Aufbrechen des Teilchens oder Einbetten des Teilchens in eine oder beide Oberflächen erforderlich ist, damit eine elektrische Verbindung zwischen der Oberfläche 62 und Oberfläche 64 hergestellt sein kann. Daher kann die Oberfläche 64 mit Teilchenfallen 72 gemäß 6d-6g versehen sein, die darstellungsgemäß kleine Aussparungen in der Oberfläche sind. Bewegt sich die Oberfläche 62 über die Oberfläche 64, wird das Teilchen 68 in die Teilchenfalle 72 gedrückt und steht somit nicht mehr zur Verfügung, um Furchung zu bewirken oder die elektrische Verbindung zwischen der Oberfläche 62 und Oberfläche 64 zu stören. Freilich ist ein Nachteil dieser herkömmlichen Teilchenfallen, daß es erheblich schwieriger ist, die Oberfläche 64 mit Fallen als ohne zu bearbeiten, was den Verbinder verteuert. Außerdem erzeugen die Teilchenfallen Merkmale, die zu erhöhter Spannungs- und Bruchneigung führen, weshalb der Verbinder eher unter Totalausfall als dann leidet, wenn keine Teilchenfallen vorhanden wären.

Ein elektrischer Schalter ist ein Grundelement, das zur Stromsteuerung in einem Starkstrom- bzw. Stromkreis zum Einsatz kommt. Ein elektrischer Schalter (im folgenden "Schalter" genannt) ist eine Vorrichtung zum Schließen oder Öffnen eines elektrischen Stromkreises. Wie bei elektrischen Verbindern gibt es Hunder te unterschiedliche Arten von Schaltern, die in vielfältigen unterschiedlichen Anwendungen zum Einsatz kommen. Präzisionsschnappschalter, Kippschalter und Druckknopfschalter werden in Anwendungen genutzt, die von Produktionsmaschinen über Unterseeboote bis hin zu medizinischen Instrumenten reichen. Eine weitere Art von Schalter, ein Drehschalter, wird durch eine Drehkraft betätigt, die auf eine Welle ausgeübt wird. Ein Beispiel für einen Drehschalter ist ein Blinkerhebel in einem Kraftfahrzeug. Andere Arten von Schaltern, Folien-, gewölbte Metall- ("Knackfrosch"-) und Leitgummischalter, kommen verbreitet in Taschenrechnern, Mobiltelefonen und Computertastaturen zum Einsatz.

Trotz der riesigen Vielfalt in der Schaltertechnologie ist die zugrundeliegende Physik und Mechanik prinzipiell ähnlich. Die Kontakte, die den Kreis schließen und öffnen, sollten einen geringen Widerstand haben. Dazu gehört sowohl der Kontaktvolumenwiderstand als auch der Grenzflächenwiderstand zwischen beiden Kontakten. Außerdem müssen die Kontakte im Verlauf ihrer Lebensdauer vielmals öffnen und schließen (über eine Million Zyklen ist nicht unüblich), so daß Kontaktreibung und -verschleiß wichtige Parameter sind. Schließt oder öffnet ein Schalter einen elektrischen Stromkreis, wird ein Lichtbogen an den Kontakten erzeugt. Die Größe und Dauer des Lichtbogens sind eine Funktion vieler Variablen, u. a. Wechsel- oder Gleichstromquelle, induktive oder kapazitive Last, Spannungs- und Stromgröße sowie Geschwindigkeit, mit der der Schalter einen Kreis schließt/öffnet. Wird ein großer Lichtbogen erzeugt, kann dies zu Kontaktbeschädigung führen.

Von den Erfindern wurde eine neue leitende (Gewebe-) Bindungstechnologie entwickelt, die auch in der US-Patentanmeldung Nr. 10/603047, eingereicht am 24. Juni 2003, der US-Patentanmeldung Nr. 10/375481, eingereicht am 27. Februar 2003, und der US-Patentanmeldung Nr. 10/273241, eingereicht am 17. Oktober 2002 beschrieben ist, die insgesamt hierin durch Verweis eingefügt sind. Die erfindungsgemäße leitende Bindungstechnologie bietet zahlreiche Vorteile für Schalter, u. a. geringerer Kontaktwiderstand, geringere Reibung, geringerer Verschleiß und mehr redundante Kontaktpunkte, deren Kombination zu kleineren, zuverlässigeren, robusteren und langlebigeren Schaltern führt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Offenbarung betrifft elektrische Schalter, die Leiter, die auf Last- (Belastungs-) Fasern gewoben sind, und einen gepaarten (Gegen-) Leiter nutzen, der eine gepaarte (Gegen-) Kontaktfläche hat. Jeder Leiter hat mindestens einen Kontaktpunkt. Die Lastfasern können eine Kontaktkraft an jedem Kontaktpunkt der Leiter abgeben. Elektrische Verbindungen werden zwischen den Kontaktpunkten von Leitern und der gepaarten Kontaktfläche des gepaarten Leiters hergestellt, wenn die Leiter-Lastfaser-Bindung mit dem gepaarten Leiter in Eingriff gebracht wird, und die elektrischen Verbindungen werden beendet, wenn die Leiter-Lastfaser-Bindung vom gepaarten Leiter gelöst wird. Der Schalter kann ein Betätigungssystem aufweisen, das so arbeitet, daß es den Schalter einrückt und ausrückt. In bestimmten Ausführungsformen ist der gepaarte Leiter im wesentlichen stabförmig (z. B. ein Stift), und die Leiter-Lastfaser-Bindung ist röhrenförmig.

Stellt die Leiter-Lastfaser-Bindung einen Eingriff mit dem gepaarten Leiter her und löst sich von ihm, kommt es zu Lichtbogenbildung zwischen den Leitern und der gepaarten Kontaktfläche des gepaarten Leiters. In einer Ausführungsform ist der Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche des gepaarten Leiters, an dem Lichtbogenbildung zwischen den Leitern und dem gepaarten Leiter erwartungsgemäß auftritt, mit einem leitenden lichtbogentoleranten Material plattiert, z. B. Silber. In weiteren Ausführungsformen sind die Abschnitte der Leiter, an denen Lichtbogenbildung erwartungsgemäß auftritt, mit einem leitenden lichtbogentoleranten Material plattiert. In einer alternativen Ausführungsform sind die Leiter dort dicker hergestellt, wo Lichtbogenbildung zwischen den Leitern und dem gepaarten Leiter erwartungsgemäß auftritt.

In bestimmten Ausführungsformen weist die gepaarte Kontaktfläche des gepaarten Leiters einen leitenden und einen nichtleitenden Abschnitt auf. Der nichtleitende Abschnitt kann helfen, die Leiter-Lastfaser-Bindung zu führen, wenn sie mit dem gepaarten Leiter in Eingriff gebracht und von ihm ge löst wird. Die Kontaktpunkte der Leiter stellen einen Eingriff mit mindestens einem Abschnitt des nichtleitenden Abschnitts her, wenn sich der Schalter in einer offenen, ausgerückten Position befindet, und mindestens ein Kontaktpunkt eines Leiters stellt einen Eingriff mit mindestens einem Abschnitt des leitenden Abschnitts her, wenn sich der Schalter in einer geschlossenen, eingerückten Position befindet. Vorzugsweise weist der nichtleitende Abschnitt ein reibungsarmes Material auf, z. B. Teflon.

In einigen Ausführungsformen ist der nichtleitende Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche an einem Ende des gepaarten Leiters radial angeordnet, und der leitende Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche ist benachbart zum nichtleitenden Abschnitt radial angeordnet. Ein leitendes lichtbogenbeständiges Material kann über einem Teilstück des leitenden Abschnitts benachbart zum nichtleitenden Abschnitt oder alternativ über einem Teilstück des nichtleitenden Abschnitts benachbart zum leitenden Abschnitt angeordnet sein.

In bestimmten anderen Ausführungsformen ist der nichtleitende Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche über die Länge des gepaarten Leiters angeordnet, während der leitende Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche über die Länge des gepaarten Leiters benachbart zum nichtleitenden Abschnitt angeordnet ist. Ein leitendes lichtbogenbeständiges Material kann über einem Teilstück des leitenden Abschnitts benachbart zum nichtleitenden Abschnitt oder alternativ über einem Teilstück des nichtleitenden Abschnitts benachbart zum leitenden Abschnitt angeordnet sein.

Der Schalter kann ferner Spannführungen aufweisen. In einer Ausführungsform ist ein Leiter zwischen zwei Spannführungen angeordnet und auf eine Lastfaser so gewoben, daß Abschnitte der Lastfaser die beiden Spannführungen kontaktieren, wenn sich der Schalter in einer geschlossenen Position befindet. Die Spannführungen können Stützsäulen aufweisen.

In bestimmten Ausführungsformen können mehrere Lastfasern so angeordnet sein, daß sie ein Gitter mit mehreren Schnittpunkten bilden. Die Leiter können auf eine oder mehre re der Lastfasern an oder nahe einem Schnittpunkt des Gitters gewoben sein.

In einer alternativen Ausführungsform weist die gepaarte Kontaktfläche des gepaarten Leiters mehrere nichtleitende Teilstücke und mehrere leitende Teilstücke auf, wobei der Kontaktpunkt von Leitern einen Eingriff mit mindestens einem Abschnitt der nichtleitenden Teilstücke herstellt, wenn sich der Schalter in einer offenen Position befindet, und wobei ein Kontaktpunkt mindestens eines Leiters einen Eingriff mit einem Abschnitt der leitenden Teilstücke herstellt, wenn sich der Schalter in einer geschlossenen Position befindet.

In einer exemplarischen Ausführungsform weist der Schalter einen ersten und einen zweiten Satz von Leitern auf, die mit mehreren Lastfasern verwoben sind, wobei der erste Satz von Leitern einen ersten elektrischen Weg bildet und der zweite Satz von Leitern einen zweiten elektrischen Weg bildet, der vom ersten elektrischen Weg elektrisch isoliert ist.

In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform verfügt der Schalter über einen ersten Satz von Leitern, die mit einem ersten Satz von Lastfasern verwoben sind, und einen zweiten Satz von Leitern, die mit einem zweiten Satz von Lastfasern verwoben sind, wobei der erste Satz von Leitern einen ersten elektrischen Weg bildet und der zweite Satz von Leitern einen zweiten elektrischen Weg bildet, der vom ersten elektrischen Weg elektrisch isoliert ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden nicht einschränkenden Diskussion verschiedener Ausführungsformen und Aspekte anhand der beigefügten Figuren hervor. Die Figuren dienen zur Veranschaulichung und Erläuterung und sollen die Offenbarung nicht einschränken.
1 ist eine Perspektivansicht einer herkömmlichen Grundplatinenanordnung;
2a ist eine Perspektivansicht einer herkömmlichen Grundplatinenanordnung und zeigt einen vergrößerten Abschnitt eines herkömmlichen Steckverbinderelements;
2b ist eine Perspektivansicht einer herkömmlichen Grundplatinenanordnung und zeigt einen vergrößerten Abschnitt eines herkömmlichen Buchsenverbinderelements;
3a ist eine Querschnittansicht eines herkömmlichen Verbinders, der mit den Grundplatinenanordnungen von 1, 2a und 2b verwendet werden kann;
3b ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer einzelnen Verbindung des herkömmlichen Verbinders von 3a;
4a ist eine Darstellung eines vergrößerten Abschnitts des herkömmlichen Verbinders von 3b und zeigt ein eingefangenes Teilchen;
4b ist eine Darstellung des vergrößerten Verbinderabschnitts von 4a mit dem in eine Oberfläche des Verbinders eingebetteten Teilchen;
5 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Furchungserscheinung;
6a-g sind schematische Darstellungen von Teilchenagglomeration mit und ohne in einem Verbinder vorhandene Teilchenfallen;
7 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Gewebeverbinders in Übereinstimmung mit Aspekten der Offenbarung;
8 ist eine Perspektivansicht eines Beispiels für einen vergrößerten Abschnitt des Gewebeverbinders von 7;
9a und 9b sind vergrößerte Querschnittansichten eines Abschnitts des Verbinders von 8;
10 ist eine vereinfachte Querschnittansicht des Verbinders von 7 mit beweglichen spannungsausübenden Endwänden;
11 ist eine vereinfachte Querschnittansicht des Verbinders von 7 mit Federteilen, die die nichtleitenden Bindungsfasern an den Endwänden befestigen;
12 ist eine Perspektivansicht eines weiteren Beispiels für eine spannungsausübende Halterung;
13a ist eine vergrößerte Querschnittansicht des Gewebeverbinders von 7 und 8;
13b ist eine vergrößerte Querschnittansicht des Gewebeverbinders von 7 und 8 mit einem Teilchen;
14 ist eine Draufsicht auf einen vergrößerten Abschnitt des Gewebeverbinders von 7;
15a ist eine Perspektivansicht des Verbinders von 7 in Kopplung mit einem gepaarten Verbinderelement;
15b ist eine Perspektivansicht des Verbinders von 7 in Kopplung mit einem gepaarten Verbinderelement;
16a ist eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Verbinders in Übereinstimmung mit Aspekten der Offenbarung;
16b ist eine Perspektivansicht des Verbinders von 16a mit gelöstem gepaartem Verbinderelement;
17a ist eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Verbinders in Übereinstimmung mit Aspekten der Offenbarung;
17b ist eine Perspektivansicht des Verbinders von 17a;
18 ist eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Gewebeverbinders in Übereinstimmung mit Aspekten der Offenbarung;
19 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Abschnitts des Verbinders von 18;
20a ist eine Perspektivansicht eines Beispiels für ein gepaartes Verbinderelement;
20b ist eine Querschnittansicht eines weiteren Beispiels für ein gepaartes Verbinderelement;
21 ist eine Perspektivansicht eines weiteren Beispiels für ein gepaartes Verbinderelement, das Teil des Verbinders von 18 bilden kann;
22 ist eine Perspektivansicht eines weiteren Beispiels für ein gepaartes Verbinderelement mit einem Schirm, das Teil des Verbinders von 18 bilden kann;
23 ist eine Perspektivansicht einer Anordnung von Gewebeverbindern in Übereinstimmung mit Aspekten der Offenbarung;
24 ist eine Querschnittansicht einer exemplarischen Gewebeverbinderausführungsform, die die Orientierung eines Leiters und einer Lastfaser veranschaulicht;
25a-b zeigen Leiterausführungsformen eines Gewebeverbinders;
26a-c zeigen Gewebeverbinderausführungsformen mit selbstabschließenden Leitern;
27 zeigt den elektrischen Widerstand als Funktion der Normalkontaktkraft mehrerer unterschiedlicher Ausführungsformen von Gewebeverbindern;
28a und 28b sind Querschnittansichten einer Gewebeverbinderausführungsform gemäß den Lehren der Offenbarung;
29 ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer Gewebeverbinderausführungsform mit einer konvexen gepaarten Kontaktfläche;
30 zeigt eine weitere exemplarische Ausführungsform eines Gewebestrom- bzw. Starkstromverbinders gemäß den Lehren der Offenbarung;
31 zeigt eine Seitenansicht des Verbinders von 30;
32a-c zeigen verschiedene Positionen der Federhalterungen, die in der Ausführungsform des Gewebeverbinders von 30 vorgesehen sind.
33 zeigt eine exemplarische Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebeschalters gemäß den Lehren der Offenbarung;
34a-c zeigen eine exemplarische Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebeschaltelements, das mit einer gepaarten Kontaktfläche eines gepaarten Leiters in Eingriff gebracht wird;
35 zeigt eine weitere exemplarische Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebeschalters gemäß den Lehren der Offenbarung;
36 zeigt noch eine weitere exemplarische Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebeschalters gemäß den Lehren der Offenbarung;
37 zeigt eine weitere exemplarische Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebeschalters gemäß den Lehren der Offenbarung;
38 zeigt noch eine weitere exemplarische Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebeschalters gemäß den Lehren der Offenbarung;
39 zeigt eine weitere exemplarische Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebeschalters gemäß den Lehren der Offenbarung; und
40 zeigt noch eine weitere exemplarische Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebeschalters gemäß den Lehren der Offenbarung.
Nähere Beschreibung
Die Erfindung stellt einen elektrischen Verbinder bereit, der die Nachteile bekannter Verbinder überwinden kann. Bei der Erfindung handelt es sich um einen elektrischen Verbinder, der eine sehr hohe Dichte haben und nur eine relativ geringe Normalkraft verwenden kann, um ein Verbinderelement mit einem gepaarten Verbinderelement in Eingriff zu bringen. verständlich sollte sein, daß die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten des Aufbaus und der Anordnung von Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung aufgeführt oder in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Andere Ausführungsformen und Arten der Durchführung der Erfindung sind möglich. Außerdem sollte klar sein, daß die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie zur Beschreibung dient und nicht als Einschränkung betrachtet werden sollte. Der Gebrauch von "aufweisen", "verfügen über", "mit" oder "gehören zu" und deren Varianten soll die danach aufgeführten Designate und deren Äquivalente sowie zusätzliche Designate umfassen. Zusätzlich sollte deutlich sein, daß "Verbinder" in der Verwendung hierin jeweils ein Stecker- und Buchsenverbinderelement und eine Kombination aus einem Stecker- und Buchsenverbinderelement sowie jeweilige gepaarte Verbinderelemente jeder Art von Verbinder und deren Kombinationen bezeichnet. Klar sollte auch sein, daß "Leiter" jedes elektrisch leitende Element bezeichnet, beispielsweise u. a. Drähte, leitende Fasern, Metallstreifen, Metall- oder andere leitende Kerne usw.
In 7 ist eine Ausführungsform eines Verbinders in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung dargestellt. Der Verbinder 80 weist ein Gehäuse 82 auf, das ein Sockelteil 84 und zwei Endwände 86 aufweisen kann. Mehrere nichtleitende Fasern 88 können zwischen den beiden Endwänden 86 angeordnet sein. Mehrere Leiter 90 können sich vom Sockelteil 84 im wesentlichen senkrecht zu den mehreren nichtleitenden Fasern 88 erstrecken. Die mehreren Leiter 90 können mit den mehreren nichtleitenden Fasern verwoben sein, um mehrere Berge und Täler über eine Länge jedes der mehreren Leiter zu bilden, wodurch eine Gewebeverbinderstruktur gebildet ist. Als Ergebnis der Bindung kann jeder Leiter mehrere Kontaktpunkte haben, die über die Länge jedes der mehreren Leiter positioniert sind, was später näher diskutiert wird.
In einer Ausführungsform kann eine Anzahl von Leitern 90a, z. B. vier Leiter, gemeinsam einen elektrischen Kontakt bilden. Allerdings sollte klar sein, daß jeder Leiter allein einen gesonderten elektrischen Kontakt bilden kann oder daß jede Anzahl von Leitern kombiniert sein kann, um einen einzelnen elektrischen Kontakt zu bilden. Der Verbinder von 7 kann Anschlußkontakte 91 aufweisen, die z. B. mit einer Grundplatine oder Tochterplatine dauerhaft oder entfernbar verbunden sein können. Im dargestellten Beispiel sind die Anschlußkontakte 91 an einer Platte 102 angeordnet, die am Sockelteil 84 des Gehäuses 82 angeordnet sein kann. Alternativ kann der Anschluß direkt mit dem Sockelteil 84 des Gehäuses 82 verbunden sein. Das Sockelteil 84 und/oder die Endwände 86 können auch verwendet werden, den Verbinder 80 an der Grundplatine oder Tochterplatine zu befestigen. Der Verbinder von 7 kann geeignet sein, einen Eingriff mit einem oder mehreren gepaarten Verbinderelementen gemäß der späteren Diskussion herzustellen.
8 veranschaulicht ein Beispiel für einen vergrößerten Abschnitt des Verbinders 80 und zeigt einen elektrischen Kontakt, der die vier Leiter 90a aufweist. Die vier Leiter 90a können mit einem gemeinsamen Anschlußkontakt 91 verbunden sein. Zu beachten ist, daß der Anschlußkontakt 91 nicht die dargestellte Form zu haben braucht, sondern jede geeignete Konfiguration zum Anschluß z. B. an ein Halbleiterbauelement, eine Leiterplatte, ein Kabel usw. haben kann. Gemäß einem Beispiel können die mehreren Leiter 90a einen ersten Leiter 90b und einen zweiten Leiter 90c aufweisen, der benachbart zum ersten Leiter 90b liegt. Der erste und zweite Leiter können mit den mehreren nichtleitenden Fasern 88 so verwoben sein, daß eine erste der nichtleitenden Fasern 88 über einem Tal 92 des ersten Leiters 90b und unter einem Berg 94 des zweiten Leiters 90c verläuft. Somit können die mehreren Kontaktpunkte über die Länge der Leiter durch die Täler oder die Berge in Abhängigkeit davon bereitgestellt sein, wo sich ein kontaktierender gepaarter Verbinder befindet. Ein gepaarter Kontakt 96 gemäß 8 kann Teil eines gepaarten Verbinderelements 97 bilden, das mit dem Verbinder 80 gemäß 15b in Eingriff gebracht sein kann. Gemäß 8 bilden mindestens einige der Täler der Leiter 90a die mehreren Kontaktpunkte zwischen den Leitern 90a und dem gepaarten Kontakt 96. Deutlich sollte auch sein, daß der gepaarte Kontakt nicht die dargestellte Form zu haben braucht, sondern jede geeignete Konfiguration zum Anschluß z. B. an ein Halbleiterbauelement, eine Leiterplatte, ein Kabel usw. haben kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann (Zug-) Spannung in der Bindung des Verbinders 80 für eine Kontaktkraft zwischen den Leitern des Verbinders 80 und dem gepaarten Verbinder 96 sorgen. In einem Beispiel können die mehreren nichtleitenden Fasern 88 ein elastisches Material aufweisen. Die elastische Spannung, die in den nichtleitenden Fasern 88 durch Dehnen der elastischen Fasern erzeugt werden kann, kann verwendet werden, die Kontaktkraft zwischen dem Verbinder 80 und dem gepaarten Kontakt 96 vorzusehen. Die elastischen nichtleitenden Fasern können vorgedehnt sein, um die elastische Kraft zu erzeugen, oder können an Spannhalterungen angeordnet sein, was später näher diskutiert wird.
In 9a ist eine vergrößerte Querschnittansicht des Verbinders von 8 an der Linie A-A in 8 gezeigt. Die elastische nichtleitende Faser 88 kann in Pfeilrichtungen 93a und 93b gespannt sein, um eine vorbestimmte Spannung in der nichtleitenden Faser zu erzeugen, die ihrerseits für eine vorbestimmte Kontaktkraft zwischen den Leitern 90 und dem gepaarten Kontakt 96 sorgen kann. Im Beispiel von 9a kann die nichtleitende Faser 88 so gespannt sein, daß die nichtleitende Faser 88 einen Winkel 95 zu einer Ebene 99 des gepaarten Leiters 96 bildet, um so die Leiter 90 an den gepaarten Kontakt 96 zu drücken. In dieser Ausführungsform kann mehr als ein Leiter 90 Kontakt mit dem gepaarten Leiter 96 herstellen. Alternativ kann gemäß 9b ein einzelner Leiter 90 in Kontakt mit jedem einzelnen gepaarten Leiter 96 stehen, wobei er den elektrischen Kontakt gemäß der vorstehenden Diskussion herstellt. Ähnlich wie im vorherigen Beispiel ist die nichtleitende Faser 86 in Pfeilrichtungen 93a und 93b gespannt und bildet einen Winkel 97 zur Ebene des gepaarten Kontakts 96 auf jeder Seite des Leiters 90.
Wie zuvor diskutiert, können die elastischen nichtleitenden Fasern 88 an Spannhalterungen befestigt sein. Zum Beispiel können die Endwände 86 des Gehäuses als Spannhalterungen wirken, um eine Spannung in den nichtleitenden Fasern 88 zu erzeugen. Erreichen läßt sich dies z. B., indem die Endwände 86 so aufgebaut sind, daß sie zwischen einer ersten oder Ruheposition 250 und einer zweiten oder gespannten Position 252 gemäß 10 beweglich sind. Eine Bewegung der Endwände 86 aus der Ruheposition 250 in die gespannte Position 252 bewirkt, daß die elastischen nichtleitenden Fasern 88 gedehnt und somit gespannt werden. Darstellungsgemäß kann die Länge der nichtleitenden Fasern 88 zwischen einer ersten Länge 251 der Fasern, wenn sich die Spannhalterungen in der Ruheposition 250 befinden (wenn kein gepaarter Verbinder einen Eingriff mit dem Verbinder 80 herstellt), und einer zweiten Länge 253 geändert werden, wenn sich die Spannhalterungen in der gespannten Position 252 befinden (wenn ein gepaarter Verbinder einen Eingriff mit dem Verbinder 80 herstellt). Dieses Dehnen und Spannen der nichtleitenden Fasern 88 kann seinerseits für Kontaktkraft zwischen der leitenden Bindung (der Klarheit halber nicht in 10 gezeigt) und dem gepaarten Kontakt sorgen, wenn der gepaarte Verbinder im Eingriff mit dem Verbinderelement steht.
Gemäß einem weiteren in 11 gezeigten Beispiel können Federn 254 vorgesehen sein, die mit einem oder beiden Enden der nichtleitenden Fasern 88 und mit einer entsprechenden oder beiden Endwänden 86 verbunden sind, wobei die Federn für die elastische Kraft sorgen. In diesem Beispiel können die nichtleitenden Fasern 88 nicht elastisch sein und können ein unelastisches Material aufweisen, z. B. eine Polyamidfaser, eine Polyaramidfaser u. ä. Die Spannung in der nichtleitenden Bindung kann durch die Federstärke der Federn 254 vorgesehen sein, wobei die Spannung ihrerseits für Kontaktkraft zwischen der leitenden Bindung (der Klarheit halber nicht gezeigt) und Leitern eines gepaarten Verbinderelements sorgt. In noch einem weiteren Beispiel können die nichtleitenden Fasern 88 elastisch oder unelastisch sein und können an Spannplatten 256 (siehe 12) angeordnet sein, die ihrerseits an den Endwänden 86 angeordnet oder die Endwände 86 sein können. Die Spannplatten können mehrere Federteile 262 aufweisen, wobei jedes Federteil eine Öffnung 260 bildet und jedes Federteil 262 von benachbarten Federteilen durch einen Schlitz 264 getrennt ist. Jede nichtleitende Faser kann durch eine entsprechende Öffnung 260 in der Spannplatte 256 gefädelt sein und kann an der Spannplatte angeordnet sein, z. B. mit der Spannplatte verklebt oder so angebunden sein, daß ein Endabschnitt der nichtleitenden Faser nicht durch die Öffnung 260 herausgezogen werden kann. Die Schlitze 264 können jedem Federteil 262 ermöglichen, unabhängig von benachbarten Federteilen zu wirken, während mehrere Federteile an einer gemeinsamen Spannhalterung 256 angeordnet sein können. Jedes Federteil 262 kann einen kleinen Bewegungsbetrag ermöglichen, der für Spannung in der nichtleitenden Bindung sorgen kann. In einem Beispiel kann die Spannhalterung 256 eine gebogene Struktur gemäß 12 haben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Bereitstellung mehrerer eigenständiger Kontaktpunkte über die Länge des Verbinders und gepaarten Verbinders mehrere Vorteile gegenüber dem einzelnen kontinuierlichen Kontakt herkömmlicher Verbinder (gemäß 3a, 3b und 4) haben. Wird z. B. ein Teilchen zwischen den Oberflächen eines herkömmlichen Verbinders wie in 4 eingefangen, kann das Teilchen die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Oberflächen verhindern und kann Furchung bewirken, was Verschleiß des Verbinders beschleunigen kann. Von den Anmeldern wurde festgestellt, daß Furchung durch eingefangene Teilchen eine erhebliche Verschleißquelle herkömmlicher Verbinder ist. Das Furchungsproblem und die daraus resultierende Nichtherstellung einer guten elektrischen Verbindung läßt sich durch die Gewebeverbinder der Erfindung überwinden. Die Gewebeverbinder haben das Merkmal, "lokal nachgiebig" zu sein, worunter hierin zu verstehen ist, daß die Verbinder die Fähigkeit haben, sich an vorhandene kleine Teilchen anzupassen, ohne die Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen Oberflächen des Verbinders zu beeinträchtigen. In 13a und 13b sind vergrößerte Querschnittansichten des Verbinders von 7 und 8 dargestellt, wobei die mehreren Leiter 90a gezeigt sind, die mehrere eigenständige Kontaktpunkte über die Länge des gepaarten Verbinderelements 96 bilden. Ist kein Teilchen vorhanden, kann jeder Berg/jedes Tal der Leiter 90a den gepaarten Kontakt 96 gemäß 13a kontaktieren. Wird ein Teilchen 98 zwischen den Verbinderoberflächen eingefangen, paßt sich der Berg/das Tal 100 an der Stelle des Teilchens an vorhandene Teilchen an und kann durch das Teilchen abgelenkt werden und keinen Kontakt mit dem gepaarten Kontakt gemäß 13b herstellen. Allerdings bleiben die anderen Berge/Täler der Leiter 90a in Kontakt mit dem gepaarten Kontakt 96, was für eine elektrische Verbindung zwischen den Leitern und dem gepaarten Kontakt 96 sorgt. Mit dieser Anordnung kann sehr wenig Kraft auf das Teilchen ausgeübt werden, weshalb bei Bewegung der Gewebefläche des Verbinders im Hinblick auf die andere Oberfläche das Teilchen keine Furche in der anderen Oberfläche pflügt, sondern jeder Kontaktpunkt des Gewebeverbinders abgelenkt werden kann, wenn er auf ein Teilchen trifft. Dadurch können die Gewebeverbinder verhindern, daß es zu Furchung kommt, was Verschleiß der Verbinder reduziert und die Nutzungsdauer der Verbinder verlängert.
Mit erneutem Bezug auf 7 kann der Verbinder 80 ferner eine oder mehrere Isolierfasern 104 aufweisen, die mit den mehreren nichtleitenden Fasern 88 verwoben sein können und zwischen Sätzen von Leitern positioniert sein können, die gemeinsam einen elektrischen Kontakt bilden. Die Isolierfa sern 104 können dazu dienen, einen elektrischen Kontakt von einem anderen elektrisch zu isolieren, was die Leiter eines elektrischen Kontakts daran hindert, mit den Leitern des anderen elektrischen Kontakts in Berührung zu kommen und einen elektrischen Kurzschluß zwischen den Kontakten zu verursachen. Ein vergrößerter Abschnitt eines Beispiels für den Verbinder 80 ist in 14 gezeigt. Darstellungsgemäß kann der Verbinder 80 eine erste Gruppe von Leitern 110a und eine zweite Gruppe von Leitern 110b aufweisen, die durch eine oder mehrere Isolierfasern 104a getrennt und mit den mehreren nichtleitenden Fasern 88 verwoben sind. Wie zuvor diskutiert, kann die erste Gruppe von Leitern 110a mit einem ersten Anschlußkontakt 112a verbunden sein, was einen ersten elektrischen Kontakt bildet. Ähnlich kann die zweite Gruppe von Leitern 110b mit einem zweiten Anschlußkontakt 112b verbunden sein, was einen zweiten elektrischen Kontakt bildet. In einem Beispiel können die Anschlußkontakte 112a und 112b gemeinsam ein Differenzsignal-Kontaktpaar bilden. Alternativ kann jeder Anschlußkontakt einen einzelnen, getrennten elektrischen Signalkontakt bilden. Gemäß einem weiteren Beispiel kann der Verbinder 80 ferner ein elektrisches Schirmteil 106 aufweisen, das gemäß 7 so positioniert sein kann, daß es Differenzsignal-Kontaktpaare voneinander trennt. Natürlich sollte klar sein, daß ein elektrisches Schirmteil auch zu Beispielen für den Verbinder 80 gehören kann, die keine Differenzsignal-Kontaktpaare haben.
15a und 15b zeigen den Verbinder 80 in Kombination mit einem gepaarten Verbinder 97. Der gepaarte Verbinder 97 kann einen oder mehrere gepaarte Kontakte 96 (siehe 8) aufweisen und kann auch ein gepaartes Gehäuse 116 aufweisen, das ein oberes und unteres Plattenteil 118a und 118b haben kann, die durch einen Abstandshalter 120 getrennt sind. Die gepaarten Kontakte 96 können am oberen und/oder unteren Plattenteil 118a und 118b so angeordnet sein, daß bei Eingriff des Verbinders 80 mit dem gepaarten Verbinder 97 mindestens einige der Kontaktpunkte der mehreren Leiter 90 die gepaarten Kontakte 96 kontaktieren, was eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbinder 80 und dem gepaarten Verbinder 97 her stellt. In einem Beispiel können die gepaarten Kontakte 96 entlang dem oberen und unteren Plattenteil 118a und 118b gemäß 15a abwechselnd beabstandet sein. Der Abstandshalter 120 kann so aufgebaut sein, daß eine Höhe des Abstandshalters 120 im wesentlichen gleich oder etwas kleiner als eine Höhe der Endwände 86 des Verbinders 80 ist, um eine Preßpassung zwischen dem Verbinder 80 und dem gepaarten Verbinder 97 vorzusehen und um für Kontaktkraft zwischen den gepaarten Leitern und den Kontaktpunkten der mehreren Leiter 90 zu sorgen. In einem Beispiel kann der Abstandshalter so aufgebaut sein, daß er bewegliche spannungsausübende Endwände 86 des Verbinders 80 gemäß der vorstehenden Beschreibung beherbergt.
Zu beachten ist, daß die Leiter und nichtleitenden sowie Isolierfasern, die die Bindung bilden, extrem dünn sein können, z. B. mit Durchmessern in einem Bereich von etwa 0,001 Inch bis etwa 0,020 Inch, und somit ein Verbinder mit sehr hoher Dichte mit Hilfe der Gewebestruktur möglich sein kann. Da die Gewebeverbinder wie zuvor diskutiert lokal nachgiebig sind, kann wenig Energie aufgewendet werden, Reibung zu überwinden, weshalb der Verbinder nur eine relativ geringe Normalkraft erfordern kann, um einen Verbinder mit einem gepaarten Verbinderelement in Eingriff zu bringen. Dies kann auch die Nutzungsdauer des Verbinders verlängern, da eine bruch- oder Biegewahrscheinlichkeit der Leiter geringer ist, wenn das Verbinderelement mit dem gepaarten Verbinderelement in Eingriff gebracht wird. Taschen oder Räume, die in der Bindung als natürliche Folge des Verwebens der Leiter und Isolierfasern mit den nichtleitenden Fasern vorhanden sind, können auch als Teilchenfallen wirken. Anders als herkömmliche Teilchenfallen können diese Teilchenfallen in der Bindung ohne spezielle Herstellungsaspekte vorhanden sein und bilden keine Spannungsmerkmale wie herkömmliche Teilchenfallen.
In 16a und 16b ist eine weitere Ausführungsform eines Gewebeverbinders in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform kann ein Verbinder 130 ein erstes Verbinderelement 132 und ein gepaartes Verbinderelement 134 aufweisen. Das erste Verbinderelement kann über einen ersten und einen zweiten Leiter 136a und 136b ver fügen, die an einem Isoliergehäuseblock 138 angeordnet sein können. Deutlich sollte sein, daß obwohl im dargestellten Beispiel das erste Verbinderelement zwei Leiter aufweist, die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und das erste Verbinderelement mehr als zwei Leiter aufweisen kann. Der erste und zweite Leiter können eine Wellenform über eine Länge des ersten und zweiten Leiters darstellungsgemäß haben, um mehrere Kontaktpunkte 139 über die Länge der Leiter aufzuweisen. In einem Beispiel für diese Ausführungsform ist die Bindung durch mehrere elastische Bänder 140 gebildet, die den ersten und zweiten Leiter 136a und 136b umgeben. Gemäß diesem Beispiel kann ein erstes elastisches Band unter einem ersten Berg des ersten Leiters 136a und über einem ersten Tal des zweiten Leiters 136b verlaufen, um eine Gewebestruktur mit ähnlichen Vorteilen und Eigenschaften wie die bereitzustellen, die anhand des vorstehenden Verbinders 80 (7-15b) beschrieben wurden. Die elastischen Bänder 140 können ein Elastomer aufweisen oder können aus einem anderen Isoliermaterial gebildet sein. Zu beachten ist auch, daß die Bänder 140 nicht elastisch zu sein brauchen und ein unelastisches Material aufweisen können. Der erste und zweite Leiter des ersten Verbinderelements können an einem entsprechenden ersten und zweiten Anschlußkontakt 146 angeschlossen sein, die z. B. mit einer Grundplatine, einer Leiterplatte, einem Halbleiterbauelement, einem Kabel usw. dauerhaft oder entfernbar verbunden sein können.
Wie zuvor diskutiert, kann der Verbinder 130 ferner ein gepaartes Verbinderelement (Stabteil) 134 aufweisen, das einen dritten und einen vierten Leiter 142a, 142b aufweisen kann, die durch ein Isolierteil 144 getrennt sind. Wird das gepaarte Verbinderelement 134 mit dem ersten Verbinderelement 132 in Eingriff gebracht, können mindestens einige der Kontaktpunkte 139 des ersten und zweiten Leiters den dritten und vierten Leiter kontaktieren und eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Verbinderelement und dem gepaarten Verbinderelement herstellen. Für Kontaktkraft kann durch die Spannung in den elastischen Bändern 140 gesorgt sein. Zu beachten ist, daß das gepaarte Verbinderelement 134 zusätzliche Leiter aufweisen kann, die geeignet sind, etwaige zusätzliche Leiter des ersten Verbinderelements zu kontaktieren, und nicht auf zwei Leiter wie gezeigt beschränkt ist. Das gepaarte Verbinderelement kann ähnlich Anschlußkontakte 148 aufweisen, die z. B. mit einer Grundplatine, einer Leiterplatte, einem Halbleiterbauelement, einem Kabel usw. dauerhaft oder entfernbar verbunden sein können.
Ein Beispiel für einen weiteren Gewebeverbinder in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung ist in 17a und 17b dargestellt. In dieser Ausführungsform kann ein Verbinder 150 ein erstes Verbinderelement 152 und ein gepaartes Verbinderelement 154 aufweisen. Das erste Verbinderelement 152 kann ein Gehäuse 156 aufweisen, das über ein Sockelteil 158 und zwei gegenüberliegende Endwände 160 verfügen kann. Das erste Verbinderelement kann mehrere Leiter 162 aufweisen, die am Sockelteil angeordnet sein können und eine Wellenform über eine Länge der Leiter ähnlich wie die Leiter 136a und 136b des zuvor beschriebenen Verbinders 130 haben können. Die Wellenform der Leiter kann mehrere Kontaktpunkte über die Länge der Leiter vorsehen. Mehrere nichtleitende Fasern 164 können zwischen den beiden gegenüberliegenden Endwänden 160 angeordnet und mit den mehreren Leitern 162 verwoben sein, was eine Gewebeverbinderstruktur bildet. Das gepaarte Verbinderelement 154 kann mehrere Leiter 168 aufweisen, die an einem Isolierblock 166 angeordnet sind. Wird das gepaarte Verbinderelement 154 mit dem ersten Verbinderelement 152 gemäß 17b in Eingriff gebracht, können mindestens einige der mehreren Kontaktpunkte über die Längen der mehreren Leiter des ersten Verbinderelements die Leiter des gepaarten Verbinderelements kontaktieren, um eine elektrische Verbindung dazwischen herzustellen. In einem Beispiel können die mehreren nichtleitenden Fasern 164 elastisch sein und können für eine Kontaktkraft zwischen den Leitern des ersten Verbinderelements und des gepaarten Verbinderelements wie in der vorstehenden Beschreibung anhand von 9a und 9b sorgen. Weiterhin kann der Verbinder 150 jede der anderen Spannstrukturen aufweisen, die zuvor anhand von 10a-12 beschrieben wurden. Dieser Verbinder 150 kann auch die Vorteile haben, die zuvor im Hin blick auf die anderen Ausführungsformen von Gewebeverbindern beschrieben wurden. Insbesondere kann der Verbinder 150 eingefangene Teilchen an Furchung der Oberfläche der Leiter auf die gleiche wie anhand von 13 beschriebene Weise hindern.
In 18 ist noch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewebeverbinders veranschaulicht. Der Verbinder 170 kann eine Gewebestruktur mit mehreren nichtleitenden Fasern (Bändern) 172 und mindestens einem Leiter 174 aufweisen, der mit den mehreren nichtleitenden Fasern 172 verwoben ist. In einem Beispiel kann der Verbinder mehrere Leiter 174 aufweisen, von denen einige durch eine oder mehrere Isolierfasern 176 voneinander getrennt sein können. Der eine oder die mehreren Leiter 174 können mit den mehreren nichtleitenden Fasern 172 so verwoben sein, daß mehrere Berge und Täler über eine Länge der Leiter gebildet sind, wodurch mehrere Kontaktpunkte über die Länge der Leiter vorgesehen sind. Darstellungsgemäß kann die Gewebestruktur die Form einer Röhre haben, wobei ein Ende der Bindung mit einem Gehäuseteil 178 verbunden ist. Allerdings sollte klar sein, daß die Gewebestruktur nicht auf Röhren beschränkt ist und jede Form nach Bedarf haben kann. Das Gehäuseteil 178 kann einen Anschlußkontakt 180 aufweisen, der z. B. mit einer Leiterplatte, einer Grundplatine, einem Halbleiterbauelement, einem Kabel usw. dauerhaft oder entfernbar verbunden sein kann. Zu beachten ist, daß der Anschlußkontakt 180 nicht rund wie in der Darstellung zu sein braucht, sondern jede Form haben kann, die zur Verbindung mit Bauelementen in der Anwendung geeignet ist, in der der Verbinder zu verwenden ist.
Ferner kann der Verbinder 170 ein gepaartes Verbinderelement (Stabteil) 182 aufweisen, das mit der Geweberöhre in Eingriff zu bringen ist. Das gepaarte Verbinderelement 182 kann darstellungsgemäß einen kreisförmigen Querschnitt haben, aber zu beachten ist, daß das gepaarte Verbinderelement nicht rund zu sein braucht und eine andere Form nach Bedarf haben kann. Das gepaarte Verbinderelement 182 kann einen oder mehrere Leiter 184 aufweisen, die entlang dem gepaarten Verbinderelement 182 über den Umfang beabstandet sein können und sich über eine Länge des gepaarten Verbinderelements 182 erstrecken können. Wird das gepaarte Verbinderelement 182 in die Geweberöhre eingesteckt, können die Leiter 174 der Bindung mit den Leitern 184 des gepaarten Verbinderelements 182 in Berührung kommen, was eine elektrische Verbindung zwischen den Leitern der Bindung und des gepaarten Verbinderelements herstellt. Gemäß einem Beispiel können das gepaarte Verbinderelement 182 und/oder die Geweberöhre Justiermerkmale (nicht gezeigt) aufweisen, um das gepaarte Verbinderelement 182 zur Geweberöhre beim Einstecken auszurichten.
In einem Beispiel können die nichtleitenden Fasern 172 elastisch sein und können einen Umfang haben, der im wesentlichen gleich oder etwas kleiner als ein Umfang des gepaarten Verbinderelements 182 ist, um eine Preßpassung zwischen dem gepaarten Verbinderelement und der Geweberöhre vorzusehen. In 19 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Abschnitts des Verbinders 170 gezeigt, die darstellt, daß die nichtleitenden Fasern 172 in Pfeilrichtungen 258 gespannt sein können. Die gespannten nichtleitenden Fasern 172 können für Kontaktkraft sorgen, die bewirkt, daß mindestens einige der mehreren Kontaktpunkte über die Länge der Leiter 174 der Bindung die Leiter 184 des gepaarten Verbinderelements kontaktieren. In einem weiteren Beispiel können die nichtleitenden Fasern 172 unelastisch sein und können Federteile (nicht gezeigt) so aufweisen, daß die Federteile ermöglichen, daß sich der Umfang der Röhre dehnt, wenn das gepaarte Verbinderelement 182 eingesteckt wird. Dadurch können die Federteile die elastische/Spannkraft in der Geweberöhre vorsehen, die ihrerseits für Kontaktkraft zwischen mindestens einigen der mehreren Kontaktpunkte und den Leitern 184 des gepaarten Verbinderelements 182 sorgen kann.
Wie zuvor diskutiert, ist die Bindung lokal nachgiebig und kann auch Räume oder Taschen zwischen Bindungsfasern aufweisen, die als Teilchenfallen wirken können. Außerdem können ein oder mehrere Leiter 174 der Bindung miteinander gruppiert sein (im gezeigten Beispiel von 18 und 19 sind die Leiter 174 paarweise gruppiert), um einen einzelnen elektrischen Kontakt vorzusehen. Gruppieren der Leiter kann die Zuverläs sigkeit des Verbinders durch Bereitstellen von mehr Kontaktpunkten pro elektrischen Kontakt weiter verbessern, wodurch der Gesamtkontaktwiderstand verringert und auch die Fähigkeit verliehen wird, sich an mehrere Teilchen anzupassen, ohne die elektrische Verbindung zu beeinträchtigen.
20a und 20b zeigen in Perspektivansicht bzw. im Querschnitt zwei Beispiele für ein gepaartes Verbinderelement 182, das mit dem Verbinder 170 verwendet werden kann. Gemäß einem Beispiel, das 20a zeigt, kann das gepaarte Verbinderelement 182 einen dielektrischen oder anderen nichtleitenden Kern 188 aufweisen, der durch eine leitende Schicht 190 umgeben oder mindestens teilweise umgeben ist. Die Leiter 184 können von der leitenden Schicht 190 durch Isolierteile 192 getrennt sein. Die Isolierteile können darstellungsgemäß für jeden Leiter 184 getrennt sein oder können eine Isolierschicht aufweisen, die die leitende Schicht 190 mindestens teilweise umgibt. Ferner kann das gepaarte Verbinderelement einen Isoliergehäuseblock 186 aufweisen.
Gemäß einem weiteren, in 20b gezeigten Beispiel kann ein gepaartes Verbinderelement 182 einen leitenden Kern 194 aufweisen, der einen Hohlraum 196 darin bilden kann. Eine optische Faser, ein Festigkeitsteil zur Erhöhung der Gesamtfestigkeit und Haltbarkeit des Stabteils und/oder ein Wärmeübertragungsteil, das zum Ableiten von im Verbinder aufgebauter Wärme von den sich in den Leitern ausbreitenden elektrischen Signalen dienen kann, kann im Hohlraum 196 liegen. In einem Beispiel kann ein Beilaufdraht im Hohlraum liegen und kann mit dem leitenden Kern verbunden sein, um als Massedraht für den Verbinder zu dienen. Gemäß 20a kann der Gehäuseblock 186 rund sein, was den Umfang des gepaarten Verbinderelements erhöht, und kann eine oder mehrere Kerben 198 aufweisen, die als Justierpunkte für den Verbinder dienen können, um beim Ausrichten des gepaarten Verbinderelements zu den Leitern der Geweberöhre zu helfen. Alternativ kann der Gehäuseblock abgeflachte Abschnitte 200 gemäß 20b aufweisen, die als Justierführungen dienen können. Ferner ist zu beachten, daß der Gehäuseblock nach Bedarf eine andere Form haben kann und jede Form von Justierung aufweisen kann, die dem Fachmann bekannt ist oder von ihm entwickelt wird.
21 veranschaulicht noch ein weiteres Beispiel für ein gepaartes Verbinderelement 182, das mit dem Verbinder 170 verwendet werden kann. In diesem Beispiel kann das gepaarte Verbinderelement einen dielektrischen oder anderen nichtleitenden Kern 202 aufweisen, der mit einer oder mehreren Nuten ausgebildet sein kann, damit die Leiter 184 so darin gebildet sein können, daß eine Oberseite der Leiter 184 im wesentlichen bündig mit einer Außenfläche des gepaarten Verbinderelements ist.
Gemäß einem weiteren Beispiel, das 22 zeigt, kann der Verbinder 170 ferner einen elektrischen Schirm 204 aufweisen, der so plaziert sein kann, daß er die Geweberöhre im wesentlichen umgibt. Der Schirm kann eine nichtleitende Innenschicht 206 aufweisen, die verhindern kann, daß die Leiter 174 den Schirm berühren und dadurch kurzgeschlossen werden. In einem Beispiel kann das Stabteil einen Beilaufdraht aufweisen, der in einem Hohlraum des gepaarten Verbinderelements gemäß der vorstehenden Diskussion liegt, und der Beilaufdraht kann mit dem elektrischen Schirm 204 elektrisch verbunden sein. Der Schirm 204 kann z. B. eine Folie, ein Metallgeflecht oder eine andere Art von Schirmaufbau aufweisen, die dem Fachmann bekannt ist.
In 23 ist ein Beispiel für eine Anordnung von Gewebeverbindern in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung veranschaulicht. Gemäß einer Ausführungsform kann die Anordnung 210 einen oder mehrere Gewebeverbinder 212 einer ersten Art und einen oder mehrere Gewebeverbinder 214 einer zweiten Art aufweisen. In einem Beispiel können die Gewebeverbinder 212 der zuvor anhand von 7-15b beschriebene Verbinder 80 sein und können verwendet werden, Signalleiterbahnen und oder Komponenten auf unterschiedlichen Leiterplatten miteinander zu verbinden. Die Gewebeverbinder 214 können der zuvor anhand von 18-22 beschriebene Verbinder 170 sein und können verwendet werden, Stromleiterbahnen oder Komponenten auf den unterschiedlichen Leiterplatten miteinander zu verbinden. In einem Beispiel, in dem der Verbinder 170 verwendet werden kann, Stromversorgungsverbindungen bereitzustellen, kann das Stabteil 180 im wesentlichen vollständig leitend sein. Ferner kann es in diesem Beispiel unnötig sein, Isolierfasern 176 vorzusehen, und die zuvor als nichtleitend beschriebenen Fasern 172 können tatsächlich leitend sein, um für einen größeren elektrischen Weg zwischen der Geweberöhre und dem Stabteil zu sorgen. Die Verbinder können darstellungsgemäß an einer Platine 216 angeordnet sein, die z. B. eine Grundplatine, eine Leiterplatte usw. sein kann, die elektrische Leiterbahnen und Komponenten aufweisen kann, die auf einer Rückseite angeordnet oder zwischen den Verbindern positioniert sind (nicht gezeigt).
Wie hierin diskutiert wurde, kann die Nutzung von Leitern, die mit Lastfasern, d. h. nichtleitenden Fasern, verwoben oder verflochten sind, spezielle Vorteile für elektrische Verbindersysteme haben. Konstrukteure bemühen sich ständig um die Entwicklung (1) kleinerer elektrischer Verbinder und (2) elektrischer Verbinder, die minimalen elektrischen Widerstand haben. Die hierin beschriebenen Gewebeverbinder können für Vorteile auf diesen beiden Gebieten sorgen. Der elektrische Gesamtwiderstand eines zusammengebauten Verbinders ist allgemein eine Funktion der elektrischen Widerstandseigenschaften der Steckseite des Verbinders, der elektrischen Widerstandseigenschaften der Buchsenseite des Verbinders und des elektrischen Widerstands der Grenzfläche, die zwischen diesen beiden Seiten des Verbinders liegt. Die elektrischen Widerstandseigenschaften sowohl der Steck- als auch der Buchsenseite des elektrischen Verbinders hängen allgemein von den körperlichen Geometrien und Materialeigenschaften ihrer jeweiligen elektrischen Leiter ab. Zum Beispiel ist der elektrische Widerstand eines steckseitigen Verbinders normalerweise eine Funktion der Querschnittfläche seines (oder seiner) Leiter, ihrer Länge und ihrer Materialeigenschaften. Die körperlichen Geometrien und die Materialauswahl dieser Leiter werden oft durch die Belastbarkeiten des elektrischen Verbinders, Größeneinschränkungen, Struktur- und Umgebungsaspekte und Herstellbarkeitsmerkmale diktiert.
Ein weiterer kritischer Parameter eines elektrischen Verbinders besteht darin, eine geringe und stabile trennbare elektrische Widerstandsgrenzfläche, d. h. elektrischen Kontaktwiderstand, zu erreichen. Der elektrische Kontaktwiderstand zwischen einem Leiter und einem gepaarten Leiter in bestimmten Belastungsbereichen kann eine Funktion der Normalkontaktkraft sein, die zwischen den beiden leitenden Oberflächen ausgeübt wird. Gemäß 24 ist die Normalkontaktkraft 310 eines Gewebeverbinders eine Funktion der durch die Lastfaser 304 ausgeübten Spannung T, des Winkels 312, der zwischen der Lastfaser 304 und der gepaarten Kontaktfläche 308 des gepaarten Leiters 306 gebildet ist, und der Anzahl von Leitern 302, auf die die Spannung T wirkt. Nehmen die Spannung T und/oder der Winkel 312 zu, steigt auch die Normalkontaktkraft 310. Außerdem kann es für eine gewünschte Normalkontaktkraft 310 eine große Vielfalt von Kombinationen aus Spannung T/Winkel 312 geben, die die gewünschte Normalkontaktkraft 310 erzeugen können.
25a-b zeigen ein Verfahren zum Anschließen der Leiter 302, die auf Lastfasern 304 gewoben sind. Gemäß 25a windet sich der Leiter 302 um eine erste Lastfaser 304a, eine zweite Lastfaser 304b und eine letzte Lastfaser 304z. Die Orientierung und/oder das Muster der Bindung aus Leitern 302 und Lastfasern 304 kann in anderen Ausführungsformen variieren, z. B. kann ein durch einen Leiter 302 gebildetes Tal mehr als eine Lastfaser 304 umfassen, usw. Die Leiter 302 auf einer Seite sind an einem Ab- bzw. Anschlußpunkt 340 angeschlossen. Der Anschlußpunkt 340 weist allgemein einen Anschlußkontakt auf, was zuvor diskutiert wurde. In einer exemplarischen Ausführungsform können die Leiter 302 auch auf der entgegengesetzten Seite der Bindung an einem weiteren Anschlußpunkt (nicht gezeigt) angeschlossen sein, der im Gegensatz zum Anschlußpunkt 340 allgemein keinen Anschlußkontakt aufweist. 25b zeigt eine bevorzugte Ausführungsform zum Weben der Leiter 302 auf die Lastfasern 304a-z. In 25b ist der Leiter 302 um die erste und zweite Lastfaser 304a, 304b auf die zuvor diskutierte Weise gewoben. In dieser bevorzugten Ausführungsform wickelt sich der Leiter 302 aber dann um die letzte Lastfaser 304z und wird danach um die zweite Lastfaser 304b und dann die erste Lastfaser 304a gewoben. Dadurch beginnt der Leiter 302 am Anschlußpunkt 340, wird um die Leiter 304a, 304b gewoben, um die Lastfaser 304z gewickelt, (erneut) um die Lastfasern 304b, 304a gewoben und ist am Anschlußpunkt 340 angeschlossen. Indem sich ein Leiter 302 um die letzte Lastfaser 304z wickelt und der nächste Leiter (Faden) in der Bindung wird, erübrigt sich die Notwendigkeit eines zweiten Anschlußpunkts. Wird folglich ein Leiter 302 um die letzte Lastfaser 304z auf diese Weise gewickelt, bezeichnet man den Leiter 302 als selbstabschließend.
26a-c veranschaulichen einige exemplarische Ausführungsformen, wie ein (mehrere) Leiter 302 auf Lastfasern 304 gewoben sein können. Der Leiter 302 von 26a-c ist selbstabschließend, und obwohl nur ein Leiter 302 gezeigt ist, wird dem Fachmann klar sein, daß zusätzliche Leiter 302 gewöhnlich in den dargestellten Ausführungsformen vorhanden sind. 26a zeigt einen Leiter 302, der als Grund- bzw. gerade Bindung angeordnet ist. Der Leiter 302 bildet einen ersten Satz von Bergen 364 und Tälern 366, vollführt eine Wendung auf sich selbst (d. h. ist selbstabschließend) und bildet dann einen zweiten Satz von Bergen 364 und Tälern 366, die benachbart zum ersten Satz von Bergen 364 und Tälern 366 liegen und davon versetzt sind. Ein Berg 364 aus dem ersten Satz und ein Tal 366 aus dem zweiten Satz (oder alternativ ein Tal 366 aus dem ersten Satz und ein Berg 364 aus dem zweiten Satz) können zusammen eine Schlaufe 362 bilden. Lastfasern 304 können in den Schlaufen 362 liegen (d. h. einen Eingriff mit ihnen herstellen). Während der Leiter 302 von 26a-c als selbstabschließend gezeigt ist, brauchen in anderen exemplarischen Ausführungsformen die Leiter 302 nicht selbstabschließend zu sein. Um mit Hilfe nicht selbstabschließender Leiter 302 eine gerade Bindung ähnlich wie die in 26a offenbarte zu bilden, bildet ein erster Leiter 302 einen ersten Satz von Bergen 364 und Tälern 366, während ein zweiter Leiter 302 einen zweiten Satz von Bergen 364 und Tälern 366 bildet, die benachbart zum ersten Satz und versetzt davon liegen. Die Schlaufen 363 sind ähnlich aus ent sprechenden Bergen 364 und Tälern 366 gebildet. 26b zeigt einen Leiter 302, der als Dreher- (gekreuzte) Bindung angeordnet ist. Der Leiter 302 von 26b bildet einen ersten Satz von Bergen 364 und Tälern 366, vollführt eine Wendung auf sich selbst und bildet dann einen zweiten Satz von Bergen 364 und Tälern 366, die mit dem ersten Satz von Bergen 364 und Tälern 366 verflochten und davon versetzt sind. Ähnlich können Berge 364 aus dem ersten Satz und Täler 366 aus dem zweiten Satz (oder alternativ Täler 366 aus dem ersten Satz und Berge 364 aus dem zweiten Satz) zusammen Schlaufen 362 bilden, die durch Lastfasern 304 belegt sein können. Nicht selbstabschließende Leiter 302 können auch als Dreherbindung angeordnet sein.
26c zeigt einen selbstabschließenden Leiter 302, der in Dreherbindung auf vier Lastfasern 304 gewoben ist. Der Leiter 302 von 26c bildet fünf Schlaufen 362a-e. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen liegen eine oder mehrere Lastfasern 304 in jeder der Schlaufen 362, die durch die Leiter 302 gebildet sind. Allerdings brauchen nicht alle Schlaufen 362 durch eine Lastfaser 304 belegt zu sein. Zum Beispiel zeigt 26c eine exemplarische Ausführungsform, in der die Schlaufe 362c keine Lastfaser 304 enthält. Es kann erwünscht sein, daß nicht belegte Schlaufen 362 zu bestimmten Ausführungsformen mit Bindung aus Leitern 302 und Lastfasern 304 gehören, um eine gewünschte Gesamtbindungssteifigkeit (und -flexibilität) zu erreichen. Nicht belegte Schlaufen 362 in der Bindung zu haben kann auch für verbesserte Betriebsabläufe und Nutzeffekte in der Herstellung sorgen. Ist die Bindungsstruktur z. B. an einem Sockel angeordnet, kann eine leichte Fehlausrichtung der Bindung relativ zum gepaarten Leiter vorliegen. Kompensieren läßt sich diese Fehlausrichtung infolge der vorhandenen nicht belegten Schlaufen 362. Indem also Schlaufen genutzt werden, die nicht belegt oder "nicht durchschossen" sind, d. h. eine Lastfaser 304 nicht die Schlaufe kontaktiert, läßt sich Nachgiebigkeit der Bindungsstruktur erreichen, um bessere Leitfähigkeit zwischen Leiter/gepaartem Leiter zu gewährleisten, während die Bindungsspannung minimal gehalten wird. Die Nutzung nicht beleg ter Schlaufen 362 kann auch größere zulässige Toleranzen während des Zusammenbauverfahrens ermöglichen. Außerdem kann der Gebrauch nicht durchschossener Schlaufen 362 die Verwendung gemeinsamer Werkzeuge für unterschiedliche Verbinderausführungsformen ermöglichen (z. B. können dieselben Werkzeuge für eine 8er Bindung mit acht Schlaufen 362 und sechs "durchgeschossenen" Lastfasern 304 wie für eine Bindung mit acht Schlaufen 362 mit acht Lastfasern 304 verwendet werden. Als Alternative zum Gebrauch einer nicht durchschossenen Schlaufe 362 kann statt dessen ein gerader (nicht verwobener) Leiter 302 verwendet werden.
Durchgeführt wurden Prüfungen an vielfältigen Bindungsgeometrien mit Leitern 302 und Lastfasern 304, um die Beziehung zwischen Normalkontaktkraft 310 und elektrischem Kontaktwiderstand zu bestimmen. Gemäß 27 wurde der elektrische Gesamtwiderstand der geprüften Gewebeverbinderausführungsformen, dargestellt auf einer y-Achse 314, der unterschiedlichen Gewebeverbinderausführungsformen (gemäß der Liste in der Legende) über einen Bereich von Normalkontaktkräften, dargestellt auf einer x-Achse 316, bestimmt. Gemäß 27 verweist der allgemeine Trend 318 darauf, daß mit steigender Normalkontaktkraft (in Newton (N)) die Kontaktwiderstandskomponente des elektrischen Gesamtwiderstands (in Milliohm (mOhm) allgemein abnimmt. Der Fachmann wird gleichwohl erkennen, daß sich die Verringerung des Kontaktwiderstands nur über einen bestimmten Bereich von Normalkontaktkräften erstreckt; alle weiteren Erhöhungen über einen Schwellwert der Normalkontaktkraft hinaus erzeugen keine weitere Verringerung des elektrischen Kontaktwiderstands. Anders gesagt flacht sich der Trend 318 ab, bewegt man sich immer weiter an der x-Achse 316 entlang.
Anhand der Daten von 27 kann man dann eine Normalkontaktkraft (oder einen Bereich davon) bestimmen, die zum Minimieren des elektrischen Kontaktwiderstands eines Gewebeverbinders ausreichend ist. Zur Erzeugung dieser Normalkontaktkräfte lassen sich dann der bevorzugte Betriebsbereich der Spannung T, mit der die Lastfaser(n) 304 zu belasten ist (sind), und der Winkel 312 (als Anzeige für die Orientierung der Lastfaser(n) 304 relativ zu dem (den) Leiter(n) 302) für eine identifizierte Gewebeverbinderausführungsform bestimmen. Dem Fachmann wird klar sein, daß die übergroße Mehrheit der herkömmlichen elektrischen Verbinder, die derzeit verfügbar sind, mit Normalkontaktkräften im Bereich von etwa 0,35 bis 0,5 N oder darüber arbeitet. Wie aus den Daten gemäß 27 hervorgeht, können durch Erzeugen mehrerer Kontaktpunkte an Leitern 302 eines Gewebeverbindersystems sehr leichte Belastungswerte (d. h. Normalkontaktkräfte) verwendet werden, um sehr geringe und wiederholbare elektrische Kontaktwiderstände zu erzeugen. Beispielsweise demonstrieren die Daten von 27, daß für viele der geprüften Gewebeverbinderausführungsformen Normalkontaktkräfte zwischen etwa 0,020 und 0,045 N zur Minimierung des elektrischen Kontaktwiderstands ausreichen können. Somit stellen solche Normalkontaktkräfte eine Reduzierung der Normalkontaktkräfte herkömmlicher elektrischer Verbinder um eine Größenordnung dar.
Ist erkannt, daß sehr geringe Normalkontaktkräfte in diesen Mehrkontakt-Gewebeverbindern genutzt werden können, besteht die Herausforderung dann darin, wie man diese Normalkontaktkräfte an jedem der Kontaktpunkte des Leiters 302 zuverlässig erzeugt. Die Kontaktpunkte eines Leiters 302 sind die Stellen, an denen elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Leiter 302 und einer gepaarten Kontaktfläche 308 eines gepaarten Leiters 306 herzustellen ist. 28a und 28b zeigen eine exemplarische Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebeverbinders 400, der erwünschte Normalkontaktkräfte an jedem der Kontaktpunkte erzeugen kann. 26a und 26b zeigen Querschnittansichten eines Gewebeverbinders 400 mit einem Gewebeverbinderelement 410 und einem gepaarten Verbinderelement 420. Das Gewebeverbinderelement 410 weist eine (mehrere) Lastfaser(n) 304 und Leiter 302 auf. Die Enden der Lastfaser(n) 304 sind allgemein an Endplatten (nicht gezeigt) oder anderen Feststrukturen befestigt, was später näher beschrieben wird. Die Lastfaser(n) 304 kann (können) sich in einem unbelasteten (nicht gespannten) oder belasteten Zustand befinden, bevor das Gewebeverbinderelement 410 einen Eingriff mit dem gepaarten Verbinderelement 420 herstellt. Während nur eine Lastfaser 304 in diesen Querschnittansichten gezeigt ist, sollte klar sein, daß zusätzliche Lastfasern 304 vorzugsweise hinter (oder vor) der dargestellten Lastfaser 304 liegen. Das Gewebeverbinderelement 410 hat drei Bündel oder Anordnungen von Leitern 302, die um jede Lastfaser 304 gewoben sind. Die mit verdeckten Linien dargestellten Abschnitte von Leitern zeigen, wo die Berge und Täler der verwobenen Leiter 302 außerhalb der Ebene mit dem speziellen dargestellten Querschnitt liegen. Allgemein würde eine zweite Lastfaser 304 (nicht gezeigt) in Verbindung mit diesen außerhalb der Ebene liegenden Bergen und Tälern genutzt. Obwohl hier nicht gezeigt, können Leiter 302 direkt an benachbarten Leitern 302 plaziert sein, so daß elektrische Leitfähigkeit zwischen benachbarten Leitern 302 hergestellt sein kann.
28b zeigt das Gewebeverbinderelement 410 von 28a, nachdem es mit dem gepaarten Verbinderelement 420 in Eingriff gebracht ist. Zum Eingriff des Gewebeverbinderelements 410 wird das Gewebeverbinderelement 410 in einen Hohlraum 422 des gepaarten Verbinderelements 420 einsteckt. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Vorderfläche (nicht gezeigt) der gepaarten Leiter 306 abgefast sein, um dem Einstecken des Gewebeverbinderelements 410 besser Rechnung zu tragen. Nach Einstecken in das gepaarte Verbinderelement 420 sind die Lastfasern 304 verschoben, um dem Profil des Hohlraums 422 und den vorhandenen gepaarten Leitern 306 Rechnung zu tragen. In einigen Ausführungsformen kann die Verschiebung der Lastfasern 304 durch eine Dehnung der Lastfasern 304 erleichtert sein. In anderen Ausführungsformen kann dieser Verschiebung durch das Straffen einer ansonsten schlaffen (in einem Zustand vor dem Eingriff) Lastfaser 304 oder alternativ eine Kombination aus Dehnen und Straffen Rechnung getragen werden, was zu einer Spannung T führt, die in den Lastfasern 304 vorhanden ist. Wie zuvor diskutiert, bewirkt infolge der Orientierung und Anordnung der Bindung aus Lastfasern 304 und Leitern 302 die Spannung T in den Lastfasern 304, daß bestimmte Normalkontaktkräfte an den Kontaktpunkten vorliegen. Wie aus 28b ersichtlich ist, hat der Gewebeverbinder 400 gepaarte Leiter 306, die abwechselnd auf den Innenflächen (die den Hohlraum 422 bilden) des gepaarten Verbinderelements 420 liegen. Diese abwechselnde Kontaktanordnung erzeugt abwechselnde Kontakte auf entgegengesetzten parallelen ebenen gepaarten Kontaktflächen 308.
Statt eine flache (z. B. im wesentlichen ebene) gepaarte Kontaktfläche 308 gemäß 28b zu nutzen, verwendet eine weitere Ausführungsform eine gekrümmte, z. B. konvexe, gepaarte Kontaktfläche 308. Die Krümmung der gepaarten Kontaktfläche 308 kann verbesserte Toleranzeinhaltung für den Kontakt zwischen den Kontaktpunkten der Leiter 302 und der gepaarten Leiter 306 in Normalrichtung ermöglichen. Die gekrümmte Oberfläche (der gepaarten Kontaktflächen 308) hilft, eine sehr engtolerierte Normalkraft zwischen diesen beiden trennbaren Kontaktflächen zu wahren. Allerdings trägt die gekrümmte Oberfläche selbst allgemein nicht dazu bei, die Seitenausrichtung zwischen den Leitern 302 und den gepaarten Leitern 306 beizubehalten. Isolierfasern (z. B. Isolierfasern 104 gemäß 7), die parallel und zwischen Segmenten von Leitern 302 eingefügt plaziert sind, könnten genutzt werden, um bei der Seitenausrichtung benachbarter Leiter 302 zu unterstützen. Die Krümmung der gepaarten Kontaktfläche 308 braucht nicht so stark zu sein; verbesserte Lagetoleranzen lassen sich mit einem relativ kleinen Krümmungsbetrag realisieren. In einigen bevorzugten Ausführungsformen können gepaarte Kontaktflächen 308 mit einem großen Krümmungsradius verwendet werden, um einige erwünschte Herstellungslagetoleranzen zu erreichen. 29 veranschaulicht einen alternativen gepaarten Leiter 306 mit einer gekrümmten gepaarten Kontaktfläche 308, der im Gewebeverbinder 400 von 28 verwendet werden könnte. Die Krümmung der gepaarten Kontaktfläche 308 ermöglicht eine sehr großzügige Positionierungstoleranz in der Herstellung und im Betrieb.
Gemäß 29 lassen sich verbesserte Lagetoleranzen oft erreichen, indem gepaarte Kontaktflächen 308 genutzt werden, die einen Krümmungsradius R 336 haben, der größer als die Breite W 309 des gepaarten Leiters 306 ist. Insbesondere ist die Beziehung zwischen dem Seitenabstand L 332 zwischen zwei Leitern 302 und dem Winkel α 334 zwischen den beiden Leitern 302 und dem Krümmungsradius R 336 der gepaarten Kontaktfläche 308 durch die Formel L ≈ αR gegeben. Das Minimum des Seitenabstands L 332 ist durch den Durchmesser der Leiter 302 festgelegt, weshalb der Seitenabstand L 332 durch Anordnen der Leiter 302 direkt aneinander sehr eng toleriert sein kann. Anders gesagt liegen in bestimmten exemplarischen Ausführungsformen die Leiter 302 so, daß keine Lücke zwischen den benachbarten Leitern 302 existiert. Somit läßt sich dann für einen sehr geringen Winkel α 334 der erforderliche Krümmungsradius R 336 bestimmen. In einer exemplarischen Ausführungsform mit z. B. einem Winkel α 334 von 0,25 Grad und Leitern 302 mit einem Durchmesser von 0,005 Inch würde somit ein bevorzugter Krümmungsradius R 336 der gepaarten Kontaktfläche 308 in der Größenordnung von etwa 2,29 Inch liegen. Die Toleranz hierbei ist auch recht großzügig, da der Winkel α 334 in direkter Beziehung zum Krümmungsradius R 336 steht.
Wäre z. B. die Toleranz für den Krümmungsradius R 336 mit ± 0,10 Inch festgelegt, könnte der Winkel α 334 zwischen 0,261 Grad und 0,239 Grad variieren. Um die Nutzeffekte der Verwendung einer gekrümmten gepaarten Kontaktfläche 308 zu illustrieren, wäre zur Einhaltung einer Toleranz von 0,03 Grad für die Ausführungsform der flachen Anordnung von 28 eine Toleranz von 0,0000105 Inch für die Versatzhöhe H 324 erforderlich. Außerdem hat die Einführung gekrümmter gepaarter Kontaktflächen 308 keinen erheblichen Einfluß auf die Gesamthöhe der Gewebeverbinder. Beispielsweise würde bei einem Krümmungsradius R 336 von 2,29 Inch und einer Breite W 309 des gepaarten Leiters 306 von 0,50 Inch die Gesamthöhe 311 des Bogens nur etwa 0,014 Inch betragen, d. h. die gepaarte Kontaktfläche 308 ist nahezu flach.
In den meisten exemplarischen Ausführungsformen haben die Leiter 302 eines Verbinders allgemein ähnliche Geometrien, elektrische Eigenschaften und elektrische Weglängen. In einigen Ausführungsformen können aber die Leiter 302 eines Verbinders ungleichartige Geometrien, elektrische Eigenschaften und/oder elektrische Weglängen haben. Zusätzlich steht in einigen bevorzugten Ausführungsformen von Stromverbindern je der Leiter 302 eines Verbinders mit dem (den) benachbarten elektrischen Leiter(n) 302 in elektrischem Kontakt. Die Bereitstellung mehrerer Kontaktpunkte entlang jedem Leiter 302 und die Herstellung von elektrischem Kontakt zwischen benachbarten Leitern 302 gewährleistet ferner, daß die Ausführungsformen von Mehrkontakt-Gewebestromverbindern ausreichend lastausgeglichen sind. Zudem verbieten die Geometrie und Gestaltung des Gewebeverbinders einen Grenzflächenausfall an einem Einzelpunkt. Stehen die Leiter 302, die neben einem ersten Leiter 302 liegen, in elektrischem Kontakt mit gepaarten Leitern 306, so verursacht der erste Leiter 302 keinen Ausfall (trotz der Tatsache, daß die Kontaktpunkte des ersten Leiters 302 möglicherweise nicht mit einem gepaarten Leiter 306 in Kontakt stehen), da die Last im ersten Leiter 302 zu einem gepaarten Leiter 306 über die benachbarten Leiter 302 abgegeben werden kann.
In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen können die Leiter 302 Drähte aus Kupfer oder Kupferlegierung (z. B. Kupfer C110, Beryllium-Kupfer-Legierung C172) mit Durchmessern zwischen 0,0002 und 0,010 Inch oder darüber aufweisen. Alternativ können die Leiter auch Flachbanddrähte aus Kupfer oder Kupferlegierung mit vergleichbaren rechtwinkligen Querschnittmaßen aufweisen. Die Leiter 302 können auch plattiert sein, um Oxidation zu verhindern oder zu minimieren, z. B. vernickelt oder vergoldet. Akzeptable Leiter 302 für eine bestimmte Gewebeverbinderausführungsform sollten auf der Grundlage der gewünschten Belastbarkeiten des beabsichtigten Verbinders, der mechanischen Festigkeit des in Frage kommenden Leiters 302, der Herstellungsprobleme, die entstehen könnten, wenn der in Frage kommende Leiter 302 verwendet wird, und anderer Systemanforderungen, z. B. der gewünschten Spannung T, identifiziert werden.
In exemplarischen Ausführungsformen können die Lastfasern 304 beispielsweise Nylon, Fluorkohlenwasserstoff, Polyaramide und Paraaramide (z. B. Kevlar^®, Spectra^®, Vectran^®), Polyamide, leitende Metalle und Naturfasern, z. B. Baumwolle, aufweisen. In den meisten exemplarischen Ausführungsformen haben die Lastfasern 304 Durchmesser (oder Breiten) von etwa 0,010 bis 0,002 Inch. In bestimmten Ausführungsformen können aber die Durchmesser/Breiten der Lastfasern 304 nur 18 Mikrometer betragen, wenn technische Hochleistungsfasern (z. B. Kevlar) verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Lastfasern 304 ein nichtleitendes Material auf.
30 veranschaulicht eine weitere exemplarische Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebestromverbinders 500, der stark ausgeglichen ist. Der Stromverbinder 500 besteht aus zwei erweiterten Anordnungen, einer Stromanordnung 512 und einer Rücklaufanordnung 514. Diese Anordnungen stellen mehrere Kontaktpunkte über eine breite Fläche bereit, was zu hoher Redundanz, geringerem trennbarem elektrischem Kontaktwiderstand und besserer Wärmeableitung elektrischer Nebenverluste führen kann. Der Stromverbinder 500 könnte ein 30-Ampere-Gleichstromverbinder sein. Der Stromverbinder 500 weist ein Gewebeverbinderelement 510 und ein gepaartes Verbinderelement 520 auf. Das Gewebeverbinderelement 50 verfügt über ein Gehäuse 530, eine Kraftleitung 512, eine Rückleitung 514, zwei Federhalterungen 534, ein Führungsteil 536 und mehrere Lastfasern 304. Das Gehäuse 530 hat mehrere Löcher 532, in denen die Paßstifte 542 des gepaarten Verbinderelements 520 untergebracht sein können. Die Kraftleitung 512 weist mehrere Leiter 302 auf, die um mehrere Lastfasern 304 gemäß den Lehren der Offenbarung gewoben sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Leiter 302 so angeordnet, daß sie selbstabschließend sind. Die Leiter 302 der Kraftleitung 512 treten aus einem Rückabschnitt des Gehäuses 530 aus und können einen Anschlußpunkt bilden, an dem Strom zum Stromverbinder 500 geführt werden kann. Wie später näher diskutiert wird, können die Lastfasern 304 der Kraftleitung 512 (und Rückleitung 514) eine Spannung T haben, die letztlich zu einer Normalkontaktkraft führt, die an den Kontaktpunkten der Leiter 302 ausgeübt wird. Die Rückleitung 514 ist auf die gleiche Weise wie die Kraftleitung 512 angeordnet. Die Lastfasern 304 des Stromverbinders 500 weisen ein nichtleitendes Material auf, das elastisch oder unelastisch sein kann. Das Führungsteil 536 ist an einer Innenwand des Gehäuses 530 an geordnet und so positioniert, daß es für strukturelle Abstützung der Lastfasern 304 und indirekt der Kraftleitung 512 und Rückleitung 514 sorgt. Die Enden der Lastfasern 304 sind an den Federhalterungen 534 befestigt. Wie später näher beschrieben wird, können die Federhalterungen 534 eine Zuglast T in den befestigten Lastfasern 304 des Gewebeverbinderelements 510 erzeugen.
Das gepaarte Verbinderelement 520 des Stromverbinders 500 besteht aus einem Gehäuse 540, zwei gepaarten Leitern 522 und Paßstiften 542. Die gepaarten Leiter 522 sind an einer Innenwand des Gehäuses 540 so befestigt, daß bei Eingriff des gepaarten Verbinderelements 520 mit dem Gewebeverbinderelement 510 die Kontaktpunkte der Leiter 302 (der Leitungen 512 und 514) in elektrischen Kontakt mit den gepaarten Leitern 522 kommen. Die Paßstifte 542 sind zu den Löchern 532 des Gewebeverbinderelements 510 ausgerichtet und helfen so, das Koppeln des gepaarten Verbinderelements 520 mit dem Gewebeverbinderelement (oder umgekehrt) zu erleichtern.
Der Stromverbinder 500 verwendet vorgespannte Federhalterungen 534, um die erforderliche Normalkontaktkraft zwischen den Kontaktpunkten der Leiter 302 (der Leitungen 512, 514) und den gepaarten Leitern 522 zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. 31 zeigt den Stromverbinder 500, nachdem das gepaarte Verbinderelement 520 in Eingriff mit dem Gewebeverbinderelement 510 gebracht wurde. Nach Eingriff stehen die Kontaktpunkte der Leiter 302 sowohl der Kraftleitung 512 als auch der Rückleitung 514 in elektrischem Kontakt mit den gepaarten Kontaktflächen 524 der gepaarten Leiter 522.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die gepaarten Kontaktflächen 524 konvexe Oberflächen, die durch einen Krümmungsradius R festgelegt sind. Gemäß 31 liegen die konvexen gepaarten Kontaktflächen 524 auf einer Unterseite der gepaarten Leiter 522, d. h. nach Eingriff liegen die Leiter 302 unter den gepaarten Leitern 522. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das Führungsteil 536 so positioniert, daß der obere Abschnitt des Führungsteils 536 über den gepaarten Kontaktflächen 524 liegt. Nach Eingriff verlaufen die Lastfasern 304 von einem Ende 538 der ersten Federhalterung 534 an der konvexen gepaarten Kontaktfläche 524 entlang, die der Kraftleitung 512 entspricht, über dem oberen Abschnitt des Führungsteils 536, an der konvexen gepaarten Kontaktfläche 524 entlang, die der Rückleitung 512 entspricht, und enden dann an einem Ende 539 der zweiten Federhalterung 534. In anderen exemplarischen Ausführungsformen können die gepaarten Kontaktflächen 524 auf der Oberseite der gepaarten Leiter 522 liegen, und die Lastfasern 304 würden sich daher über diesen obenliegenden konvexen gepaarten Kontaktflächen 524 erstrecken. Die Lagen des Endes 538, des Führungsteils 536, der gepaarten Kontaktflächen 524 und des Endes 539, die in Verbindung mit der in den Lastfasern 304 erzeugten Spannung T wirken, erleichtern die Abgabe der Normalkontaktkräfte an den Kontaktpunkten der Leiter 302.
32a-c zeigen eine exemplarische Ausführungsform eines Paars Federhalterungen 534, das im Stromverbinder 500 verwendet werden könnte. Die Lastfasern 304 wurden der Klarheit halber weggelassen, wobei aber deutlich sein sollte, daß die Enden der Lastfasern 304 an den Enden 538, 539 zu befestigen sind. Vor dem Eingriff sind die Lastfasern 304 durch einen Tragstift (nicht gezeigt) abgestützt, beispielsweise das Führungsteil 536. Während des Eingriffs werden die Lastfasern 304 zu den gepaarten Kontaktflächen 524 ausgerichtet. 32a-c zeigen, wie die Federhalterungen 538 im Stromverbinder 500 funktionieren. 32a zeigt die Federhalterungen 534 in einem unbelasteten Zustand, der vorliegt, bevor die Lastfasern mit den Enden 538, 539 gekoppelt werden. Um gemäß 32b die Lastfasern 304 an den Enden 538, 539 zu befestigen, werden die Enden 538, 539 etwas nach innen bewegt, und die Lastfasern 304 werden dann an den Enden 538, 539 verankert. Dem Fachmann werden vielfältige Möglichkeiten deutlich sein, wie die Lastfasern 304 an den Enden 538, 539 verankert werden können, z. B. mit Hilfe von Schlitzen, Verankerungspunkten, Befestigungselementen, Klammern, Schweißen, Hartlöten, Verkleben usw. Nachdem die Lastfasern 304 an den Enden 538, 539 der Federhalterungen 534 verankert wurden, ist allgemein eine kleine Spannkraft in den Lastfasern 304 vorhanden. Gemäß 32c werden nun beim Einstecken des gepaarten Verbinderelements 520 in das Gewebeverbinderelement 510 die Lastfasern 304 unter die gepaarten Kontaktflächen 524 gedrückt (oder alternativ über die gepaarten Kontaktflächen 524 gezogen, wenn die Oberflächen 524 auf der Oberseite der gepaarten Leiter 522 liegen), wonach das Koppeln des Stromverbinders 500 abgeschlossen ist. Um den Eingriff der Lastfasern 304 mit den gepaarten Kontaktflächen 524 zu erleichtern, erfahren die Enden 538, 539 der Federhalterungen 534 allgemein eine gewisse zusätzliche Ablenkung. Dadurch werden die Lastfasern 304 einer zusätzlichen Zuglast ausgesetzt, so daß eine resultierende Spannung T dann in den Lastfasern 304 vorhanden ist (und folglich Normalkontaktkräfte an den Kontaktpunkten der Leiter 302 vorhanden sind).
Die gemäß den Lehren der Offenbarung aufgebauten elektrischen Verbinder sind inhärent redundant. Reißt eine der Lastfasern 304 dieser Ausführungsformen oder verliert Spannung, könnten die übrigen Lastfasern 304 fähig sein, weiterhin ausreichend Spannung T auszuüben, so daß elektrischer Kontakt an den Kontaktpunkten der Leiter 302 gewahrt bleiben könnte und somit die Verbinder weiterhin die Nennstrombelastbarkeit führen könnten. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen müßte ein vollständiger Ausfall aller Lastfasern 304 auftreten, damit der Verbinder elektrischen Kontakt verliert. Im Fall von Schmutz oder einer Verunreinigung im System sind die mehreren Kontaktpunkte viel wirksamer bei der Kontaktbeibehaltung als ein herkömmlicher oder ein Verbinder mit zwei Kontaktpunkten. Kommt es tatsächlich zu Ausfall an einem einzelnen Punkt (infolge von Schmutz oder mechanischem Ausfall), so gibt es mindestens drei lokale Kontaktpunkte in der Umgebung, die den umgeleiteten Strom handhaben könnten: der nächste Kontaktpunkt in Folge (oder der vorherige in Folge) auf demselben Leiter 302, und da jeder Leiter 302 vorzugsweise mit den Leitern 302 in elektrischem Kontakt steht, die zu ihm benachbart sind, kann der Strom auch in diese benachbarten Leiter 302 und dann durch die Kontaktpunkte dieser Leiter 302 fließen.
Die Gewebeverbinderanordnungen, die zuvor im Hinblick auf elektrische Verbinder beschrieben sind, können auch in vielfältigen Ausführungsformen elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter genutzt werden. Ein Schalter läßt sich als elektrischer Stromverbinder vorstellen, der einen Kontakt an einem stromführenden Kreis häufig schließen und öffnen muß. Daher können die Kennwerte, die einen Stromverbinder kennzeichnen, z. B. Kontaktwiderstand und Kontaktverschleiß, auch auf Schalter angewendet werden. [Der Kontaktwiederstand ist der elektrische Widerstand zwischen zwei oder mehr trennbaren Kontaktpunkten.] Bevorzugt ist, die Kontaktwiderstände möglichst gering zu halten, da dann Widerstandsverluste in Form von Wärme (d. h. I²R) minimiert sind. Je weniger sich ein Schalter also erwärmt, um so mehr Strom kann er führen.
Ein Leiter 302 stellt mehrere Kontaktpunkte am Schalterkontakt bereit. Teilchenstoffe (Schmutz, Staub, Korrosionsprodukte usw.) auf der Oberfläche des Kontakts bedrohen nicht den elektrischen Kontakt, der als Ergebnis der "lokalen Nachgiebigkeit" (wie zuvor näher beschrieben) und mehrfacher Kontaktpunkte der Gewebeschaltertechnologie zustande kommt. Auf diesem Weg wird sehr wenig Kraft auf ein Teilchen ausgeübt, das zwischen zwei Schalterkontaktflächen eingefangen ist, und bewegt sich die Oberfläche der Gewebeleiter-Lastfaser-Bindung im Hinblick auf die andere Oberfläche, pflügt das Teilchen keine Furche in die andere Oberfläche, sondern jeder Kontaktpunkt des Gewebeleiters kann abgelenkt werden, wenn er auf ein Teilchen trifft. So läßt sich das Auftreten von Furchung bei den Gewebeverbindern verhindern, was Verschleiß der Schalter reduziert und die Nutzungsdauer der Schalter verlängert. Der Gebrauch mehrfacher Kontaktpunkte reduziert auch erheblich die Gefahr einer vollständigen Stromkreistrennung infolge des Vorhandenseins von Teilchenstoffen und Schmutz.
33 zeigt eine Teilansicht eines elektrischen Mehrkontakt-Gewebeschalters 600, der erfindungsgemäß aufgebaut ist. Gemäß 33 besteht der Schalter 600 aus einem Gewebeschaltelement 610 und einem gepaarten Schaltelement 620. Das Gewebeschaltelement 610 weist mehrere Leiter 302 auf, die auf vier Lastfasern 304 gewoben sind. Das gepaarte Schaltelement 620 weist einen gepaarten Leiter 630 mit einer gepaarten Kontaktfläche 632 auf. Zum Einrücken des Schalters 600 wird das Gewebeschaltelement 610 zum gepaarten Schaltelement 620 seitlich so bewegt, daß die Leiter 302 mit der gepaarten Kontaktfläche 632 des gepaarten Leiters 630 in Kontakt kommen. Zum Ausrücken des Schalters 600 wird das Gewebeschaltelement 610 vom gepaarten Schaltelement 620 seitlich so wegbewegt, daß der Kontakt zwischen den Leitern 302 und der gepaarten Kontaktfläche 632 des gepaarten Leiters 630 unterbrochen wird. Die Leiter 302 sind auf die Lastfasern 304 so gewoben, daß die Lastfasern 304 geeignete Normalkräfte am Schalterkontaktpunkt erzeugen, d. h. Normalkontaktkräfte werden an den Kontaktpunkten der Leiter 302 erzeugt, so daß die Leiter 302 die gekrümmte gepaarte Kontaktfläche 632 des gepaarten Leiters 630 kontaktieren, wenn das Gewebeschaltelement 610 mit dem gepaarten Schaltelement 620 in Eingriff gebracht wird. Die Leiter 302 sind so verwoben, daß vier Folgen von Schlaufen (oder Reihen), Schlaufen 362a-d, gebildet sind, wobei jede Schlaufenfolge um eine einzelne Lastfaser 304 gebildet ist. Während der beschriebene Schalter 600 vier Schlaufen enthält, können andere Ausführungsformen mehr oder weniger Schlaufen aufweisen.
Beim Öffnen und/oder Schließen (d. h. Einrücken und/oder Ausrücken) eines Schalters kann es zu Lichtbogenbildung kommen. Die Energie des Lichtbogens ist eine komplexe dynamische Funktion, die schwerwiegende Konsequenzen für den Schalter haben kann. Die Energie hängt davon ab, ob die Quelle eine wechsel- oder Gleichstromquelle ist, von der Spannungsgröße und Frequenz, der Stromkreisart (z. B. resistiv, kapazitiv, induktiv) und den Umgebungsbedingungen (z. B. Feuchtigkeit, Schimmelbildung, Temperatur, Druck).
Im folgenden wird eine Erscheinung der Lichtbogenbildung kurz diskutiert, die in Schaltern verbreitet auftritt. Man stelle sich eine Schalteröffnung in Zeitlupe vor. Am allerletzten mikroskopischen Kontaktpunkt wird die Stromdichte so groß, daß sie die Kontaktunebenheiten zum Schmelzen bringt. Dieses Flüssigmetall (Plasma) leitet weiterhin Strom, wenn sich die Schalterkontakte körperlich trennen. Dieses Plasma kollidiert mit Luftmolekülen (wenn angenommen wird, daß sich der Schalter in Luft befindet), wodurch sie ionisiert werden.
Diesen Durchschlag bezeichnet man gemeinhin als "Lichtbogen". Der Spannungsabfall über dem Lichtbogen ist proportional zur Lichtbogenlänge. Je weiter sich anders gesagt die Kontakte auseinanderbewegen, um so größer ist der Spannungsabfall. In Gleichstromkreisen kommt dieser Spannungsabfall bald der Batterieversorgungsspannung gleich. Geschieht dies, wird der Strom auf null gefahren, und der Kreis ist offen. Auf diese Weise ist der Lichtbogen von Nutzen. Allerdings können Lichtbögen (je nach ihren Energiewerten) bewirken, daß die metallischen Kontakte verkohlen und beeinträchtigt werden. Dies kann schließlich zu höheren Kontaktwiderständen und kürzerer Schalterlebensdauer führen. Zudem werden Kohlenstoffteilchen eingetragen, die Verschleiß erhöhen und zu Ausfall führen können. Bei Wechselstrom ist es nicht notwendig, die Lichtbogenspannung auf den gleichen Wert wie die Quellenspannung zu fahren, da der Strom um null alterniert. Da ein Nullstrom zweimal in jeder Wechselstromperiode auftritt, liegt in einem Wechselstromschalter ein Lichtbogen somit höchstens für eine halbe Periode vor.
Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die Art von Stromkreis, in dem der Schalter verwendet wird. In einem rein resistiven Gleichstromkreis ist die Lichtbogenzeit allgemein kurz, und die Lichtbogenenergie ist allgemein gering. Beim Öffnen eines Schalters in induktiven Gleichstromkreisen ist aber die Lichtbogenbildung allgemein stärker, da die im Magnetfeld des Kreises gespeicherte Energie in den Lichtbogen abgeführt wird. Beim Schließen eines Schalters in einem kapazitiven Gleichstromkreis kann der Einschaltstrom zu hohen Lichtbogenwerten und Kontakterosion führen.
Die hierin beschriebene Technologie der Mehrkontakt-Gewebeschalter bietet eindeutige Vorteile für Schalter: Die erfindungsgemäßen mehrfachen Kontaktpunkte der Bindung und der große Redundanzgrad können genutzt werden, den Effekt der Lichtbogenbildung zu minimieren. 34a-c veranschaulichen die Lichtbogenbildung, die im Schalter 600 erwartet würde, wenn das gepaarte Schaltelement 620 mit dem Gewebeschaltelement 610 in Eingriff gebracht wird. 34a zeigt den Schalter 600 in seiner offenen, ausgerückten Position. 34b zeigt den Schalter 600, kurz bevor die gepaarte Kontaktfläche 632 des gepaarten Leiters 630 mit den Leitern 302 in Kontakt kommt. 34c zeigt den Schalter 600 in seiner geschlossenen, eingerückten Position, d. h. wenn die Kontaktpunkte der Leiter 302 mit der gepaarten Kontaktfläche 632 in Kontakt stehen. Wie zuvor diskutiert, sind die Leiter 302 des Schalters 600 so angeordnet, daß sie vier Schlaufenfolgen 362a-d bilden. Wenn gemäß 34b die erste Schlaufenfolge 362a in enge Nähe zur gepaarten Kontaktfläche 632 des gepaarten Leiters 630 (z. B. eines Stifts) kommt, bildet sich ein Lichtbogen zwischen der gepaarten Kontaktfläche 632 und der ersten Schlaufenfolge 362a. Stellt dann die erste Schlaufenfolge 362a körperlichen Kontakt mit der gepaarten Kontaktfläche 632 her, verlischt der Lichtbogen, und der Strom fließt zwischen dem Gewebeschaltelement 610 und dem gepaarten Schaltelement 620. Gemäß 34c kommen nun beim weiteren Bewegen des gepaarten Schaltelements 620 zum Gewebeschaltelement 610 (oder umgekehrt) die Schlaufenfolgen 362b-d in körperlichen Kontakt mit der gepaarten Kontaktfläche 632 des gepaarten Leiters 630.
Im voll eingerückten, stabilen Zustand (34c) fließt der Strom durch den Schalter 600 über den Weg des geringsten Widerstands. Hat z. B. die gepaarte Kontaktfläche 632 des gepaarten Leiters 630 einen geringeren elektrischen Widerstand als die Leiter 302 der Bindung, so fließt der Großteil des Stroms durch die vierte Schlaufenfolge, die Schlaufen 362d, in die gepaarte Kontaktfläche 632. Natürlich können leichte Widerstandsunregelmäßigkeiten, Teilchenverunreinigung und unterschiedliche Zugspannungen in den Lastfasern 304 bewirken, daß ein gewisser Strom durch die anderen Schlaufenfolgen, z. B. die Schlaufen 362a-c, fließt, wobei die Schlaufen 362c allgemein mehr Strom als die Schlaufen 362b durchlassen und die Schlaufen 362b allgemein mehr Strom als die Schlaufen 362a durchlassen. Die Bindungsanordnung des Schalters 600 bietet einen hohen Redundanzgrad (reißt z. B. eine Lastfaser 304, können die übrigen Lastfasern 304 immer noch ausreichende Normalkontaktkräfte an den Kontaktpunkten beibehalten) und trennt die stabilen stromführenden Schlaufen, die Schlaufen 362d, von den lichtbogenerzeugenden Übergangs- bzw. transienten Schlaufen, den Schlaufen 362a.
Unter Anerkennung, daß bestimmte Schlaufen unterschiedlichen Betriebsbedingungen unterliegen können, z. B. unterliegen die transienten Schlaufen 362a Lichtbogenbildung, während dies nicht für die stabilen Schlaufen 362d gilt, können in bestimmten Ausführungsformen unterschiedliche leitende Plattierungen und/oder Materialien verwendet werden, um die unterschiedlichen Schlaufen 362a-d und/oder unterschiedliche gepaarte Kontaktflächen 632 zu bilden. Beispielsweise ist Gold weich und kann durch Lichtbogenbildung (je nach Lichtbogenenergie) leicht beschädigt werden, während Silber weniger anfällig gegenüber einer solchen durch Lichtbogen bewirkten Beeinträchtigung und Beschädigung ist. Um also die Auslegungslebensdauer des Schalters 600 zu erhöhen, sind in bestimmten Ausführungsformen die transienten Schlaufen 362a mit Silber plattiert (versilbert), während in anderen alternativen Ausführungsformen die transienten Schlaufen 362a völlig aus Silber hergestellt sind, d. h. jene Abschnitte der Leiter 302, die die Schlaufen 362a bilden, weisen Silber auf. In solchen Ausführungsformen können die übrigen Schlaufen 362b-d (d. h. ihre leitenden Abschnitte) mit Gold oder Zinn oder anderen derartigen Materialien plattiert sein, da diese Abschnitte der Bindung keiner Lichtbogenbildung ausgesetzt sind. Daher lassen sich die Eigenschaften der leitenden Schlaufen 362a-d der Bindung aus Leitern 302 und Lastfasern 304 für die Strombelastbarkeit auf die gleiche Weise wie bei einem Stromverbinder optimieren.
Um die transienten Schlaufen 362a beständiger gegen Lichtbogeschäden zu machen, sind in anderen exemplarischen Ausführungsformen die Schlaufen 362a mit Gold in ausreichend hoher Dicke plattiert, während die restlichen Schlaufen 362b-d, da sie keiner Lichtbogenbildung ausgesetzt sind, mit einer dünneren Goldschicht plattiert sind. Durch gezieltes Anpassen der Plattierungsdicke der Schlaufen 362a-d (oder der Dicke der entsprechenden Abschnitte der Leiter 302, die die verschiedenen Schlaufen 362a-d bilden), um den Betriebsbedingungen der separaten Schleifen besser zu entsprechen, lassen sich erhebliche Einsparungen an Materialkosten und Herstellungskosten realisieren.
In anderen alternativen exemplarischen Ausführungsformen weisen das gesamte Gebiet der gepaarten Kontaktfläche 632 und/oder der Leiter 302 der Bindung(en) Silber auf.
Eine Teilansicht einer exemplarischen Ausführungsform eines elektrischen Mehrkontakt-Gewebeschalters ist in 35 gezeigt. Der Schalter 700 von 35 besteht aus einem Gewebeschaltelement 710 und einem gepaarten Schaltelement 720. Das Gewebeschaltelement 710, das dem Gewebeschaltelement 610 des Schalters 600 ähnelt, hat mehrere Leiter 302, die auf vier Lastfasern 304 gewoben sind, um vier Schlaufenfolgen 362a-d zu bilden. Die transienten Schlaufen 362a, d. h. die Lichtbogenbildung unterliegenden Schlaufen, sind mit einem leitenden, lichtbogenbeständigen Material plattiert, z. B. Silber. Das leitende, lichtbogenbeständige Material, das auf den transienten Schlaufen 362a angeordnet ist, dient zum Schutz des darunterliegenden leitenden Materials (z. B. Kupfer) vor Lichtbogenabbrand, Beschädigung oder Beeinträchtigung.
Anders als das gepaarte Leiterschaltelement 620 besteht das gepaarte Schaltelement 720 des Schalters 700 aus einem gepaarten Leiter 730 und einem gepaarten nichtleitenden Abschnitt 740, der am distalen Ende des gepaarten Schaltelements 720 liegt. Der gepaarte nichtleitende Abschnitt 740, der ein nichtleitendes Material aufweist (oder damit plattiert ist) sorgt für eine nichtleitende Oberfläche, über die die Bindung aus Leitern 302 und Lastfasern 304 des Gewebeschaltelements 710 gleiten kann, wenn sie einen Eingriff mit dem gepaarten Leiter 730 herstellt (oder ihn löst). Anders gesagt dient der nichtleitende Abschnitt 740 des gepaarten Schaltelements 720 als Führungsstütze für die Bindung aus Leitern 302 und Lastfasern 304 des Gewebeschaltelements 710.
Der gepaarte Leiter 730 hat eine gepaarte Kontaktfläche 732. Der Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche 732, der benachbart zum nichtleitenden Abschnitt 740 angeordnet ist, ist mit einem leitenden, lichtbogenbeständigen Material 734 beschichtet. Anders gesagt liegt das leitende, lichtbogenbe ständige Material 734 dort auf der gepaarten Kontaktfläche 732, wo es erwartungsgemäß zu Lichtbogenbildung zwischen den transienten Schlaufen 362a und dem gepaarten Leiter 730 kommt. Dadurch dient das leitende, lichtbogenbeständige Material 734 zum Schutz der gepaarten Kontaktfläche 732 vor Lichtbogenabbrand, Beschädigung oder Beeinträchtigung.
Befindet sich der Schalter 700 in der offenen Position gemäß 35, kontaktieren die Kontaktpunkte der Leiter 302 den gepaarten nichtleitenden Abschnitt 740 des gepaarten Schaltelements 720, weshalb kein Strom zwischen dem Gewebeschaltelement 710 und dem gepaarten Schaltelement 720 fließt. Bei Bewegung in die geschlossene Position kommen die Kontaktpunkte der Leiter 302 in Kontakt mit dem gepaarten Leiter 730 des gepaarten Schaltelements 720. Ein Vorteil dieses Wegs ist, daß Schwingungs- und Toleranzprobleme, die bewirken können, daß das Gewebeschaltelement 710 und gepaarte Schaltelement 720 fehlausgerichtet sind, stark reduziert werden können. Ohne vorhandenen gepaarten nichtleitenden Abschnitt 740 könnten im Fall von Fehlausrichtung des Gewebeschaltelements 710 bei Eingriffsbeginn Abschnitte der Bindung aus Leitern 302 und Lastfasern 304 beschädigt werden, wenn das Gewebeschaltelement 710 in Eingriff mit dem gepaarten Schaltelement 72O gebracht wird. Somit wird im Schalter 700 die Bindung aus Leitern 302 und Lastfasern 304 stets an einer Oberfläche gehalten, entweder einer leitenden oder einer nichtleitenden Oberfläche. Der nichtleitende Abschnitt 740 des gepaarten Schaltelements 720 kann ein reibungsarmes Material (z. B. Teflon) aufweisen, das den Gleitvorgang unterstützt und Verschleiß reduziert.
Die Komponenten des Schalters 700 von 35 können in einem oder mehreren Gehäusen (nicht gezeigt) angeordnet sein. Das Gehäuse könnte über Zugangsöffnungen für Stromverbindungen und ein Betätigungselement zum Einrücken/Ausrücken des Schalters 700 verfügen. Die Anschlußkontakte der Leiter 302 und des gepaarten Leiters 730 können über Drähte, Kabel, Sammelschienen, Leiterplatten usw. mit jedem Ende einer Spannungsquelle verbunden sein. Der Schalter 700 könnte zeitweiligen Kontakt herstellen, indem eine Feder an einem Ende ge genüber dem Betätigungsmechanismus befestigt ist, so daß beim Freigeben des Betätigungselements die Feder die Oberfläche zurück in ihre Ausgangsposition schiebt. Alternativ könnte der Schalter 700 wie ein Schnappschalter wirken, d. h. bei Drücken auf das Betätigungselement "schnappt" die gepaarte Kontaktfläche 732 des gepaarten Leiters 730 mit Hilfe eines freitragenden Arms ein.
In einer alternativen Ausführungsform kann das leitende, 1ichtbogenbeständige Material 834 über einem Teil des nichtleitenden Abschnitts 740 angeordnet sein, der benachbart zum gepaarten Leiter 730 ist.
36 veranschaulicht eine weitere exemplarische Ausführungsform eines elektrischen Mehrkontakt-Gewebeschalters. Der Schalter 800 von 36 hat ein Gewebeschaltelement 810 und ein gepaartes Schaltelement 820. Das Gewebeschaltelement 810 besteht aus zwei Sätzen von Leitern 302, von denen jeder auf dieselben vier Lastfasern 304 gewoben ist. Der erste Satz von Gewebeleitern 302 bildet einen elektrischen Vorwärtsweg 812 (z. B. eine Kraftleitung), und der zweite Satz von Gewebeleitern 302 bildet einen elektrischen Rücklaufweg 814 (z. B. eine Rückleitung), der vom Vorwärtsweg 812 getrennt ist. Wie zuvor diskutiert, können nichtleitende Fasern auf die Lastfasern 304 zwischen dem Vorwärts- und Rücklaufweg 812, 814 gewoben sein, um unbeabsichtigtes Kurzschließen zwischen den beiden Wegen 812, 814 zu unterbinden. Das gepaarte Schaltelement 820, das dem gepaarten Schaltelement 720 ähnelt, weist einen gepaarten nichtleitenden Abschnitt 840 und einen gepaarten Leiter 830 auf. Der nichtleitende Abschnitt 840, der ein nichtleitendes Material aufweist (oder damit plattiert ist), bildet eine nichtleitende Oberfläche, über die der Vorwärtsweg 812 und Rücklaufweg 814 gleiten können, wenn der gepaarte Leiter 830 eingerückt (oder ausgerückt) wird. Der gepaarte Leiter 830 hat eine gepaarte Kontaktfläche 832. Ähnlich wie der Schalter 700 ist der Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche 832, der zum nichtleitenden Abschnitt 840 benachbart angeordnet ist, mit einem leitenden, lichtbogenbeständigen Material 834 beschichtet. Bei Eingriff des gepaarten Leiters 830 des gepaarten Schaltelements 820 mit dem Vorwärts- und Rücklaufweg 812 bzw. 814 schließt der Schalter 800, weshalb Strom fließen kann, d. h. Strom vermag durch die Leiter 302 des Vorwärtswegs 812 nach unten, über den gepaarten Leiter 830 des gepaarten Schaltelements 820 und durch die Leiter 302 des Rücklaufwegs 814 nach oben zu fließen.
Ein Vorteil des Schalters 800 ist, daß das leitende, lichtbogenbeständige Material 834 eine einfache Hülse sein kann, die um den gepaarten Leiter 830 (oder den nichtleitenden Abschnitt 840) aufgepaßt ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß das gepaarte Schaltelement 820 hohl hergestellt sein kann, was für leichtere Ausrichtung zum Gewebeschaltelement 810 sorgen kann. Diese Vorteile können zu einem gepaarten Schaltelement 820 führen, das leichter und billiger zu produzieren ist. Ebenso kann die Gestaltung des Schalters 800 in temporäre Druckknopfschalter oder permanente Schnapp- oder Kippschalter eingebaut sein.
Eine alternative Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebeschalters ist in 37 gezeigt. Im Gegensatz zum Schalter 800 von 36 sind hier sowohl der Vorwärts- als auch der Rücklaufweg getrennte Verbinderkörper. Der Schalter 900 von 37 weist ein Gewebeschaltelement 910 und ein U-förmiges gepaartes Schaltelement 920 auf. Das Gewebeschaltelement 910 besteht aus zwei Sätzen von Leitern 302, die anders als beim Schalter 800 jeweils auf einen unterschiedlichen Satz von Lastfasern 304 gewoben sind. Der erste Satz von Gewebeleitern 302 bildet einen elektrischen Vorwärtsweg 912 (z. B. eine Kraftleitung), und der zweite Satz von Gewebeleitern 302 bildet einen elektrischen Rücklaufweg 914 (z. B. eine Rückleitung). Die Enden der Leiter 302 des Vorwärtswegs 912 sind an einem Anschlußkontakt angeschlossen, während die Enden der Leiter 302 des Rücklaufwegs 914 an einem separaten Anschlußkontakt angeschlossen sind. Die Enden der Lastfasern 304 können mit Federhalterungen gekoppelt sein, was zuvor diskutiert wurde.
Das U-förmige gepaarte Schaltelement 920 hat gepaarte nichtleitende Abschnitte 940, die an jedem Ende des U-förmigen gepaarten Schaltelements 920 angeordnet sind, und einen gepaarten Leiter 930, der zwischen den beiden gepaarten nichtleitenden Abschnitten 940 angeordnet ist. Die nichtleitenden Abschnitte 940, die ein nichtleitendes Material aufweisen (oder damit plattiert sind) bilden nichtleitende Oberflächen, über die der Vorwärtsweg 912 und Rücklaufweg 914 gleiten können, um den gepaarten Leiter 930 einzurücken (oder auszurücken). Der gepaarte Leiter 930 hat eine gepaarte Kontaktfläche 932. Die beiden Abschnitte der gepaarten Kontaktfläche 932, die benachbart zu den beiden nichtleitenden Abschnitten 940 liegen, sind mit einem leitenden, lichtbogenbeständigen Material 934 beschichtet. Stellt der gepaarte Leiter 930 des gepaarten Schaltelements 920 einen Eingriff mit dem Vorwärts- und Rücklaufweg 912 bzw. 914 her, schließt der Schalter 900, wodurch Strom fließen kann, d. h. Strom kann nach unten durch die Leiter 302 des Vorwärtswegs 912, über die Länge des (U-förmigen) gepaarten Leiters 930 des gepaarten Schaltelements 920 und nach oben durch die Leiter 302 des Rücklaufwegs 914 fließen. Die Anschlußkontakte des Vorwärts- und Rücklaufwegs 912, 914 können an derselben Schaltungsplatine angeschlossen sein oder mit Klemmenleisten zum Kabelanschluß verbunden sein. Durch Gebrauch separater leitender Bindungen, um einen getrennten Vorwärts- und Rücklaufweg zu bilden, kann der Schalter 900 recht kompakt sein.
Eine weitere Ausführungsform eines exemplarischen Mehrkontakt-Gewebeschalters beinhaltet eine Drehkonstruktion gemäß 38. Der Schalter 1000 von 38 besteht aus einem Gewebeschaltelement 1010 und einem gepaarten Schaltelement 1020. Das Gewebeschaltelement 1010 besteht aus mehreren Leitern 302, die auf vier Lastfasern 304 gewoben sind, um vier Schlaufenfolgen 362a-d zu bilden. Das gepaarte Schaltelement 1020, das allgemein als Röhre mit einer längs angeordneten hohlen Mitte angeordnet ist, hat einen gepaarten Leiterabschnitt 1030 und einen gepaarten nichtleitenden Abschnitt 1040. Gemäß 38 erstrecken sich der gepaarte Leiterabschnitt 1030 und der nichtleitende Abschnitt 1040 beide über die Länge des gepaarten Schaltelements 1020 in Längsrichtung, belegen aber unterschiedliche Radialabschnitte des gepaarten Schaltelements 1020. Der gepaarte Leiterabschnitt 1030 hat eine gepaarte Kontaktfläche 1032. Das Gebiet der gepaarten Kontaktfläche 1032, das an den nichtleitenden Abschnitt 1040 anstößt (über die Länge des gepaarten Schaltelements 1020 in Längsrichtung), ist mit einem leitenden, lichtbogenbeständigen Material 1034 beschichtet. Anders als die zuvor diskutierten Ausführungsformen von Mehrkontaktschaltern kommt eine Drehbewegung (wie in 38 angegeben) zum Einsatz, um das Öffnen und Schließen des Schalters 1000 zu erleichtern. 38 zeigt den Schalter 1000 in seiner offenen, ausgerückten Position. Zum Einrücken des Schalters 1000 wird das gepaarte Schaltelement 1020 im Uhrzeigersinn gedreht (während das Gewebeschaltelement 1010 festgehalten wird), oder alternativ wird das Gewebeschaltelement 1010 gegen den Uhrzeigersinn gedreht (während das gepaarte Schaltelement 1020 festgehalten wird).
Aufgrund der Natur der Drehbewegung stellt nicht die erste Schlaufenfolge (oder -reihe) 362a zuerst den Eingriff mit dem gepaarten Leiterabschnitt 1030 des gepaarten Schaltelements 1020 her. Statt dessen ergreift ein Abschnitt jeder Schlaufenreihe 362a-d gleichzeitig den gepaarten Leiter. Insbesondere kommt der "innerste" Leiter 302, in 38 als Leiter 302a bezeichnet, der Bindung mit dem gepaarten Leiterabschnitt 1030 (z. B. dem leitenden, lichtbogenbeständigen Material 1034) vor den anderen Leitern 302 in Kontakt. Dies kann zu bestimmten Vorteilen führen, da der innerste Leiter 302a aus einem lichtbogenbeständigen Material, z. B. Silber, hergestellt sein kann. Einen gesamten einzelnen Leiter aus Silber (oder anderem geeignetem Material) herzustellen, ist einfacher als eine einzelne Schlaufenreihe (mit Abschnitten mehrerer Leiter) der Bindung zu beschichten. Gleichwohl kann ein Nachteil dieser Ausführungsform sein, daß der gesamte Strom dann durch den einen Leiter 302a fließen muß, bis der Drehmechanismus bewirkt, daß jeder der anderen Leiter 302 einen Eingriff mit dem gepaarten Leiterabschnitt 1030 herstellt. Somit wären die Leiter 302, die die Bindung aufweisen, aus Sicht des Stroms zeitweilig unausgeglichen. Dies ist aber möglicherweise nicht in allen Anwendungen problematisch, z. B. in Anwendungen mit geringem Strom. Zur Überwindung dieses Nachteils ist in einer alternativen Ausführungsform die Außenfläche des gepaarten Schaltelements 1020 in Reihen und Spalten abwechselnder leitender und nichtleitender Teilstücke unterteilt, so daß mehr als ein Leiter 302 der Bindung einen Eingriff mit einem leitenden Teilstück des gepaarten Schaltelements 1020 gleichzeitig herstellt. Anders gesagt kann die Außenkontaktfläche des gepaarten Leiterabschnitts 1030 eine Schachbrettanordnung abwechselnder leitender und nichtleitender "Felder" haben, so daß eine relativ kleine Drehung des gepaarten Schaltelements 1020 bewirkt, daß mehrere der Kontaktpunkte der Leiter 302 gleichzeitig in Kontakt mit den leitenden Abschnitten des gepaarten Schaltelements 1020 kommen (oder sich von ihnen trennen).
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen elektrischer Schalter nutzen alle "Wisch"-Vorgänge. Ein Wischvorgang kann von Nutzen sein, da er helfen kann, die Oberflächen von Mikroverunreinigungen zu reinigen. Allerdings gibt es zahlreiche anere Gewebeschalterausführungsformen, die keinen Wischvorgang nutzen. Die hier beschriebene Technologie der Leiter-Lastfaser-Bindung kann auch in jenen Situationen verwendet werden, die Druck- bzw. Kuppenkontakte verlangen, bei denen die beiden Oberflächen einfach aneinanderstoßen und kein Wischvorgang zwischen den Kontakten auftritt. Verläuft mit erneutem Bezug auf die Ausführungsform von 34a-c die Bewegung des gepaarten Schaltelements 620 nach oben und unten statt nach links und rechts, wäre die Ausführungsform von 34a-c ein Kuppenkontakt. In diesem Fall könnten die Lastfasern 304 auf eine Zuglast optimiert oder abgestimmt sein, die den geringsten Prallbetrag erzeugt. Damit ließe sich Oberflächenverschweißen reduzieren und so der Kraftbetrag verringern, der zum Auseinanderziehen der Kontakte erforderlich sein kann, wenn es wirklich zu Verschweißen kommt. Außerdem könnte dies seinerseits zu einer verringerten Normalkraft, die zum Einrücken der Kontakte erforderlich ist, und daher zu weniger Prallen führen.
Folien- oder gewölbte Metall- ("Knackfrosch"-) Schalter sind sehr kleine Schalter, die in vielfältigen elektronischen Geräten zum Einsatz kommen, u. a. in Mobiltelefonen, Taschenrechnern und Tastaturen. Bei diesen speziellen Schaltern kommt es normalerweise zu keinem Wischvorgang. Eine weitere Ausführungsform des Bindungskonzepts aus Leitern 302 und Lastfasern 304 kann auch verwendet werden, sehr kleine Schalter zu fertigen, die Kuppenkontakte nutzen. Diese Ausführungsform besteht aus einer Gitterstützstruktur, die einen Leitungsabstand mit ähnlicher Größe wie das Schalterbetätigungselement (z. B. Folien- oder gewölbte Metalldruckteile) hat, wobei die Lastfasern über eine Gitterstützstruktur geführt und Leiter um jede Lastfaser an jedem gewünschten Kontaktpunkt gewickelt sind. Die Lastfasern können mit Hilfe eines externen Mechanismus (Zugfeder, freitragender Arm usw.) gespannt sein, und wird auf das Betätigungselement (Metallwölbung oder ein Äquivalent) gedrückt, stellt es Kontakt mit der Bindung her. Die Abwärtsablenkung des Kontakts und die Spannung in den Lastfasern erzeugen eine Nettonormalkraft am Kontaktpunkt. Dadurch kann die Gitterstützstruktur für lokale Abstützung an jedem Kontaktpunkt für die Lastfaser sorgen. Eine einfache Tastatur an einem Taschenrechner könnte z. B. eine 3×4-Gitterstützstruktur haben.
In 39 ist ein Beispiel für einen einzelnen Kuppenkontaktschalter 1100 gezeigt. Der Schalter 110 von 39 besteht aus einer leitenden Kontaktfläche 1120, einer leitenden Lötkugel 1122, einer Lastfaser 304, einem Leiter 302 und zwei Stützen 1112. Der Leiter 302, der zwischen den beiden Stützen 1112 angeordnet ist, ist um die Lastfaser 304 gewoben (z. B. zweifach gewickelt), während die Lastfaser 304 auf der Oberseite und quer über die beiden Stützen 1112 angeordnet ist. Die Enden des Leiters 302 sind normalerweise mit einer zweiten Kontaktfläche (nicht gezeigt) verlötet (oder anderweitig gekoppelt). Die Lötkugel 1122 ist mit der Kontaktfläche 1120 gekoppelt und so positioniert, daß beim Herabdrücken der Kontaktfläche 1120 (d. h. bei ihrer Bewegung zu den Stützen 1112) die Lötkugel 1122 mit den Kontaktpunkten des Leiters 302 in Kontakt kommt. Die Abwärtsablenkung der Kontaktfläche 1120 und der Lötkugel 1122 bewirkt, daß ein Abschnitt der Lastfaser 304, der zwischen den beiden Stützen 1112 angeordnet ist, nach unten abgelenkt wird, während die Abschnitte der Lastfaser 304, die über den Stützen 1112 angeordnet sind, allgemein feststehend bleiben.
Wie zuvor diskutiert, hilft die Abwärtsablenkung, die Spannung T in der Lastfaser 304 zu erzeugen. Die Lastfaser 304 kann z. B. mit Hilfe einer externen Federhalterung vorbelastet und vorgespannt sein. Ist die Lastfaser 304 elastisch, so stammt die Zuglast T vom Ablenken der Faser nach unten und effektiven Ändern der Länge der Lastfaser 304 zwischen den Stützen 1112. Ist die Lastfaser 304 unelastisch, so bewirkt die Längenänderung der Faser 304 infolge der Abwärtsablenkung, daß mindestens ein Ende der Faser zum Kontaktpunkt eingezogen wird. Ist dieses Ende an einem Ende einer Feder befestigt, so wird die Spannung T in der Lastfaser 304 induziert. Somit ist gemäß der vorstehenden Diskussion die an den Kontaktpunkten erzeugte Normalkontaktkraft von der Spannung T in der Lastfaser und dem zwischen der Lastfaser 304 und dem (den) Kontaktpunkt(en) gebildeten Winkel abhängig. Je weiter also der Kontaktpunkt im Hinblick auf die Stützen 1112 herabgedrückt wird, um so höher ist die Normalkontaktkraft.
Die Kontaktfläche 1120 des Schalters 1100 kann einen Rücklaufweg bilden, wobei die zweite Kontaktfläche (nicht gezeigt) einen Vorwärtsweg bildet. Die Strommenge, die durch den Schalter 1100 fließen kann, ist allgemein klein, da der gesamte Strom durch einen einzelnen Leiter 302 fließen muß. Da der Strom, der die Kontaktgrenzfläche durchläuft, relativ klein ist, ist Lichtbogenbildung folglich allgemein kein Problem mit dem Schalter 1100. Für solche Geräte wie Mobiltelefone und Taschenrechner ist die fließende Strommenge vernachlässigbar klein. Primär dient der Schalter 1100 dazu, einem elektrischen Signal Rechnung zu tragen, z. B. einem Datensignal. Da Kontaktprellen mehrere Auslösungen an einem elektrischen Stromkreis verursachen kann, kann aber Kontaktprellen ein Problem sein, auch wenn Probleme mit Lichtbogenbildung nicht vorliegen. Eine Möglichkeit, Probleme mit Kontaktprellen zu vermeiden, besteht darin, eine Totzeit zu nutzen, wodurch ein Kreis keine Zustandsänderung in einem Kreis registriert, bis eine feste Zeitspanne nach einem Kontakt erstmals erfaßt wird. Dies kann dazu beitragen, das System daran zu hindern, mehrere Ein/Aus-Zyklen für eine einzelne Schließ- oder Öffnungssequenz zu registrieren. Freilich kann diese Totzeit bewirken, daß die Verarbeitungszeit oder Betriebsfrequenz eines Systems höher ist, vergleicht man sie mit Systemen, die Probleme mit Kontaktprellen nicht korrigieren. Durch Ändern der Spannung T und der Dynamik des Schalters 1100 läßt sich aber die Prelltotzeit beseitigen oder reduzieren.
Eine alternative Ausführungsform, die zum Umschalten zwischen zwei kleinen Signalbahnen auf einer Schaltungsplatine verwendet werden kann, ist in 40 gezeigt. Der Schalter 1200 von 40 nutzt eine Gitterstützstruktur mit drei Stützen 1112. Ein Leiter 302 ist zwischen der ersten und zweiten Stütze 1112 angeordnet, während ein zweiter Leiter 302 zwischen der zweiten und dritten Stütze 1112 angeordnet ist. Der erste Leiter 302 bildet eine erste elektrische Leiterbahn, und der zweite Leiter 302 bildet eine zweite elektrische Leiterbahn. Die zweite elektrische Leiterbahn ist von der ersten elektrischen Leiterbahn elektrisch isoliert. Die beiden Leiter 302 sind auf dieselbe Lastfaser 304 gewoben. Ist die Querschnittfläche des Leiters 302 klein (z. B. 0,002''), so wäre der Leitungsabstand sehr klein (z. B. unter 0,005''), wodurch sehr hohe Platinendichten erreicht werden können. Diese Ausführungsformen von Kuppenkontaktschaltern sind potentiell robuster als derzeitige Folien- und Knackfroschschalter.
Während die zuvor beschriebenen Ausführungsformen nur Lastfasern 304 diskutieren, die in einer einzelnen Richtung angeordnet sind, die senkrecht zu den Leitern 302 verläuft, sind in einigen alternativen Ausführungsformen die Lastfasern als rechtwinklige Anordnung (d. h. in zwei Richtungen verlaufend) angeordnet, wobei Leiter 302 in einem Winkel zu den Lastfasern 304 verwoben sind, z. B. in einem 45-Grad-Winkel dazu verlaufen. Dies kann eine zusätzliche Ebene von Kontaktredundanz vorsehen, da beide Lastfasern, die einem bestimmten Kontaktpunkt eines Leiters entsprechen, ausfallen müßten, damit Kontaktkraft am Kontaktpunkt verloren geht. Zudem sorgen diese Ausführungsformen für eine genauere Lagefestlegung des Kontaktpunkts.
In einigen der Ausführungsformen von Kuppenkontaktschaltern weisen die Lastfasern ein nichtleitendes Material auf. In anderen Ausführungsformen weisen die Lastfasern ein leitendes Material auf. Bei Gebrauch eines leitenden Materials sollten aber die Lastfasern so gestaltet sein, daß der Schalter nicht kurzschließt. Der Gebrauch leitender Lastfasern kann den Lastausgleich erleichtern.
In herkömmlichen Schaltern kann der Grenzflächenwiderstand infolge vorhandener Verunreinigungen im Schalter untragbar höher werden. Zur Vermeidung von Teilchenverunreinigung sind viele herkömmliche Schalter heutzutage in ein abgedichtetes Gehäuse eingebaut, und bei der Herstellung wird sorgsam darauf geachtet, daß keine Teilchen eingeschlossen werden. Diese Abläufe können das Herstellungsverfahren zusätzlich verteuern. Aufgrund der nachgiebigen Beschaffenheit der Gewebeschaltertechnologie und der hochredundanten mehrfachen Kontaktpunkte brauchen die Schalter der Offenbarung möglicherweise kein abgedichtetes Gehäuse zu nutzen.
Eine weitere potentielle Anwendung für diese Technologie ist der Überstromschutz, d. h. Leistungs- bzw. Schutzschalter. Ein Schutzschalter ist einfach ein Schalter, der einen Stromkreis bei Erfassung eines Fehlers öffnet. Es gibt zwei große Kategorien von Schutzschaltern: Magnetschutzschalter und Thermoschutzschalter. Magnetschutzschalter schalten in der Tendenz schnell, sind aber nicht robust. Thermoschutzschalter sind in der Tendenz robust, schalten aber langsam. Verfügbar sind auch Kombinationen aus beiden. Da jede Bindung als Ergebnis ihrer kleinen thermisch wirksamen Masse schnell auf Stromänderungen reagiert, kann die Gewebeschaltertechnologie in einem schnell (oder zumindest schneller) auslösenden Schutzschalter verwendet werden. Die Parameter, die einen Schutzschalter festlegen, ähneln stark denen für Schalter und Verbinder, z. B. Kontaktwiderstand, Verschleiß, Fähigkeit zur Handhabung von Lichtbögen usw. Die hier beschriebenen Vorteile, die der Gewebeschaltertechnologie innewohnen, lassen sich zur Herstellung von Schutzschaltern nutzen, die klein und doch robust sind.
Nachdem verschiedene veranschaulichende Ausführungsformen und Aspekte beschrieben wurden, werden dem Fachmann Abwandlungen und Änderungen deutlich sein. Solche Abwandlungen und Änderungen sollen zur Offenbarung gehören, die nur zur Veranschaulichung dient und keine Einschränkung darstellen soll. Der Schutzumfang der Erfindung richtet sich nach dem ordnungsgemäßen Aufbau der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.
Zusammenfassung
Elektrische Mehrkontakt-Gewebeschalter
Die Offenbarung betrifft elektrische Schalter, die Leiter, die auf Lastfasern gewoben sind, und einen gepaarten Leiter nutzen, der eine gepaarte Kontaktfläche hat. Jeder Leiter hat mindestens einen Kontaktpunkt. Die Lastfasern können eine Kontaktkraft an jedem Kontaktpunkt der Leiter abgeben. Elektrische Verbindungen können zwischen den Kontaktpunkten von Leitern und der gepaarten Kontaktfläche des gepaarten Leiters hergestellt werden, wenn die Bindung aus Leitern und Lastfasern mit dem gepaarten Leiter in Eingriff gebracht wird, und die elektrischen Verbindungen werden beendet, wenn die Bindung aus Leitern und Lastfasern vom gepaarten Leiter gelöst wird. In einer Ausführungsform ist der Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche des gepaarten Leiters, an dem es erwartungsgemäß zu Lichtbogenbildung zwischen den Leitern und der Paarung kommt, mit einem leitenden lichtbogentoleranten Material, z. B. Silber, plattiert. In weiteren Ausführungsformen sind die Abschnitte der Leiter, an denen Lichtbogenbildung erwartungsgemäß auftritt, mit einem leitenden lichtbogentoleranten Material plattiert. In einer alternativen Ausführungsform sind die Leiter dort dicker hergestellt, wo Lichtbogenbildung zwischen den Leitern und dem gepaarten Leiter erwartungsgemäß auftritt. Die gepaarte Kontaktfläche des gepaarten Leiters kann einen nichtleitenden Abschnitt aufweisen, der beim Führen der Bindung aus Leitern und Lastfasern hilft, wenn sie mit dem gepaarten Leiter in Eingriff gebracht und von ihm gelöst wird. (40)

Claims

Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter mit: mindestens einer Lastfaser; mindestens einem Leiter, wobei jeder Leiter mindestens einen Kontaktpunkt hat und jeder Leiter mit mindestens einer Lastfaser verwoben ist, wobei die mindestens eine Lastfaser eine Kontaktkraft an jedem Kontaktpunkt jedes Leiters abgeben kann; und einem gepaarten Leiter mit einer gepaarten Kontaktfläche, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem mindestens einen Kontaktpunkt mindestens eines Leiters und der gepaarten Kontaktfläche des gepaarten Leiters hergestellt sein kann, wenn sich der Schalter in einer geschlossenen Position befindet.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Lastfaser ein nichtleitendes Material aufweist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Lastfaser ein leitendes Material aufweist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Leiter selbstabschließend ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, ferner mit: einer Federhalterung mit Befestigungspunkten; wobei jede der mindestens einen Lastfaser ein erstes Ende und ein zweites Ende hat; und wobei das erste Ende mindestens einer Lastfaser mit einem Befestigungspunkt der Federhalterung gekoppelt ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, ferner mit: einer ersten und einer zweiten Federhalterung; wobei jede Lastfaser ein erstes Ende und ein zweites Ende hat; und wobei das erste Ende mindestens einer Lastfaser mit der ersten Federhalterung gekoppelt ist und wobei das zweite Ende mindestens einer Lastfaser mit der zweiten Federhalterung gekoppelt ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, ferner mit: einer ersten und einer zweiten Lastfaser, wobei jede Lastfaser zwei Enden hat; einer ersten und einer zweiten Federhalterung; und wobei die Enden der ersten Lastfaser mit der ersten Federhalterung gekoppelt sind und die Enden der zweiten Lastfaser mit der zweiten Federhalterung gekoppelt sind.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche gekrümmt ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 8, wobei der gekrümmte Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche konvex ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei der gepaarte Leiter im wesentlichen stabförmig ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Abschnitt der gepaarten Kon taktfläche des gepaarten Leiters ein leitendes lichtbogentolerantes Material aufweist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 11, wobei das leitende lichtbogentolerante Material Silber oder ein silberplattiertes Material aufweist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche des gepaarten Leiters ein nichtleitendes Material aufweist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 13, wobei der mindestens eine Kontaktpunkt jedes Leiters einen Eingriff mit mindestens einem Abschnitt des nichtleitenden Materials herstellt, wenn sich der Schalter in einer offenen Position befindet.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 13, wobei mindestens ein weiterer Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche des gepaarten Leiters ein leitendes 1ichtbogentolerantes Material aufweist, wobei das leitende lichttolerante Material benachbart zum nichtleitenden Material angeordnet ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 13, wobei der nichtleitende Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche als Stützführung dient, die den mindestens einen Leiter und die mindestens eine Lastfaser mindestens teilweise stützt, wenn sich der Schalter in einer offenen Position befindet.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, ferner mit einem Betätigungselement, das den Schalter in der geschlossenen Position plazieren kann.
Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei ein Leiter so gewoben ist, daß mehrere Schlaufen mit je weils einem Kontaktpunkt gebildet sind, und wobei mindestens der Abschnitt des Leiters, der einen Kontaktpunkt einer ersten Schlaufe bildet, ein leitendes 1ichtbogentolerantes Material aufweist.
Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei ein Leiter so gewoben ist, daß mehrere Schlaufen mit jeweils einem Kontaktpunkt gebildet sind, und wobei mindestens der Abschnitt des Leiters, der einen Kontaktpunkt einer ersten Schlaufe bildet, mit einem leitenden 1ichtbogentoleranten Material plattiert ist.
Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Leiter ein leitendes lichtbogentolerantes Material aufweist.
Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei der das leitende lichtbogentolerante Material aufweisende Leiter der erste Leiter ist, der die gepaarte Kontaktfläche kontaktiert, wenn der Schalter aus einer offenen Position in die geschlossene Position bewegt wird.
Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei jeder Leiter mindestens eine erste Querschnittfläche und eine zweite Querschnittfläche hat, wobei die erste Querschnittfläche größer als die zweite Querschnittfläche ist, wobei die ersten Querschnittflächen der Leiter dort liegen, wo Lichtbogenbildung zwischen den Leitern und der gepaarten Kontaktfläche auftritt.
Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei der Schalter ein Schalter vom Typ mit Kuppenkontakt ist.
Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei der Schalter ein Schutzschalter ist.
Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, ferner mit einer ersten und einer zweiten Spannführung, wobei ein Leiter zwischen der ersten und zweiten Spannführung angeordnet und auf eine Lastfaser gewoben ist und wobei Abschnitte der Lastfaser die erste und zweite Spannführung kontaktieren, wenn sich der Schalter in der geschlossenen Position befindet.
Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 25, wobei die erste und zweite Spannführung Stützsäulen aufweisen.
Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 25, wobei der gepaarte Leiter eine im wesentlichen ebene Kontaktfläche und mindestens eine Lötkugel aufweist.
Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei mehrere Lastfasern ein Gitter mit mehreren Schnittpunkten bilden und wobei mindestens ein Leiter mit mindestens einer Lastfaser an oder nahe einem Schnittpunkt des Gitters gekoppelt ist.
Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 1, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem mindestens einen Kontaktpunkt mindestens eines Leiters und der gepaarten Kontaktfläche des gepaarten Leiters nicht hergestellt werden kann, wenn sich der Schalter in einer offenen Position befindet.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter mit: mehreren Lastfasern; mehreren Leitern, wobei jeder Leiter mindestens einen Kontaktpunkt hat und mit mindestens einer Lastfaser verwoben ist, wobei die Lastfasern eine Kontaktkraft an jedem Kontaktpunkt jedes Leiters abgeben können; und einem gepaarten Leiter mit einer gepaarten Kontaktfläche, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem mindestens einen Kontaktpunkt der mehreren Leiter und der gepaarten Kontaktfläche des gepaarten Leiters hergestellt sein kann, wenn sich der Schalter in einer geschlossenen Position befindet.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 30, wobei der gepaarte Leiter im wesentlichen stabförmig ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 31, wobei die gepaarte Kontaktfläche des gepaarten Leiters einen nichtleitenden Abschnitt und einen leitenden Abschnitt aufweist und wobei der mindestens eine Kontaktpunkt jedes Leiters einen Eingriff mit mindestens einem Abschnitt des nichtleitenden Abschnitts herstellt, wenn sich der Schalter in einer offenen Position befindet, und wobei mindestens ein Kontaktpunkt mindestens eines Leiters einen Eingriff mit mindestens einem Abschnitt des leitenden Abschnitts herstellt, wenn sich der Schalter in einer geschlossenen Position befindet.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 32, wobei der nichtleitende Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche an einem Ende des gepaarten Leiters radial angeordnet ist und der leitende Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche benachbart zum nichtleitenden Abschnitt radial angeordnet ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 33, wobei ein leitendes lichtbogenbeständiges Material über einem Teilstück des leitenden Abschnitts benachbart zum nichtleitenden Abschnitt angeordnet ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 33, wobei ein leitendes lichtbogenbeständiges Material über einem Teilstück des nichtleitenden Abschnitts benachbart zum leitenden Abschnitt angeordnet ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 32, wobei der nichtleitende Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche über die Länge des gepaarten Leiters an geordnet ist und der leitende Abschnitt der gepaarten Kontaktfläche über die Länge des gepaarten Leiters benachbart zum nichtleitenden Abschnitt angeordnet ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 36, wobei ein leitendes lichtbogenbeständiges Material über einem Teilstück des leitenden Abschnitts benachbart zum nichtleitenden Abschnitt angeordnet ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 36, wobei ein leitendes lichtbogenbeständiges Material über einem Teilstück des nichtleitenden Abschnitts benachbart zum leitenden Abschnitt angeordnet ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 31, wobei die gepaarte Kontaktfläche des gepaarten Leiters mehrere nichtleitende Teilstücke und mehrere leitende Teilstücke aufweist und wobei der mindestens eine Kontaktpunkt jedes Leiters einen Eingriff mit mindestens einem Abschnitt der nichtleitenden Teilstücke herstellt, wenn sich der Schalter in einer offenen Position befindet, und wobei mindestens ein Kontaktpunkt mindestens eines Leiters einen Eingriff mit mindestens einem Abschnitt der leitenden Teilstücke herstellt, wenn sich der Schalter in einer geschlossenen Position befindet.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 30, wobei die mehreren Leiter einen ersten Satz von Leitern und einen zweiten Satz von Leitern aufweisen, wobei der erste und zweite Satz von Leitern mit den mehreren Lastfasern verwoben sind und wobei der erste Satz von Leitern einen ersten elektrischen Weg bildet und der zweite Satz von Leitern einen zweiten elektrischen Weg bildet, der vom ersten elektrischen Weg elektrisch isoliert ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter nach Anspruch 30, wobei die mehreren Leiter einen ersten Satz von Leitern und einen zweiten Satz von Leitern aufweisen und die mehreren Lastfasern einen ersten Satz von Lastfasern und einen zweiten Satz von Lastfasern aufweisen, wobei der erste Satz von Leitern mit dem ersten Satz von Lastfasern verwoben ist und der zweite Satz von Leitern mit dem zweiten Satz von Lastfasern verwoben ist und wobei der erste Satz von Leitern einen ersten elektrischen Weg bildet und der zweite Satz von Leitern einen zweiten elektrischen Weg bildet, der vom ersten elektrischen Weg elektrisch isoliert ist.
Elektrischer Mehrkontakt-Gewebeschalter mit: mindestens einer Lastfaser; mindestens einem Leiter, wobei jeder Leiter mindestens einen Kontaktpunkt hat und jeder Leiter mit mindestens einer Lastfaser verwoben ist, wobei die mindestens eine Lastfaser eine Kontaktkraft an jedem Kontaktpunkt jedes Leiters abgeben kann.