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Die
Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung bei einer elektrischen
Steckverbindung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, insbesondere bei einer Steckverbindung zwischen
einem Elektrogerät
und einem austauschbaren Akku zur Stromversorgung des Elektrogeräts. Die
Erfindung betrifft weiter ein Elektrogerät, das einen austauschbaren
Akku zur Stromversorgung und eine solche Kontaktanordnung aufweist.
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Kontaktanordnungen
der eingangs genannten Art werden bei netzunabhängigen Elektrowerkzeugen der
Anmelderin verwendet, um beim Einsetzen eines aufgeladenen Akkus
in ein Elektrowerkzeug eine elektrische Verbindung zwischen dem Akku
einerseits und einem Stromkreis eines elektrischen Antriebsmotors
des Elektrowerkzeugs andererseits herzustellen. Der Akku weist dazu
zwei auf seinem Einsteckteil angeordnete Kontaktzungen auf, die
jeweils zwischen gegenüberliegende
Paare von Tulpen- oder Kontaktfingern eines sogenannten Tulpenkontakts
im Aufnahmeteil des Elektrowerkzeugs eingeführt werden. Die gegenüberliegenden,
an ihrem einen Ende starr mit einem Grundkörper des Tulpenkontakts verbun denen
Kontaktfinger weisen divergierende freie Endabschnitte auf, um das
Einführen
der Kontaktzunge zwischen die Kontaktfinger zu erleichtern. Zwischen
ihren freien Enden und dem Grundkörper sind die gegenüberliegenden
elastisch biegsamen Kontaktfinger abgewinkelt oder konvex gebogen,
so dass ihr Abstand im Bereich der Scheitel der Winkel oder Biegungen
am kleinsten ist. An dieser Stelle ist weiter die lichte Weite eines
zur Aufnahme der Kontaktzunge dienenden Zwischenraums zwischen den
beiden Kontaktfingern kleiner als die entsprechende Querschnittsabmessung
der Kontaktzunge, oder die Kontaktfinger liegen dort gegeneinander
an. Dadurch werden die an den Scheiteln angeordneten Kontaktflächen der
Kontaktfinger gegen die jeweils benachbarte Kontaktfläche der
Kontaktzunge angepresst, um einen guten Kontakt sicherzustellen
und die Kontaktzunge zwischen den gegenüberliegenden Kontaktfingern
festzuklemmen.
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Bei
den bisher verwendeten Kontaktanordnungen liegen sich die Scheitel
der Winkel oder Biegungen der gegenüberliegenden Kontaktfinger
genau gegenüber.
Bei Verwendung von Kontaktzungen mit einer geringen Querschnittsabmessung
hat dies zur Folge, dass sich ohne eine Verwendung von speziellen
Materialien keine ausreichenden Klemmkräfte erzielen lassen, wenn die
Kontaktfinger vor dem Einführen
der Kontaktzunge im Bereich der Scheitel ohne Druck gegeneinander
anliegen. Zur Vergrößerung der
Klemmkräfte
ist es zwar möglich,
den gegenüberliegenden
Kontaktfingern eine Vorspannung zu verleihen, so dass sie im Bereich
ihrer Scheitel unter Druck gegeneinander angepresst werden, wenn die
Kontaktzunge aus dem Zwischenraum zwischen den Kontaktfingern herausgezogen
ist. Kontaktfinger mit einer in einem vorgegebenen Toleranzfeld
liegenden Vorspannung lassen sich jedoch schwieriger fertigen. Au ßerdem ist
es nicht möglich,
zur Qualitätsprüfung durch
eine Sichtkontrolle oder andere einfache Maßnahmen das Vorhandensein einer
ausreichenden Klemmkraft sicherzustellen, da sich diese bei vorgespannten
Kontaktfingern nicht oder nur mit Schwierigkeiten messen lässt.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Kontaktanordnung mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine
höhere
Klemmkraft erreichbar ist, da sich die jeweils gegenüberliegenden
Kontaktfinger durch den Versatz ihrer Scheitel in Einführrichtung
der Kontaktzunge in der Ausgangsstellung, das heißt bei herausgezogener
Kontaktzunge, überlappen
können,
wodurch das Maß der
Auslenkung der Kontaktfinger zwischen der Ausgangsstellung und der
Klemmstellung, das heißt
bei eingeführter
Kontaktzunge, und damit auch die Höhe der Klemmkraft ohne eine
Vorspannung vergrößert werden
kann. Während
bei den bekannten Kontaktanordnungen die Summe der Auslenkungen
der beiden Scheitel quer zur Einführrichtung der Kontaktzunge
beim Einführen
der letzteren maximal den Querschnittsabmessung der Kontaktzunge
entspricht, kann diese Summe bei der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung
auf das 1,5- bis
2-fache der Querschnittsabmessung der Kontaktzunge oder mehr vergrößert werden,
je nachdem wie groß man die Überlappung
der Scheitel macht. Dies bedeutet auch, dass die Querschnittsabmessung
der Kontaktzunge allein unter dem Gesichtpunkt einer ausreichenden
Festigkeit ausgelegt und damit ggf. verringert werden kann, da eine
Mindestabmessung zum Erreichen einer vorgegebenen Auslenkung und
damit Klemmkraft nicht erforderlich ist.
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Darüber hinaus
ist auch die Einhaltung einer vorgegebenen Klemmkraft mit einfachen
Mitteln durch eine Sichtkontrolle oder ein anderes optisches Verfahren überprüfbar, wenn
sich die Kontaktfinger gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung in der Ausgangsstellung
nicht berühren
bzw. nicht unter Druck gegeneinander anliegen und es somit gestatten,
bei der Qualitätsprüfung auf
optischem Wege festzustellen, ob die unbelasteten Kontaktfinger
in ihrer Ausgangsstellung eine vorgegebene Position bzw. Lagebeziehung
einnehmen, oder nicht. Allerdings können die Kontaktfinger vor
dem Einführen
der Kontaktzunge auch bereits gegeneinander anliegen, um die Klemmkraft
zu erhöhen,
oder sogar unter Vorspannung gegeneinander angepresst werden, wenn
sehr hohe Klemmkräfte
erwünscht
sind.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die beiden
Kontaktfinger im Bereich des Scheitels abgewinkelt sind, wobei die
beiderseits an den Scheitel anschließenden Kontaktfingerabschnitte
im Wesentlichen geradlinig divergieren. Auf diese Weise kann mit
geringstem Platzbedarf eine besonders große Auslenkung der Kontaktfinger
zwischen der Ausgangs- und der Klemmstellung erzielt werden, wenn
die beiden Kontaktfinger in ihrer Ausgangsstellung im Bereich zwischen
ihren versetzten Scheiteln in einem kleinen Abstand im Wesentlichen
parallel zueinander verlaufen. Alternativ können die Kontaktfinger jedoch
auch konvex gebogen sein, wobei die beiderseits an den Scheitel
anschließenden
Kontaktfingerabschnitte einen gleichbleibenden oder veränderlichen
Krümmungsradius besitzen
oder in Richtung der beiden Enden der Kontaktfinger in geradlinige
Abschnitte übergehen.
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Um
zu vermeiden, dass von den versetzten Scheiteln infolge unterschiedlich
langer Hebelarme und bei gleicher Materialstärke unterschiedlich großer Andruckkräfte ein
größeres einseitiges
Moment auf die Kontaktzunge ausgeübt wird, werden vorzugsweise
mehrere Paare von gegenüberliegenden Kontaktfingern
nebeneinander angeordnet, wobei zweckmäßig die Scheitel der nebeneinanderliegenden
Kontaktfinger auf jeder Seite der Kontaktzunge abwechselnd in Einführrichtung
gegeneinander versetzt sind. Bei Verwendung von Kontaktfingern,
die in Stirnseitenansicht im Wesentlichen symmetrisch zur Mittelebene
der Kontaktzunge ausgebildet sind, gleichen sich dann die auf die
Kontaktzunge aufgebrachten Momente etwa aus.
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Um
zu vermeiden, dass die freien Endabschnitte der beiden Kontaktfinger
jedes Paars unterschiedlich weit zur Seite hin abstehen, sieht eine weitere
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Kontaktfinger
eine unterschiedliche Länge aufweisen,
wobei immer derjenige Kontaktfinger kürzer ist, bei dem der Scheitel
näher am
eingespannten Ende liegt. Vorzugsweise sind die benachbarten Kontaktfinger
auf jeder Seite der Kontaktzunge abwechselnd länger und kürzer, wobei die den kürzeren Kontaktfingern
jeweils längere
Kontaktfinger und den längeren
Kontaktfingern jeweils kürzere
Kontaktfinger gegenüberliegen.
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Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht
eines Tulpenkontakts zur Kontaktierung einer Kontaktzunge eines
Akkus eines handgeführten
Elektrowerkzeugs;
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2 eine teilweise weggebrochene
Stirnseitenansicht des Tulpenkontakts vor dem Einführen der
Kontaktzunge;
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3 eine teilweise weggebrochene
Stirnseitenansicht des Tulpenkontakts beim Einführen der Kontaktzunge;
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4 eine perspektivische Ansicht
eines weiteren Tulpenkontakts mit einer anderen Kontaktfingeranordnung.
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5 eine teilweise weggebrochene
Stirnseitenansicht des Tulpenkontakts aus 4 vor dem Einführen der Kontaktzunge.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Die
in der Zeichnung dargestellten metallischen Tulpenkontakte 2 dienen
dazu, einen Stromkreis zur Speisung eines elektrischen Antriebsmotors eines
handgeführten
Elektrowerkzeugs, wie zum Beispiel einer Bohrmaschine, eines Schlagbohrschraubers,
eines Schwingschleifers oder dergleichen, mit einem austauschbaren
Akku zu verbinden, der eine netzunabhängige Versorgung des Elektrowerkzeugs mit
Gleichstrom sicherstellt.
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In
bekannter Weise weist der Akku einen Einsteckteil auf, der zur Befestigung
des Akkus am Elektrowerkzeug und zur Herstellung einer elektrischen
Verbindung zwischen dem Akku und dem Elektro werkzeug in einen am
unteren Ende des Griffteils des Elektrowerkzeugs angeordneten Aufnahmeteil
eingeführt
wird, der zusammen mit dem Einsteckteil eine Steckverbindung bildet.
Der Einsteckteil des Akkus ist mit zwei überstehenden Kontaktzungen 4 (nur
eine dargestellt) versehen, die seinen Plus- bzw. Minuspol bilden
und jeweils in Form einer dünnen rechteckigen
Platte mit einer verhältnismäßig kleinen Querschnittsabmessung
B ausgebildet sind. Der Fuß der
Kontaktzungen 4 ist im Akku verankert, während ihre
beiden entgegengesetzten ebenen und parallelen Breitseitenflächen 6 Kontaktflächen bilden,
die beim Einführen
des Einsteckteils in den Aufnahmeteil mit einem der Tulpenkontakte 2 in
Berührung
treten.
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Jeder
der durch Ausstanzen und Biegen aus Metallblech mit guten Leitereigenschaften
und hoher Korrosionsbeständigkeit
hergestellten Tulpenkontakte 2 des Elektrowerkzeugs besteht
im wesentlichen aus einem im horizontalen Querschnitt U-förmigen Körperteil 8,
dessen parallele Schenkel 10, 12 an einer der
Stirnseiten des Tulpenkontakts 2 durch ein Joch 14 miteinander
verbunden sind, einer nach oben über
das Joch 14 überstehenden
Kontaktlasche 16 mit einer Bohrung 18, die zum
Anlöten
eines Kabels zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung
zwischen dem Tulpenkontakt 2 und dem Stromkreis des Antriebsmotors
des Elektrowerkzeugs dient, sowie mehreren Paaren von einander gegenüberliegenden
elastisch biegsamen Kontaktfingern 20, 22, zwischen
denen die Kontaktzunge 4 des Akkus beim Einführen des
Einsteckteils in den Aufnahmeteil festgeklemmt wird. Zur Befestigung
im Aufnahmeteil des Elektrowerkzeugs können die Tulpenkontakte 2 direkt
in eine entsprechend geformten Ausnehmung im Aufnahmeteil eingesetzt
oder zuvor in einen Kontakthalter (nicht dargestellt) eingerastet werden,
der dann in die Ausnehmung eingesetzt wird.
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Die
nach unten über
die beiden Schenkel 10, 12 des Körperteils 8 überstehenden
Kontaktfinger 20, 22, 24, 26 sind
einseitig eingespannt, das heißt an
ihrem oberen Ende 24 einstückig mit den Schenkeln 10, 12 des
starr befestigten Körperteils 8 verbunden,
die im Bereich der oberen Enden der Kontaktfinger 20, 22, 24, 26 allerdings
nicht mehr durch das Joch 14 verbunden sind, um den Kontaktfingern 20, 22, 24, 26 eine
höhere
Elastizität
zu verleihen. Die jeweils benachbarten Kontaktfinger 20, 24 bzw. 22, 26 jedes
Schenkels sind durch Schlitze 28 getrennt, die vor dem
Biegen des Tulpenkontakts 2 aus dem Metallblech ausgestanzt
werden. Die Schlitze können sich
geradlinig entlang der Kontaktfinger 20, 22, 24, 26 bis
zu deren freiem unteren Ende erstrecken, so dass die Kontaktfinger 20, 22, 24, 26 über ihre
gesamte Länge
die gleichen Querschnittsabmessungen aufweisen. Da die Tulpenkontakte 2 als
Schüttgut
angeliefert werden, können
die Schlitze jedoch auch Verengungen aufweisen, um ein Verhaken
der Kontaktfinger 20, 22, 24, 26 von
mehreren Tulpenkontakten zu verhindern. Die oberen Enden der Schlitze 28 liegen
in einer horizontalen Ebene E1 in einem geringen Abstand unterhalb
von zwei über
die gesamte Breite der Schenkel 10, 12 verlaufenden Biegelinien 30,
an denen die unteren Enden der Schenkel 10, 12 aufeinander
zu umgebogen sind, so dass sie nach unten zu konvergieren.
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Wie
am besten in den 2 und 4 dargestellt, ist jeder
von zwei paarweise gegenüberliegenden
Kontaktfingern 20, 22 bzw. 24, 26 winkelförmig abgebogen,
wobei die an die Schenkel 10, 12 angrenzenden
geradlinigen oberen Abschnitte 32 der Kontaktfinger 20, 22, 24, 26 in
Verlängerung
der Schenkel 10, 12 nach unten zu konvergieren,
während
ihre an die freien Enden angrenzenden und ebenfalls geradlinigen
unteren Abschnitte 34 nach unten in Richtung falls geradlinigen
unteren Abschnitte 34 nach unten in Richtung der freien
Enden divergieren, um das Einführen
der Kontaktzunge 4 von unten zwischen die freien Enden
der Kontaktfinger 20, 24 und 22, 26 zu
erleichtern.
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Am
winkelförmig
abgebogenen Übergang zwischen
dem oberen und dem unteren Abschnitt 32, 34 jedes
Kontaktfingers 20, 22, 24, 26 weist
dieser einen Scheitel 36 auf. Die innere, dem gegenüberliegenden
Kontaktfinger 22, 20, 26, 24 zugewandte Oberfläche des
Scheitels 36 bildet die Kontaktfläche, an der nach dem Einführen der
Kontaktzunge 4 in einen von sämtlichen Kontaktfingern 20, 22, 24, 26 zur Seite
hin begrenzten Zwischenraum 38 ein Kontakt mit der benachbarten
Kontaktfläche 6 der
Kontaktzunge 4 hergestellt wird.
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Um
die Klemmkraft zu vergrößern, mit
der die Kontaktzunge 4 nach dem Einführen zwischen den Paaren von
gegenüberliegenden
Kontaktfingern 20, 22, 24, 26 festgeklemmt
wird, sind die Scheitel 36 jedes Paars von gegenüberliegenden
Kontaktfingern 20, 22 bzw. 24, 26 in
Einführrichtung
der Kontaktzunge 4 gegeneinander versetzt. Mit anderen
Worten ist der Abstand zwischen dem Grundkörper 8 bzw. der Ebene
E1 und dem jeweiligen Scheitel 36 unterschiedlich groß. Außerdem überlappen
sich die beiden Scheitel 36 jedes Paars von gegenüberliegenden
Kontaktfingern 20, 22 bzw. 24, 26 vor
dem Einführen
der Kontaktzunge 4, in Einführrichtung gesehen. Bei den
dargestellten Ausführungsbeispielen bedeutet
dies, dass der Scheitel 36 jedes Kontaktfingers 20, 22, 24, 26 in
Bezug zu dessen oberem und unterem Ende jenseits von einer vertikalen
Mittelebene E2 des Grundkörpers 8 angeordnet
ist, die mit der Mittelebene der eingeführten Kontaktzunge 4 zusammenfällt. Bei
dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
entspricht die Überlappung etwa
der Querschnittabmessung B der Kontaktzunge 4, während sie der
Querschnittabmessung B der Kontaktzunge 4, während sie
bei dem Ausführungsbeispiel
der 4 und 5 etwas mehr als das Doppelte
dieser Querschnittabmessung B beträgt.
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Bei
beiden Ausführungsbeispielen
sind die jeweils gegenüberliegenden
Kontaktfinger 20, 22 bzw. 24, 26 vor
dem Einführen
der Kontaktzunge 4 im Bereich zwischen den versetzten Scheiteln 36 im Wesentlichen
parallel zueinander ausgerichtet und weisen dort einen geringen
Abstand auf, so dass sie in ihrer Ausgangsstellung weder im Kontakt
miteinander stehen noch auf Biegung belastet sind. Dies erlaubt
es, die Einhaltung einer gewünschten
Position und Lagebeziehung der Kontaktfinger 20, 22, 24, 26 im
Rahmen einer Qualitätsprüfung zum
Beispiel durch eine Sichtkontrolle zu überprüfen.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 4 und 5 weisen die jeweils gegenüberliegenden
Kontaktfinger 20, 22 bzw. 24, 26 etwa
die gleiche Länge
auf, wobei jeweils bei einem der Kontaktfinger 20, 24 jedes
Paars der oberhalb des Scheitels 36 liegende Abschnitt 32 länger und
der unterhalb des Scheitels 36 liegende Abschnitt 34 kürzer ist,
während
dies bei dem anderen Kontaktfinger 22, 26 jedes
Paars umgekehrt ist. Außerdem
ist bei einem der Kontaktfinger 22, 26 jedes Paars
der oberhalb des Scheitels 36 liegende Abschnitt 32 steiler
geneigt als der entsprechende Abschnitt 32 des gegenüberliegenden
Kontaktfingers 20, 24, während beim anderen Kontaktfinger 20, 24 der
Abschnitt 34 zwischen dem Scheitel 36 und dem
freien Ende steiler als der entsprechende Abschnitt 34 des
gegenüberliegenden
Kontaktfingers 22, 26 ist. Insgesamt sind vier
Kontaktfinger 20, 22, 24, 26 vorgesehen,
die sich paarweise gegenüberliegen,
wobei die Scheitel 36 der Kontaktfinger 20, 24 bzw. 22, 26 auf
jeder Seite der Kontaktzunge 4 miteinander fluchten. Aus
der Stirnseiten ansicht der 5 lässt sich
entnehmen, dass die Kontaktfinger 20, 22, 24, 26 vor
und nach dem Einführen
der Kontaktzunge 4 in Bezug zur vertikalen Mittelebene
E2 des Tulpenkontakts asymmetrisch ausgebildet sind.
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Im
Unterschied dazu weisen bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 die jeweils gegenüberliegenden Kontaktfinger 20, 22 bzw. 24, 26 unterschiedliche
Längen
auf. Insgesamt sind dort zwei Paare von je vier Kontaktfingern 20, 22, 24, 26 nebeneinander
angeordnet. Die auf jeder Seite der Kontaktzunge 4 liegenden
Kontaktfinger 20, 24 bzw. 22, 26 weisen
abwechselnd in Einführrichtung
versetzte Scheitel 36 auf und sind zudem abwechselnd länger und
kürzer,
wobei jedem längeren
Kontaktfinger 20, 26 ein kürzerer Kontaktfinger 22, 24 gegenüberliegt.
In der Stirnseitenansicht der 2 und 3 sieht man, dass die Kontaktfinger 20, 22, 24, 26 vor und
nach dem Einführen
der Kontaktzunge 4 im Wesentlichen symmetrisch zur vertikalen
Mittelebene E2 des Tulpenkontakts 2 bzw. der Kontaktzunge 4 ausgebildet
sind und dass jeweils die Steigung der oberen Abschnitte 32 bzw.
der unteren Abschnitte 34 der gegenüberliegenden Kontaktfinger 20, 22 bzw. 24, 26 identisch
ist.