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Elektrisches Verbindungselement Die Erfindung bezieht sich auf ein
elektrisches Verbindungselement unter Verwendung von elastischen Teilen, die an
einem genuteten, elektrisch leitenden Teil und an daran klemmend befestigbaren Leitern
elastisch anliegen.
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Solche Verbindungselemente sind beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
815 988 bekannt, die Klemmstück für Kontakteinrichtungen beschreibt.
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Dieses Klemmstück besteht aus einem keramischen Isolierteil, das von
einer doppelkegelförmigen Ausnehmung durchsetzt ist, in der eine Metallwanne und
zwei mittels einer Feder auseinandergedrückte Metallkugeln liegen. Die beiden Eingänge
der Ausnehmung sind von je einer stirnseitigen Nase teilweise abgedeckt, so daß
einzuführende Drähte zwischen die Metallwanne und die betreffende Kugel gelenkt
werden.
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Eine derartige Vorrichtung ist nur zur Verbindung von zwei Drähten
geeignet, die in die Enden des Klemmstücks eingeschoben werden müssen. Die Punktberührung
der betreffenden Kugel ermöglicht einen gewissen Anpreßdruck an der Einführungsstelle
des Drahtes, doch sind die auf diese Weise realisierbaren Reibungskräfte insgesamt
sehr gering, Weshalb an die Sicherheit der elektrischen Kontaktf abe keine hohen
Anforderungen gestellt werden düren. Auch beanspruchen diese Klemmstücke, gemes-sen
an der Anzahl zu verbindender Leitungen, einen unverhältnismäßig großen Raum, was
namentlich bei eer größeren Anzahl von Leitungen zu einem für die Bedürfnisse der
Elektronik unerträglichen Platzaufwand führt.
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Insbesondere bei der Forschung auf dem Gebiet der Elektronik tritt
das Problem auf, eine sehr große Anzahl elektrischer Verbindungen sehr oft herzustellm
bzw. zu unterbrechen, die hohe Anzahl der Verbindungen bedingt, daß die einzelnen
Verbindungsiltemente möglichst klein sein müssen. Beispielsweise reim Versuchsaufbau
von elektronischen Geräten wie Computern ist es unerläßlich, auf kleinstem Raum
Hunderte von vorübergehenden Verbindungen rasch und bequem herzustellen bzw. zu
unterbrechen. Die bekannten, in der Herstellung verhältnismäßig teuren Verbindungselemente
für vorübergehende Verbindungen gestatten es nicht, eine große Anzahl von Verbindungen
rasch umzustellen. Das vielfach übliche An- und Ablöten vorübergehender Verbindungen
erfordert einen unangemessen hohen Zeitaufwand.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, diese Nachteile zu vermeiden
und ein einfaches elektrisches Verbindungselement zu schaffen, das zur schnellen
und leichten Herstellung bzw. Unterbrechung einer Anzahl vorübergehender elektrischer
Verbindungen geeignet und bei dem eine gute elektrische Leitfähigkeit an der Verbindungsstelle
gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verbindungselement der eingangs erwähnten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein starres, elektrisch leitendes Bauteil
mit einer Anzahl im Abstand angeordneter Nuten in einer geschlossenen Fläche versehen
ist, an der ein elastisches Isolierteil durch Auf- oder Einstecken zusammen mit
den zu verbindenden Leitern im Klenunsitz formschlüssig befestigbar ist.
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Das erfindungsgemäße Verbindungselement ist sehr einfach aufgebaut
und äußerst vielseitig verwendbar. Dabei übernimmt ein einziges Teil, nämlich das
elastische Isolierteil, die Funktion der mechanischen Halterung einer ganzen Anzahl
von Leitern, die mit einem gemeinsamen, starren und elektrisch leitenden Teil durch
den Anpreßdruck Lies elastischen Isolierteils verbunden werden. Die Verbindung erfolgt
entlang geschlossener Flächen oder wenigstens entlang von Kanten dieser Flächen,
so daß stets eine Linien-oder Flächenberührung stattfindet und der Übergangswiderstand
entsprechend niedrig ist. Die mit dem erfindungsgemäßen Verbindungselement hergestellten
Verbindungen sind daher unabhängig von dem zufälligen chemischen Oberflächenzustand
einzelner Stellen der zu verbindenden Leiter. Herstel-
Jungs- und
Montagekosten für die erfindungsgemäßen Verbindungselemente sind außerordentlich
niedrig. Sie lassen sich mit sehr kleinen Abmessungen in großen Serien fertigen,
wobei jedes einzelne Verbindungselement eine ganze Anzahl von Leitern aufzunehmen
vermag.
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Es ist zwar aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 1829 453 auch
eine elektrische Anschlußklemme mit Blattfedern bekanntgeworden. Diese liegen mit
einem Schenkelende und gegebenenfalls mit einer Knickstelle an Leitern an, welche
in Nuten des einen Armes eines als Halterung dienenden U-förmigen Isolierstücks
einschiebbar sind. Wenn die Leiter weit genug hineingeschoben werden, können die
Schenkelenden der Blattfedern bei genügend steilem Angriffswinkel, d. h. bei hinreichend
kleinem Drahtdurchmesser als mechanische Sicherung gegen das Herausziehen der Drähte
wirken. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung jedoch die Tatsache, daß stets eine
Punktberührung zwischen Leiter und Kontaktfeder erfolgt. Ein formschlüssiges Aneinanderpressen
geschlossener Flächen des leitenden und des isolierenden Teils unter Zwischenlage
der zu verbindenden Drähte findet bei der vorbekannten Anschlußklemme in keinem
Falle statt. Infolgedessen entfällt auch die Möglichkeit eines linien- oder flächenförmigen
Kontaktes. Außerdem ist das U-förmige Isolierstück des bekannten Anschlußelements
nur zur Aufnahme weniger durch die eine besondere Feder gehaltener Leiter geeignet.
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Nach dem Grundgedanken der Erfindung wird also ein elastisches Isolierteil
entlang einer geschlossenen Fläche zusammen mit den zu verbindenden Leitern auf
oder in einem starren, elektrisch leitenden und mit einer Anzahl von Nuten versehenen
Bauteil im Klemmsitz formschlüssig befestigt. Günstig ist es hierbei, wenn in Ausgestaltung
der Erfindung die Berührungsflächen zwischen dem elektrisch leitenden Bauteil und
dem Isolierteil Zylinderflächen von gleicher Krümmung sind, wodurch sich eine platzsparende
Ausbildung des Verbindungselements ergibt. Die Nuten können parallel zueinander
und in Winkelabständen in der Zylinderfläche des elektrisch leitenden Bauteils vorgesehen
sein, so daß die zu verbindenden Drähte in oder auf Nuten der Zylinderfläche eines
Metallteils liegen, in oder auf welches das elastische Isolierteil mit seiner entsprechenden
Zylinderfläche steckbar oder drückbar ist. Herstellung und Montage derartiger Verbindungselemente
sind extrem einfach und billig. Die Verbindungen erfolgen durch Linien- oder Flächenkontakt,
und es ist eine große Anzahl von Verbindungen auf kleinstem Raum rasch und sicher
herstell- bzw lösbar. Dabei werden die zu verbindenden Leiter mit äußerst gleichmäßigem
Anpreßdruck an dem gemeinsamen Metallteil gehalten, ohne daß es dazu irgendwelcher
einzelner Metallfedern bedürfte.
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Zweckmäßigerweise ist das Isolierteil ein elastisches Ringstück mit
einer Axialbohrung, welche das elektrisch leitende Bauteil aufnimmt. Ein solches
Ringstück kann außen einen Umfangsschlitz aufweisen, mit dem es am Rand eines Loches
in einem Chassis festklemmbar ist. Das Ringstück ist dann leicht auswechselbar und
kann durch Ringstücke anderer Größe und Form ersetzt werden, wenn dies für die Schaltanordnung
notwendig ist.
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Das elektrisch leitende Bauteil kann ein Rohr oder eine Hülse mit
axialer Bohrung und das Isolierteil ein in die Bohrung einführbarer Stöpsel sein.
Die Leiter werden in diesem Fall geschützt im Inneren des Rohres bzw. der Hülse
gehalten und durch den leicht einzupressenden Stöpsel festgeklenunt.
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Aus einer Anzahl elektrischer Verbindungselemente gemäß der Erfindung
kann ein Umschaltbrett zusammengestellt werden, indem eine Chassisplatte vorgesehen
ist, in der eine Anzahl von im Abstand angeordneten elektrisch leitenden Bauteilen
und zugehörigen Isolierteilen angebracht ist. Dabei ist die Chassisplatte zweckmäßigerweise
mit Löchern versehen, in welche die die Isolierteile bildenden Ringstücke mit Umfangsschlitzen
eingesetzt sind.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
an Hand der Zeichnung. Darin zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf ein mit einem Loch
versehenes Chassis, F i g. 2 eine Draufsicht auf ein zylindrisches, elektrisch leitendes
Bauteil, das in dem Chassis nach F i g. 1 mittels eines isolierenden Ringstückes
befestigt ist, F i g. 3 einen Querschnitt nach F i g. 2 mit einem an das leitende
Bauteil angeschlossenen Leiter, F i g. 4 eine vergrößerte Draufsicht auf das leitende
Bauteil der F i g. 3, F i g. 5 eine Schnittansicht eines rohrförmigen, elektrisch
leitenden Bauteils mit einem elastischen Stöpsel, F i g. 6 eine vergrößerte Draufsicht
auf das rohrförmige Bauteil gemäß F i g. 5 und F i g. 7 einen Ausschnitt einer perspektivischen
Ansicht eines Verbindungselements mit einer Anzahl von leitenden Bauteilen und zugehörigen
Isolierteilen in einer Chassisplatte.
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In F i g. 1. ist ein Chassis 10 in Form einer Platte dargestellt,
welche mit einem kreisförmigen Loch 11 versehen ist. Diese dient zur Aufnahme eines
Isolierteils, das aus elastischem Material, wie z. B. Naturgummi, besteht.
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In F i g. 2 und 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher
das Isolierteil aus einem Ringstück 12 besteht, in welchem ein zylindrisches, elektrisch
leitendes Bauteil 13 festgeklemmt ist, das von Hand in das Ringstück eingeschoben
werden kann. Ein Draht 14 ist, wie in F i g. 2 und 3 gezeigt, anschließbar. Um den
Anschluß herzustellen, wird der Draht 14 zwischen das Ringstück 12 und das leitende
Bauteil 13 in die in F i g. 4 gezeigte Stellung geschoben, in der er durch die Elastizität
des Ringstücks fest gegen das leitende Bauteil gepreßt wird. Das als Gummiringstück
ausgebildete elastische Isolierteil 12 bewirkt somit das Zustandekommen und die
Beibehaltung der elektrischen Verbindung.
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Eine ganze Anzahl solcher Drähte 14 kann mit dem leitenden Bauteil
13 in Verbindung gebracht werden, indem sie rund um das Bauteil 13 in Winkelabständen
angeordnet werden. Wie in F i g. 4 dargestellt, kann das leitende Bauteil
13 aus einer Zylinderbuchse 15 bestehen, die mit einer Anzahl von im Winkelabstand
angeordneten Nuten 16 versehen ist, welche längs der Zylinderbuchse 15 verlaufen.
Die Nuten 16 können alle die gleichen Querschnittsabmessungen aufweisen, so daß
die Drähte 14, wie an der Kontaktstelle 17 gezeigt, anschließbar sind, wobei
der Draht 14 einen größeren Querschnitt hat als die zugehörige Nut 16. Es ist jedoch
ebenso mögllch,
daß die Nuten 16 verschiedene Querschnittsabmessungen
aufweisen, so daß ein* Draht 14, wie an der Kontaktstelle 18, in eine
Nut 16 von im wesentlichen gleichen Abmessungen einsetzbar ist.
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Bei der in F i g. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform kann das leitende
Bauteil 13 auch massiv ausgebildet sein.
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In der in F i g. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verbindungselements ist das leitende Bauteil dagegen eine Hülse 19. Zur Herstellung
der Verbindung dient bei dieser Ausführung ein Stöpsel 20, der aus elastischem Material,
wie z. B. Naturgummi, besteht. Zum Anschluß eines Drahtes 2y. an die Hülse 19 wird
der Draht zwischen die Iünenfläche der Hülse 19 und den Stöpsel 20 eingesöhoben,
wo er dann durch dessen Elastizität fest angpreßt wird.
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Wie bei der anderen Ausführungsform, kann die Fläche des Bauteils,
an das die Drähte anzuschließen sind, mit einer Anzahl von im Winkelabstand angeordneten
Nuten 22 versehen sein, die längs des Bauteils verlaufen. Der in F i g. 6 dargestellte
Querschnitt der Nuten 22 ist spitzwinkelig, doch können naturgemäß auch etwa halbkreisförmige
Profile, wie in F i g. 4 gezeigt, verwendet werden. Die Außenfläche der Hülse 19
kann mit einem Isolierstoff überzogen sein, um sie gegenüber einem Chassis zu isolieren,
auf welche sie gelegt werden kann. Andererseits kann die Hülse 19 in einer mit Löchern
versehenen Platte, beispielsweise einem Chassis 10, genau wie bei der ersten Ausführungsform
mittels eines Ringstücks 12 befestigt werden.
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Bei Verwendung eines Ringstückes 12 ist es möglich, Drähte
14 bzw. 21 mit der Hülse 19 zu verbinden., indem sie entweder zwischen dem Stöpsel
20 und der Innenfläche der Hülse 19 oder zwischen dem Ringstück 12 und der Außenfläche
der Hülse 19 geklemmt werden. In diesem Fall kann die Innen- und die Außenfläche
der Hülse 19 mit Nuten 16 bzw. 22 versehen sein.
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Eine weitere Anwendung der Erfindung ist in F 'i g. 7 dargestellt.
Dabei ist eine mit einer Anzahl von Löchern versehene Chassisplatte 23 vorhanden,
die sich als Schaltbrett eignet, auf dem Versuchsschaltungen aufgebaut werden können.
Da die elektrischen Verbindungen bei dem Verbindungselement gemäß der Erfindung
in äußerst einfacher Weise hergestellt und unterbrochen werden können, lassen sich
beliebige Abwandlungen einer auf dem Brett aufgebauten Schaltung bequem herstellen
und prüfen.
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Obgleich das in den F i g. 1 bis 3 dargestellte elektrische Verbindungselement
an einem Chassis 10 angebracht ist, muß dies kein unbedingt erforderliches
Merkmal der Erfindung bilden. Es kann auch vorgesehen sein, daß das leitende Bauteil
13 und das zugehörige Isolierteil 12 als Kupplungsstück zwischen zwei Drähten dienen,
wobei das Verbindungselement, wenn erforderlich, allein von den Drähten gehalten
wird.
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Um Kurzschlüsse zwischen den Teilen zu vermeiden, sollten zumindest
das Ringstück 12 oder die Plätte 10 bzw. 23 oder beide aus Isolierstoff bestehen.
Während bevorzugte Profile der Nuten in den Bauteilen 13 bzw. 19 in F i g. 4 und
6 dargestellt sind, können auch z. B. trapezförmige Querschnitte verwendet werden.
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Das leitende Bauteil und das Isolierteil müssen keineswegs zylindrische
Teile sein, doch hat die Zylinderform den Vorteil einer besonders einfachen und
billigen Herstellung sowie einer bequemen Handhabung.
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An die elektrisch leitenden Teile 31 bzw. 19 können in üblicher Weise
Kabel und andere elektrische Verbindungselemente angeschlossen sein.
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Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind natürlich noch beliebige Abwandlungen
möglich. So ist es denkbar, die Hülse 19 aus Isoliermaterial, den Stöpsel 20 hingegen
als elastischen, metallischen Teil auszubilden. In jedem Falle ist es möglich, auch
die Isolierteile 12 bzw. 20 mit geriffelter Oberfläche zu versehen. Das elastische
Isolierteil ist entweder selbst aus Isoliermaterial oder aber gegenüber dem Chassis
isoliert. Wenn das Isolierstück selbst aus Isoliermaterial besteht, dient es dazu,
das leitende Bauteil gegenüber dem Chassis zu isolieren. Das Isolierteil muß jedoch
nicht aus Isoliermaterial bestehen, wenn das Chassis selbst aus Isoliermaterial
hergestellt ist.