DE20014025U1

DE20014025U1 - Elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung

Info

Publication number: DE20014025U1
Application number: DE20014025U
Authority: DE
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2010-08-11

Description

00.719.7.mü

Gesthuysen, von Rohr & Eggert

Essen, den 10. August 2000

der Firma

Gebrauchsmusteranmeldung

Phoenix Contact GmbH & Co. Flachsmarktstraße 8 - 28

32825 Blomberg

mit der Bezeichnung

'Elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung¹

Elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung mit einem Kontaktelement und einer gebogenen Überfeder, wobei das Kontaktelement einen Kontaktbereich und einen einstückig mit dem Kontaktbereich verbundenen schlaufenfbrmigen Federbereich zum Aufbringen einer Kontaktkraft auf ein Gegenkontaktelement aufweist und wobei vorzugsweise die Überfeder der Geometrie der Kontaktfeder, insbesondere dem schlaufenformigen Federbereich angepaßt ist und einen schlaufenfbrmigen

&iacgr;&ogr; Bereich und zwei Schenkel aufweist.

Elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtungen dienen dazu, einen elektrischen Anschluß oder eine elektrische Verbindung herzustellen, nämlich zwischen einem Kontaktelement und einem Gegenkontaktelement eine elektrisch leitende Verbindung herzustellen, und zwar eine galvanische Verbindung. Ob im Einzelfall eine Anschlußeinrichtung oder eine Verbindungseinrichtung vorliegt, ist funktional relativ belanglos. Von einer Anschlußeinrichtung spricht man häufig dann, wenn etwas Ortsbewegliches an etwas Ortsfestes angeschlossen wird, während man von einer Verbindungseinrichtung häufig dann spricht, wenn etwas Ortsbewegliches mit etwas Ortsbeweglichem oder auch wenn etwas Ortsfestes mit etwas Ortsfestem verbunden wird.

Die eingangs beschriebene elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtungen dient der Herstellung eines elektrischen Anschlusses bzw. einer elekirischen Verbindung, wozu das Kontaktelement mit einem Gegenkontaktelement in elektrisch leitenden Kontakt gebracht wird. Die elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung wirkt also funktional mit einem Gegenkontaktelement zusammen, wobei die Geometrie des Gegenkontaktelements natürlich der Geometrie des Kontaktelements, insbesondere der Geometrie des Kontaktbereichs, angepaßt sein muß, damit zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement eine Kontaktierung stattfinden kann.

Gute elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtungen zeichnen sich vor allem dadurch aus, daß im kontaktierenden Zustand der Übergangswider-

stand zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement einerseits gering ist, andererseits dauerhaft den gleichen Wert hat.

Bei elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtungen der in Rede stehenden Art ist der Übergangswiderstand zwischen dem Kontaktelement und dem mit dem Kontaktelement kontaktierten Gegenkontaktelement abhängig von der Geometrie von Kontaktelement und Gegenkontaktelement, von den Materialien von Kontaktelement und Gegenkontaktelement und insbesondere von der Kontaktkraft bzw. dem Kontaktdruck zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement. Die Kontaktkraft bzw. der Kontaktdruck wird in der Regel dadurch erzielt, daß beim Kontaktieren das Kontaktelement elastisch verformt wird, so daß aus der elastischen Verformung eine Rückstellkraft als Kontaktkraft und daraus resultierend dann ein entsprechender Kontaktdruck entsteht. Anders ausgedrückt werden also elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtungen so ausgeführt, daß das Kontaktelement als Federelement wirksam ist.

Problematisch ist nun zunächst, daß bei Verwendung eines gut leitenden Materials für das Kontaktelement die Federrate des Kontaktelements relativ gering ist, so daß keine ausreichende und dauerhafte Kontaktkraft allein durch das Kontaktelement realisiert werden kann. Dieser Nachteil wird im Stand der Technik dadurch behoben, daß eine Überfeder aus Federstahl zur Vergrößerung der Kontaktkraft das Kontaktelement, insbesondere den schlaufenförmigen Federbereich des Kontaktelements, übergreift. Bei der bekannten elektrisehen Anschluß- oder Verbindungseinrichtung ist die Überfeder, bezogen auf das Kontaktelement und den Kontaktbereich, außenliegend angeordnet, so daß die Federkraft der Überfeder zusätzlich zur vorhandenen Federkraft des Kontaktelements wirkt. Eine derartige elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung mit einer Überfeder hat den Vorteil, daß das Kontaktelement selber aus einem Material mit einer guten Leitfähigkeit hergestellt werden kann, während der für einen guten Kontakt ebenfalls erforderliche hohe Kontaktdruck im wesentlichen durch die Überfeder realisiert wird.

Elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtungen der in Rede stehenden Art werden häufig zur PE-Ableitung in Reihenklemmen eingesetzt, wobei als Gegenkontakt-element Stromschienen verwendet werden. Aufgrund

der Miniaturisierung der Reihenklemmen steht auch für die elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung zunehmend immer weniger Platz zur Verfügung. Deshalb sind die bekannten elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtungen unter Umständen nicht mehr einsetzbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine elektrische Anschlußoder Verbindungseinrichtung der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, welche nur geringe Abmessungen aufweist, aber dennoch die für eine dauerhafte, gute Kontaktierung notwendige hohe Kontaktkraft zur Verfügung stellt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist bei der eingangs beschriebenen elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtung zunächst und im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Überfeder teilweise innerhalb des schlaufenformigen Federbereichs des Kontaktelements angeordnet ist. Ist die Überfeder zumindest teilweise innerhalb des schlaufenformigen Federbereichs des Kontaktelements angeordnet, so werden die Abmessungen der elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtung durch das Kontaktelement bestimmt und nicht - wie im Stand der Technik - durch die Verwendung der Überfeder vergrößert. Ist die Überfeder innerhalb des schlaufenformigen Federbereichs des Kontaktelements angeordnet, so bedeutet dies natürlich, daß der schlaufenformige Bereich der Überfeder innerhalb des schlaufenformigen Federbereichs des Kontaktelements angeordnet ist, während zumindest die Enden der Schenkel der Überfeder von Außen auf den Kontaktbereich des Kontaktelements einwirken. Das zuvor Gesagte folgt für den Fachmann zwingend aus der Funktion der Überfeder, die Federkraft der elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtung vergrößern soll und damit ebenso wie der schraubenförmige Federbereich des Kontaktelements eine Kontaktkraft auf ein in den Kontaktbereich eingeschobenes Gegenkontaktelement ausüben muß.

Aus der Tatsache, daß der schlaufenformige Bereich der Überfeder innerhalb des schlaufenformigen Federbereichs des Kontaktelements, zumindest die Enden der Schenkel der Überfeder jedoch außerhalb des Kontaktbereichs des Kontaktelements angeordnet sind, folgt zwingend, daß sich das Kontaktelement und die Überfeder kreuzen müssen. Dies ist nun vorteilhafterweise

-4-

dadurch ermöglicht, daß das Kontaktelement und die Überfeder je mindestens einen Bereich mit verringerter Breite aufweisen. Weisen das Kontaktelement und die Überfeder je mindestens einen Bereich mit verringerter Breite auf, so kann das zuvor beschriebene Kreuzen des Kontaktelements und der Überfeder dadurch realisiert sein, daß das Kontaktelement und die Überfeder in den Bereichen mit verringerter Breite aneinander vorbeigeführt sind.

Vorzugsweise weist der Federbereich des Kontaktelements eine geringere Breite als der Kontaktbereich des Kontaktelements auf und sind in der Überfeder zwei Ausnehmungen ausgebildet. Weiter ist es vorteilhaft, wenn der Federbereich der Kontaktfeder eine geringere Breite als der schlaufenformige Bereich der Überfeder aufweist und der Kontaktbereich der Kontaktfeder und die Schenkel der Überfeder im wesentlichen die gleiche Breite aufweisen. Insgesamt wird durch eine solche Ausgestaltung die Breite der Überfeder der erfindungsgemäßen elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtung im Vergleich zur Breite der bekannten Überfeder nur im Bereich der Ausnehmungen verringert. Demgegenüber erfolgt bei dem Kontaktelement eine Verringerung der Breite im wesentlichen über den gesamten schlaufenförmigen Federbereich, während die Breite des Kontaktbereichs unverändert bleibt. Durch die Verringerung der Breite des schlaufenförmigen Federbereichs des Kontaktelements wird zwar die Federkraft des Kontaktelements verringert, die Federkraft der gesamten elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtung wird jedoch im wesentlichen durch die Federkraft der Überfeder bestimmt. Dadurch, daß nun die Breite des schlaufenförmigen Bereichs der Überfeder nicht verringert wird, ist auch die Federkraft der nahezu unverändert. Auf der anderen Seite ist für einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktelement und dem eine möglichst großflächige Auflage von Kontaktelement und Gegenkontaktelement erwünscht. Dieser großflächige Kontakt wird nun dadurch sichergestellt, daß die Breite des Kontaktbereichs des Kontaktelements unverändert bleibt.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Schutzanspruch 1 nachgeordneten Schutzansprüche, andererseits auf die nachfolgende Be-

schreibung bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung mit einem Kontaktelement und mit einer Überfeder gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein erstes Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtung mit einem Kontaktelement und einer Überfeder und

Fig. 3 ein zweites, bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel einer elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtung mit einem Kontaktelement und einer Überfeder.

Die Figuren zeigen eine elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung mit einem Kontaktelement 1 und mit einer gebogenen Überfeder 2, wobei das Kontaktelement 1 einen Kontaktbereich 3 und einen einstückig mit dem Kontaktbereich 3 verbundenen schlaufenförmigen Federbereich 4 aufweist.

Während im Kontaktbereich 3 des Kontaktelements 1 die Kontaktierung mit einem hier nicht dargestellten Gegenkontaktelement, beispielsweise mit einem Strombalken stattfindet, dient der Federbereich 4 der elastischen Verformung des Kontaktelements 1 beim Eindringen des Gegenkontaktelements in das Kontaktelement 1 und damit der Realisierung einer Kontaktkraft und eines Kontaktdruckes zwischen dem in den Kontaktbereich 3 eingeführten Gegenkontaktelement und dem Kontaktelement 1.

An das Kontaktelement 1 schließt sich ein Anschlußschenkel 5 an, welcher beispielsweise mit dem Schutzleiteranschluß oder auch mit dem Nulleiteran-Schluß einer Reihenklemme verbunden ist. Ist der Anschlußschenkel 5 mit dem Schutzleiteranschluß verbunden, so dient die elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung zur PE-Ableitung an beispielsweise eine Tragschiene, deren Rand dann das Gegenkontaktelement darstellt, welches in den Kontaktbereich 3 eingeschoben wird. Ist der Anschlußschenkel 5 mit dem Nulleiteranschluß verbunden, so kann das Gegenkontaktelement durch eine Nulleitersammelschiene realisiert werden.

-6-

Die Überfeder 2 ist der Geometrie des Kontaktelements 1, insbesondere dem schlaufenförmigen Federbereich 4, angepaßt und weist demzufolge einen schlaufenförmigen Bereich 6 und zwei Schenkel 7 auf. Bei der in Fig. 1 dargestellten bekannten elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtung ist die Überfeder 2 außenliegend angeordnet, d. h. die Überfeder 2 umschließt den schlaufenförmigen Federbereich 4 des Kontaktelements 1. Wird nun ein Gegenkontaktelement, beispielsweise der Rand einer Tragschiene, in den Kontaktbereich 3 des Kontaktelements 1 eingedrückt, so werden die beiden

&iacgr;&ogr; Kontaktflächen 8 des Kontaktbereichs 3 auseinandergedrückt, wodurch auch der Federbereich 4 des Kontaktelements 1 gegen seine Federkraft auseinandergedrückt wird. Aus dieser elastischen Verformung des Kontaktelements 1 erfolgt somit eine Rückstellkraft als Kontaktkraft und daraus resultierend dann ein entsprechender Kontaktdruck der Kontaktflächen 8 gegen das in den Kontaktbereich 3 eingeschobene Gegenkontaktelement.

Die aus der Federkraft des schlaufenförmigen Federbereichs 4 des Kontaktelements 1 resultierende Rückstellkraft ist im Stand der Technik nun dadurch vergrößert worden, daß der schlaufenfÖrmige Federbereich 4 von einer zusätzlichen Überfeder 2 umschlossen wird. Beim Auseinanderdrücken des Kontaktelements 1 durch das in den Kontaktbereich 3 eindringende Gegenkontaktelement wird nun zusätzlich zum schlaufenförmigen Federbereich 4 des Kontaktelements 1 auch der schlaufenfÖrmige Bereich 6 der Überfeder 2 auseinandergedrückt. Durch eine geeignete Wahl des Materials der Überfeder 2 kann durch die Verwendung einer derartigen Überfeder 2 eine erhebliche Vergrößerung des Kontaktdruckes realisiert werden und damit die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement 1 und dem Gegenkontaktelement dauerhaft verbessert werden.

Wie aus der Darstellung in Fig. 1 sofort ersichtlich ist, wird durch die Verwendung der außenliegenden Überfeder 2 die Abmessung der elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtung vergrößert. Steht nun für die elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung insgesamt nur sehr wenig Platz zur Verfügung, so kann die Verwendbarkeit der bekannten Anschluß- oder Verbindungseinrichtung in Frage gestellt sein.

-7-

Die Fig. 2 und 3 zeigen nun je eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtung, bei der die Überfeder 2 teilweise innerhalb des schlaufenförmigen Federbereichs 4 des Kontaktelements 1 angeordnet ist; im einzelnen ist der schlaufenförmige Bereich 6 der Überfeder 2 innerhalb des schlaufenförmigen Federbereichs 4 des Kontaktelements 1 angeordnet. Durch diese teilweise innenliegende Anordnung der Überfeder 2 ist die Verwendung einer Überfeder 2 auch bei sehr beengten Platzverhältnissen möglich, - weil die erfindungsgemäße elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung kleiner baut als vergleichbare, im Stand der Technik bekannte Anschluß- oder Verbindungseinrichtungen.

Wie bei der in Fig. 1 dargestellten bekannten Überfeder 2 sind auch bei der Überfeder 2 der erfindungsgemäßen elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtung die Schenkel 7 - funktionsnotwendigerweise - außerhalb des Kontaktelements 1 angeordnet. Dadurch erzeugen die Schenkel 7 der Überfeder 2 eine Kraft auf das Kontaktelement 1, insbesondere auf den Kontaktbereich 3, wodurch der gewünschte starke Kontaktdruck zwischen den Kontaktflächen 8 und einem in den Kontaktbereich 3 eingeschobenen Gegenkontaktelement realisiert wird. Um das erforderliche Kreuzen der Überfeder 2 mit dem Kontaktelement 1 zu ermöglichen, weist der schlaufenförmige Federbereich 4 des Kontaktelements 1 eine geringere Breite als der Kontaktbereich 3 auf und sind in der Überfeder 2 zwei Ausnehmungen 9 vorgesehen, so daß die Überfeder 2 zwei Bereiche mit verringerter Breite aufweist. Durch diese in den Fig. 2 und 3 dargestellte geometrische Ausgestaltung sowohl des Kontaktelements 1 als auch der Überfeder 2 ist es auf einfache Art und Weise möglich, den schlaufenförmigen Bereich 6 der Überfeder 2 innerhalb des Federbereichs 4 des Kontaktelements 1 und die Schenkel 7 der Überfeder 2 außerhalb des Kontaktbereichs 3 des Kontaktelements 1 anzuordnen. Dadurch, daß der Kontaktbereich 3 und die Schenkel 7 der Überfeder 2, verglichen mit der Anordnung gemäß Fig. 1, in ihrer Breite nicht verringert sind, wird ein über die gesamte Breite des Kontaktbereichs 3 gleichmäßiger Kontaktdruck der Kontaktflächen 8 auf das Gegenkontaktelement erreicht.

Anstelle der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausgestaltung des Kontaktelements 1 und der Überfeder 2 sind beliebige andere geometrische Ausge-

-8-

staltungen möglich, unter der Voraussetzung, daß diese Ausgestaltungen ein Kreuzen des Kontaktelements 1 und der Überfeder 2 erlauben. Insbesondere kann das Kontaktelement 1 ebenso wie die Überfeder 2 zwei Ausnehmungen aufweisen, so daß dann die Breite des schlaufenförmigen Federbereichs 4 des Kontaktelements 1 - anders als in den Fig. 2 und 3 dargestellt - unverändert bleibt. Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ausführung des schlaufenförmigen Federbereichs 4 des Kontaktelements 1 mit einer im Vergleich zur Überfeder 2 verringerten Breite hat jedoch den Vorteil einer Materialeinsparung und damit auch den Vorteil einer Gewichtseinsparung. Die mit der geringeren Breite des schlaufenförmigen Federbereichs 4 des Kontaktelements 1 einhergehende Verringerung der Federsteifigkeit des Kontaktelements 1 kann im Verhältnis zu der die Federsteifigkeit der elektrischen Anschluß- oder Verbindungseinrichtung maßgeblich bestimmenden Federsteifigkeit der Überfeder 2 vernachlässigt werden.

Der Übergangswiderstand zwischen dem Kontaktelement 1 und einem Gegenkontaktelement kann dadurch weiter verringert werden, daß das Kontaktelement 1 aus einem Material hoher elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise Kupfer oder Silber, und die Überfeder 2 aus einem Material hoher Federrate, beispielsweise Federstahl besteht.

Die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 2 und 3 unterscheiden sich lediglich dadurch, daß bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die Schenkel 7 der Überfeder 2 nicht im wesentlichen parallel zum Kontaktelement 1 verlaufen, sondern daß zumindest die Enden 10 der Schenkel 7 abgewinkelt sind, so daß die Enden 10 in etwa senkrecht auf dem Kontaktelement 1 stehen.

Claims

1. Elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung mit einem Kontaktelement (1) und einer gebogenen Überfeder (2), wobei das Kontaktelement (1) einen Kontaktbereich (3) und einen einstückig mit dem Kontaktbereich (3) verbundenen schlaufenförmigen Federbereich (4) zum Aufbringen einer Kontaktkraft auf ein Gegenkontaktelement aufweist und wobei vorzugsweise die Überfeder (2) der Geometrie des Kontaktelements (1), insbesondere dem schlaufenförmigen Federbereich (4) angepaßt ist und einen schlaufenförmigen Bereich (6) und zwei Schenkel (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Überfeder (2) teilweise innerhalb des schlaufenförmigen Federbereichs (4) des Kontaktelements (1) angeordnet ist.

2. Elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (1) und die Überfeder (2) je mindestens einen Bereich mit verringerter Breite aufweisen.

3. Elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbereich (4) des Kontaktelements (1) eine geringere Breite als der Kontaktbereich (3) des Kontaktelements (1) aufweist.

4. Elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überfeder (2) zwei Ausnehmungen (9) aufweist.

5. Elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbereich (4) des Kontaktelements (1) eine geringere Breite als der schlaufenförmige Bereich (6) der Überfeder (2) aufweist und daß der Kontaktbereich (3) des Kontaktelements (1) und die Schenkel (7) der Überfeder (2) im wesentlichen die gleiche Breite aufweisen.

6. Elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (10) der Schenkel (7) der Überfeder (2) abgewickelt sind.

7. Elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (1) aus einem Material hoher elektrischer Leitfähigkeit und die Überfeder (2) aus einem Material hoher Federrate besteht.

8. Elektrische Anschluß- oder Verbindungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (1) aus Kupfer oder Silber und die Überfeder (2) aus Federstahl besteht.