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Kontaktvorrichtung Es sind viele elektrische Kontaktvorrichtungen
bekarnt, bei denen man von dem Grundsatz ausging, daß durch hohen Kontaktdruck ein
einwandfreier Kontakt erzielt werden sollte.
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Die Nachteile dieser Ausführungen lagen im wesentlichen in der durch
rauhe Behandlung eintretenden Ermüdung oder Deformation der federnden Teile und
in der Tatsache, daß auflaufende Flächen bei Verschmutzung oder Oxydation, die auch
7u einer Fläche gewordene, isolierende Schicht nicht selbsttätig entfernen konnten,
sondern im Gegenteil diese noch fester durch den vorhandenen Federdruck auftrugen.
Der Federdruck diente nicht dazu, die Schicht zu entfernen, sondern diese wurde
durch denvorhandenen Federdruck bei Wiederholung erst richtig aufgepreßt, so daß
der federnde Teil der isolierenden Schicht ausweichen mußte. Das Resultat war mechanisch
fester Sitz, aber elektrisch schlechter oder kein Kontakt. Dies führte auf verschiedenen
Gebieten der Elektrotechnik dazu, daß man in Kenntnis dieser Unzuverlässigkeit eine
Reihe von Kontakten parallel schaltete, um durch eine Vielzahl von Steckern die
Gefahr hoher Cbergangswiderstände oder des völlig ausfallenden Kontaktes entsprechend
herabzusetzen. Man verzichtete zum Teil bewußt bei der Geräteentwicklung auf große
betriebliche und konstruktive Vorteile, da man die eventuell auftretenden Kontaktstörungen
nicht verantworten konnte. Fehlerstatistiken technischer Betriebe beweisen diese
Tatsache.
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Die vorliegende Erfindung geht von dem Grundsatz aus, daß nicht der
Kontaktdruck das primär wichtige ist, sondern die Vorsorge, daß der naturbedingten
Tatsache des Verschmutzens oder Oxydierens der Kontaktflächen eine Arbeitsweise
entgegengestellt werden muß, die in der Lage ist, eine Schmutz- oder Oxydschicht
beim Betätigungsvorgang möglichst schnell zu überwinden, damit die verwendeten Metallteile
innige Berührung erhalten. Flächenartig sich
aufeingidersichiebende.
Metallteile scheiden dabei aus obengenannten Gründen aus. Die Erfindung benutzt
die Erkenntnis, daß man diesen Effekt am einfachsten erreicht, indem man eine Blattfeder
so ausbildet, daß nicht die Fläch e, sondern die Stirnkante des verwendeten Federmetalles
auf dem Gegenstück schleift.
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Diese Überlegung führt zu der Kontaktvorrichtung nach der Erfindung.
Unter einem buchsenartigen Teil ist hierbei ganz allgemein eine Hohlform zu verstehen,
in die sich ein starrer Teil einführen läßt, wobei die Buchsenform rund oder in
beliebiger Weise gestaltet sein kann.
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Erfindungsgemäß ist der starre steckerartige Teil mindestens an den
zur Kontaktgabe dienenden Stellen messerartig und der federnde buchsenartige Teil
derart ausgebildet, daß er beim Herstellen einer Verbindung den starren Teil an
mindestens zwei Flächen gleichzeitig mit seinen zur Einsteckrichtung parallel und/oder
annähernd parallel verlaufenden Stirnkanten zangenartig mit hohem spezifischen Kontaktdruck
faßt.
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Es ist bereits eine Anordnung bekannt, die aus einer Steckerbuchse
mit aus dachförmig gebogenen, um den Steckerstift konzentrisch angeordneten, hintereinandergereihten
Kontaktblechen besteht. Hierbei ist der starre steckerartige Teil aber nicht messerartig,
sondern als zylindrischer Stift ausgebildet. Weiterhin ist bei der genannten Anordnung
nur beabsichtigt, größere Stromstärken zu bewältigen; eine linienförmige Kontaktgabe
mit Hilfe von Stirnkanten wird nicht erzielt. Die dachförmig gebogenen Bleche bilden
nämlich einen schrägen Auflagewinkel in gestecktem Zustand, so daß hierdurch Flächenkontakte
entstehen. Beim Einführen des Steckerstiftes ist eine Drehbewegung notwendig, um
den Stecker überhaupt zwischen die unter Federkraft stehenden Bleche einzubringen.
Eine selbstreinigende Wirkung tritt daher bei der bekannten Anordnung nicht ein,
denn durch die Drehbewegung wird eine Schmutz- oder Oxydschicht nicht entfernt.
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. Es ist weiterhin eine Steckvorrichtung bekannt, bei der an
den Steckerstiften messerartige Ansätze angebracht sind. Bei dieser bekannten Steckvorrichtung
handelt es sich jedoch darum, eine Unverwechselbarkeit der Steckerstifte zu erzielen,
und die messerartigen Ansätze an den Steckerstiften dienen lediglich dem Zweck,
durch ihre bestimmte Orientierung ein falsches Einsetzen des Steckers zu verhindern.
Der mit den Steckerstiften zusammenarbeitende buchsenartige Teil besteht aus mit
seitlichen Auspressungen versehenen Hülsen. Die Auspressungen dienen dabei nicht
zur Kontaktgabe, sondern nur zur Führung der messerartigen Ansätze und sind zudem
noch flach ausgepreßt, so daß an diesen Stellen lediglich Flächenkontakte entstehen
können.. Die Kontaktgabe soll aber bei der bekannten Steckvonichtung in erster
Linie an der Innenseite der Hülsen erfolgen, so daß auch andere Steckerstifte, die
nicht mit messerartigen Ansätzen versehen sind, verwendet werden können.
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Schließlich ist noch eine Anordnung bekannt, bei der zwei starre gelenkig
miteinander verbundene Kontaktteüe durch zur Stromführung nicht herange-Zogene Federn
zusammengedrückt werden. Der. eine der beiden starren Teile ist dabei dadurch gelagert,
daß der bewegliche Teil Ansätze erhält, welche im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Schaltmessers verlaufen und in Aussparungen am zweiten Kontakt eingreifen. Die
beide Kontakte zu-.sanunendrückende Feder ist derart angeordnet, daß sie gleichzeitig
den Kontaktdruck erzeugt und die Ansätze des beweglichen Teiles in der Aussparung
des festen Teiles festhält. Es handelt sich bei diesem beka .
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.I nnten Kontakt für Messerschalter, Stecker o. dgl. um das bekannte
Prinzip der Erzeugung von flächenhaften Kontakten unter Verwendung eines Bandmaterials
von gewisser Breite, wobei auch die kontaktmachende Stelle dieselbe Breite besitzt
und über einen sich bei der Herstellung zwangsläufig ergebenden Radius abgebogen
wird. Selbst wenn man hierbei die Kanten als scharfe Kanten ausbilden wollte, würden
diese in einem Winkel von etwa go' verlaufen. Bei der Kontaktvorrichtung nach der
Erfindung sind jedoch die Stirnkanten parallel und/oder annähernd parallel zur Einsteckrichtung
angeordnet.
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Bei der Kontaktvorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, die
Stirnkanten des buchsenartigen Teiles so auszubilden, daß sie beliebig gerade oder
gekrümmte Linien darstellen. Durch ein- oder mehrfaches Schlitzen des buchsenartigen
Teiles quer zur Einsteckrichtung läßt sich eine Mehrzahl unabhängig voneinander
federnder Teile bilden, die dadurch, daß sie zur Einsteckrichtung hintereinanderliegen,
die Kontaktstelle ein- oder mehrfach vorreinigen. Mehrere vorzugsweise gleichartige
oder geometrisch ähnliche Federn mit jeweils kleineren Abmessungen können ineinander
gelegt und elektrisch leitend zusammengehalten werden, so daß die Schenkel der Einzelfedern
unabhängig voneinander zu federn imstande sind. Weiterhin ist es auch möglich, mehrere
in der Einsteckrichtung hintereinanderliegende Federpakete elektrisch voneinander
isoliert, mechanisch gemeinsam zu haltern.
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Der steckerartige Teil kann schlüsselförrnig ausgebildet sein, wobei
der Schaft z. B. zur mechanischen Führung und ausschließlich der Bart zur Herstellung
des Kontaktes bestimmt ist. Das hat den Vorteil, daß der Schaft nur noch die Aufgabe
der mechanischen Führung hat, wobei er zur Erzielung eines guten Einfühlungsvermögens
gegenüber dem messerförtnigen Bart um einen bestimmten Betrag verlängert ist. Im
Gegensatz zu bekannten Bauarten, bei denen der Stecker sowohl eine mechanische als
auch eine elektrische Aufgabe erfüllen muß, wird hier der kontaktherstellende Teil,
nämlich der messerförrnige Bart, von der meist rauhen mechanischen Beanspruchung
des Einführens weitgehend entlastet.
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Die Erfindung läßt sich in Einfach- und Mehrfachkontakten in allen
Fällen anwenden, in denen trennbare Verbindungen hergestellt werden sollen, besonders
in den Fällen, in denen es auf große Kontaktsicherheit ankommt. Bei dem neuartigen
Federkontakt kann gegenüber den bekannten Formen auf bisher nicht erreichtem kleinstem
Raum durch geeignete Bemessung der Teile jeder beliebige Querschnitt erzielt werden.
Da der buchsenartige Teil bei
der Bauart nach der Erfindung eine
offene Hohlform darstellt, ergibt sich der weitere Vorteil, daß das Kontaktmesser
beliebig von beiden Seiten her in den Luftspalt eingefahren oder von der einen Seite
ein-und nach der anderen Seite ausgefahren werden kann. Durch die entsprechende
Art2.ahl der ineinandergeschichteten Einzelfedern oder der hintereinanderliegenden
Federpakete kann jede gewünschte Kontaktsicherheit hergestellt werden.
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Der steckerattige Teil kann aus mehreren voneinander elektrisch isolierten,
hintereinanderliegenden Teilen bestehen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt einen starren steckerartigen Teil, der an den zur Kontaktgabe
dienenden Stellen messerartig ausgebildet ist, in drei Ansichten; Fig. 2 zeigt einen
federnden buchsenartigen Teil ebenfalls in drei Ansichten bzw. Schnitten; Fig.
3 ist eine schematische Stirnansicht der ineinandergesteckten Kontaktteile;
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf teilweise ineinandergesteckte Kontaktteile.
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Der steckerartige Teil nach Fig. i besteht aus einem im wesentlichen
zvlindrischen Schaft a, mit dem ein messerartiger, zur Kontaktgabe dienender Teil
b verbunden ist. Der federnde buchsenartige Teil (Fig. 2 und 3) besteht
aus rund gerollten oder für den gleichen Effekt anders gebogenen Federn
c, d, e. Die durch die Erfindung erzielte Wirkung ist unabhängig -von
einer runden Form der Buchse. Die Federn c, d, e fassen den messerartig
ausgebildeten Teil b des Steckers zangenartig derart, daß die Stirnkanten
der Federn auf beiden Seiten zu liegen kommen (s. Fig. 3). Die Ruhelage dieser
Federn muß dabei so bemessen werden, daß ihr Luftspalt die Stärke des messerförmigen
Steckerteils b zur Erzielung eines gewissen Kontaktdruckes unterschreitet.
Beim Einstecken des vorn etwas angeschrägten Messers b laufen demnach die
beiden Stirnkanten der Feder auf die Seitenflächen des Messers b auf.
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Zur Erhöhung der Kontaktsicherheit kann man mehrere gleichartig geformte,
ineinandergelegte Federn c, d, e mit jeweils kleinerem Durchmesser
(s. Fig. 2 und 3) verwenden, und zwar so, daß die dem Luftspalt gegenüberliegenden
Flächen elektrisch leitend zusammengehalten werden. Auf diese Weise können sich
die Schenkel der einzelnen Federn frei bewegen und bei für alle Federn gleichem
Luftspalt dem eingeführten Messer b ungehindert ausweichen und auf seine
Seitenflächen auflaufen. Die Wirkung wird noch dadurch verbessert, daß die Federn
c, d, c gegen die Richtung des Luftspaltes um Qo' versetzt, ein- oder
mehrmals geschlitzt werden, wie bei f und g
in Fig. 2. Durch die hiermit
hergestellte Vervielfachung der Stirnflächen der Federn wird erreicht: i. eine große
Anzahl unabhängig federnder, für sich selbst wirkender Kontaktstellen auf kleinstem
Raum, 2. eine Selbstreinigung des Kontaktes durch die in der Einschiebebene hintereinanderliegenden,
vorteinander unabhängig, doppelseitig arbeitenden Federpakete h, i,
k (Fig. 4), 3. ein größerer mechanischer Halt der ineinandergesteckten
Teile. Bei einem aus drei ineinandergeschichteten und zweimal geschlitzten Federn
bestehendem Federsatz ergibt sich beispielsweise bei paralleler Führung folgendes
(Fig. 4): das angeschrägte Messer b schiebt sich zunächst in das erste Federpaket
k, dieses wird durch die den Luftspalt um einen bestimmten Betrag übersteigende
Materialstärke auseinandergedrückt und erfaßt zangenartig auf jeder Seite dreimal
das Messer b (Fig. 3).
Durch die Reibung der Stirnkanten der Federn
c, d, e
wird Staub oder Schmutz weggeschoben und verliert die Haftung
auf der Oberfläche. Die vorhandene Oxydschicht wird durch die sechs Laufflächen
stark beschädigt. Schiebt man das Messer b nun in das zweite Federpaket i,
so treffen die durch das erste Federpaket bereits vorgereinigten Flächen an den
gleichen Stellen auf weitere sechs Federkanten auf. Diese übernehmen wiederum ihre
reinigende Wirkung, wobei zusammen mit Federpaket h jetzt bereits zwölf Kontaktstellen
hergestellt sind. Wird das #NIesser in das dritte Federpaket k eingeschoben,
so ist bei nochmaliger Wiederholung des Vorganges mit Sicherheit auf den gut vorgereinigten
Flächen eine einwandfreie metallische Verbindung erzielt, zumal in jetzt völlig
eingestecktem Zustand auf jeder Seite des Messers b
neun, also insgesamt achtzehn
Berührungsstellen hergestellt sind. Dadurch wird beispielsweise bei einem normalen
Steckkontakt für Elektrogeräte mit international gebräuchlichen Abmessungen eine
bisher nicht erreichte Kontaktsicherheit, nämlich der geringste Überstandswiderstand
erzielt.
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Man kann die Kontaktanordnung so ausbilden, daß das Federpaket in
einer Isoliermaterialkapsel mit schlüsselförmiger Öffnung in gewissen Grenzen frei
beweglich angeordnet ist, so daß sich beim Einführen des schlüsselförmigen Steckers
in die gut passende schlüsselförmige Öffnung das Federpaket, ohne mechanisch belastet
zu werden, zunächst nach dem vorstehenden Teil des Schaftes und anschließend nach
dem messerförmigen Bart orientiert und richtig aufläuft. Eine weitere Ausführungsform
bei gleichem Prinzip ist z. B. ein Federpaket aus mehreren ebenfalls jeweils aus
einem Stück bestehenden sternförmigen Federn, bei denen ein Stecker auf vielen Seiten
gleichzeitig von den entsprechend geformten Schenkeln zangenartig gefaßt wird. Auch
kann man bei beiden Ausführungsbeispielen mehrere Federpakete in der Einsteckrichtung
hintereinander, aber elektrisch isoliert, anbringen, so daß ein ebenfalls aus mehreren
voneinander isolierten Teilen bestehender Stecker mehrere verschiedenartige elektrische
Aufgaben erfüllen kann usw.