Elektrische Kontaktanordnung sowie vorgefertigte Baugruppe

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktanordnung, speziell für den Automobilbereich, sowie eine vorgefertigte Baugruppe, insbesondere für eine solche elektrische Kontaktanordnung.

Die Kontaktanordnung ist als eine Schraubkontaktierung ausgebildet und weist eine Leiterschiene mit einem ersten Durchgangsloch auf. Weiterhin umfasst die Kontaktanordnung ein Kontaktelement mit einem zweiten Durchgangsloch. Das Kontaktelement ist mit der Leiterschiene elektrisch leitend verbunden. Durch die Durchgangslöcher hindurch ist eine Schraube gesteckt, auf die eine Mutter aufgeschraubt ist.

Eine derartige Kontaktanordnung ist beispielsweise aus der EP 3 719 932 A1 zu entnehmen.

Derartige Kontaktanordnungen dienen speziell im Automobilbereich zum Anschluss einer Leiterschiene an ein Kontaktelement, wie beispielsweise an einen Kabelschuh mit einer daran befestigten Leitung, oder auch an eine weitere Leiterschiene. Derartige Kontaktanordnungen dienen beispielsweise zur Masseverbindung oder zur sonstigen Stromversorgung von Leistungsverbrauchern. Aus Gewichtsgründen besteht die Leiterschiene häufig aus einem Aluminiumwerkstoff. Hierunter wird Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verstanden. Sofern vorliegend von Aluminium gesprochen wird, so wird hierunter reines Aluminium, beispielsweise mit der Bezeichnung AL 99,5 oder AL 99,7 verstanden. Derartig reines Aluminium weist eine gute elektrische Leitfähigkeit auf. Das Kontaktelement be- steht in der Regel aus einem anderen Metall, insbesondere mit einer höheren Festigkeit, wie beispielsweise Kupfer oder eine Kupferlegierung. Sofern vorliegend von einer Legierung (Cu, AI) gesprochen wird so wird hierunter insbesondere eine Legierung verstanden, bei der der Cu- oder der Al-Anteil größer 50 Gew.% ist.

Im Hinblick auf eine elektrische Kontaktanordnung besteht bei einem Aluminiumwerkstoff, speziell bei dem wegen seiner guten Leitfähigkeit bevorzugt eingesetzten reinen und vergleichsweise weichen Aluminium das Problem, dass Aluminium zum Fließen neigt. Speziell bei Schraubverbindungen beginnt daher infolge der Schraubkraft das Material zu fließen und dadurch lässt im Laufe der Zeit die Kontaktkraft nach, was zu einer Erhöhung des Kontaktwiderstands führen kann. Weiterhin besteht das Problem, dass sich an den Oberflächen eine Oxidschicht ausbildet, welche zu einer deutlichen Erhöhung des Kontaktwiderstands führt. Schließlich besteht das Problem, dass in Verbindung mit edleren Materialien, insbesondere Kupfer, die Gefahr der sogenannten Kontaktkorrosion besteht.

Bei der EP 3 719 932 A1 ist vorgesehen, dass in das Durchgangsloch einer AL- Leiterschiene eine Cu-Kontakthülse eingesetzt wird, die an einer oder auch an beiden gegenüberliegenden Seiten einen Kragen aufweist, mit dem Sie auf der Leiterschiene aufliegt. Die Schraube stützt sich mit ihrem Schraubenkopf an dem Kragen ab, so dass die Schraubkräfte über die Cu-Kontakthülse übertragen werden.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Schraubkontaktierung mit geringem Bauraumbedarf, speziell bei der Verwendung einer Aluminium-Leiterschiene zu gewährleisten.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine elektrische Kontaktanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese weist ein Kontaktbauteil, insbesondere eine Leiterschiene mit einem ersten Durchgangsloch sowie ein Kontaktelement mit einem zweiten Durchgansloch auf, welches mit dem Kontaktbauteil elektrisch leitend verbunden ist. Die beiden Durchgangslöcher sind typischerweise konzentrisch zueinander angeordnet und insbesondere als kreisrunde Durchgangslöcher ausgebildet. Weiterhin ist ein sich in einer Axialrichtung erstreckender Gewindebolzen mit einem Bolzenkopf, insbesondere eine Schraube mit einem Schraubenkopf, sowie eine Mutter zur Ausbildung einer Schraubverbindung vorgesehen. Hierzu ist der Gewindebolzen durch die beiden Durchgangslöcher hindurchgeführt. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird nachfolgend der Gewindebolzen als Schraube und der Bolzenkopf als Schraubkopf bezeichnet.

Bei dem Kontaktbauteil handelt es sich vorzugsweise um die bereits erwähnte Leiterschiene, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Alternativ handelt es sich beispielsweise um ein Terminal, wie beispielsweise einen Kabelschuh, an dem ein anzuschließendes Kabel befestigt ist. Nachfolgend wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit von einer Leiterschiene als Kontaktbauteil gesprochen.

Um eine gute und dauerhaft zuverlässige elektrische Kontaktverbindung zu gewährleisten, ist zwischen der Leiterschiene und dem Kontaktelement ein Zwischenelement aus einem elektrisch leitfähigen Material mit einem dritten Durchgangsloch und aus einem zur Leiterschiene verschiedenen Material angebracht. Das Zwischenelement ist an der Leiterschiene befestigt. Weiterhin taucht der Schraubenkopf in das erste Durchgangsloch ein und stützt sich am Zwischenelement ab. Eine durch die Schraube ausgeübte Schraubkraft wird daher vom Schraubenkopf auf das Zwischenelement übertragen. Der Schraubenkopf stütz sich daher in Axialrichtung insbesondere mit einer Kopfunterseite bevorzugt ausschließlich am Zwischenelement und nicht wie bei herkömmlichen Schraubverbindungen an der Leiterschiene ab. Die erforderliche Kontaktkraft wird vom Schraubenkopf über das Zwischenelement übertragen. Die Kopfunterseite verläuft typischerweise senkrecht zur Axialrichtung. An die Kopfunterseite schließt sich ein typischerweise zylindrischer Schaft an.

Die Kontaktanordnung ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass der Schraubenkopf sich ausschließlich am Zwischenelement abstützt. Auf die Leiterschiene wird über den Schraubenkopf, zumindest über dessen Kopfunterseite keine (in Axialrichtung wirkende) (Schraub-) Kraft ausgeübt. Die für eine gute elektrische Kontaktierung erforderliche Kontaktkraft wirkt ausschließlich zwischen den eigentlichen Schraubpartnern. Dies sind insbesondere der Schraubbolzen und die Mutter sowie die dazwischen eingeklemmten Elemente, nämlich Zwischenelement und Kontaktelement. Die Kontaktkraft ist daher unbeeinflusst von schlechten Festigkeitseigenschaften der Leiterschiene.

Zwischen dem Schraubenkopf und dem ersten Durchgangsloch, speziell in radialer Richtung zwischen der Umfangsseite des Schraubenkopfes und der Lochwand des ersten Durchgangslochs ist vorzugsweise kein weiteres Element, wie beispielsweise eine Hülse oder dergleichen angeordnet.

Allgemein handelt es sich bei dem Zwischenelement um ein einstückiges, insbesondere monolithisches Bauteil.

Die Befestigung des Zwischenelements an der Leiterschiene ist ausreichend fest, so dass das Zwischenelement sich nicht von der Leiterschiene lösen kann. Gleichzeitig ist über die Befestigung ein guter elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen Zwischenelement und der Leiterschiene erreicht. Insbesondere ist eine unlösbare, also eine nicht zerstörungsfrei lösbare Verbindung zwischen Leiterschiene und Kontaktelement vorgesehen. Das Kontaktelement ist gemeinsam mit dem Zwischenelement zwischen dem Schraubenkopf und der Mutter eingeklemmt. Um das Eintauchen des Schraubenkopfes in die Leiterschiene zu ermöglichen, ist in bevorzugter Ausgestaltung die Innenabmessung, speziell der Durchmesser des ersten Durchgangsloches der Leiterschiene größer als eine (maximale) Außenabmessung, speziell Außendurchmesser des Schraubenkopfes gewählt. Alternativ hierzu ist zwischen dem Schrauben- bzw. dem Bolzenkopf und dem ersten Durchgangsloch eine Pressverbindung ausgebildet.

Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, dass auf die Leiterschiene keine Schraubkraft einwirkt, so dass ein Fließen des Materials zuverlässig vermieden ist. Gleichzeitig ist der erforderliche Bauraum für die Kontaktanordnung geringgehalten, da der Schraubenkopf in die Leiterschiene eintaucht. Der Schrau- benkopf ist daher zumindest teilweise in dem ersten Durchgangsloch der Leiterschiene versenkt, und zwar maximal und vorzugsweise genau um die Materialdicke der Leiterschiene.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei dem Zwischenelement um eine flache Lochscheibe, die also lediglich auf der Leiterschiene aufliegt, ohne dass sie in das erste Durchgangsloch eingreift. Unter einer flachen Lochscheibe wird ein scheibenförmiges Element verstanden, welches eine plane Unterseite aufweist, mit der es auf der Leiterschiene aufliegt. Hierdurch ist insgesamt ein einfacher Aufbau des Zwischenelements erreicht, welches beispielsweise als ein einfaches Stanzteil ausgebildet ist. Die Dicke des Zwischenelements liegt üblicherweise im Bereich zwischen beispielsweise 2 mm bis 5 mm.

Bei einer hierzu alternativen Variante weist das Zwischenelement einen in das erste Durchgangsloch hineinreichenden, insbesondere um laufenden Kragen auf. Dieser endet vorzugsweise innerhalb des ersten Durchgangsloches und damit axial beabstandet von einem Lochrand des ersten Durchgangslochs. D.h. er taucht nur teilweise in das erste Durchgangsloch ein und weist im Vergleich zu einer Höhe des ersten Durchgangsloches insbesondere eine geringere Höhe auf. An diesem Kragen stützt sich der Bolzenkopf innerhalb des ersten Durchgangslochs ab.

Bevorzugt weist das Zwischenelement und insbesondere auch die flache Lochscheibe an seinem zum Kontaktelement orientierten Oberseite einen nach Art eines Ringkragens ausgebildeten Absatz auf. Die Oberseite des Ringkragens bildet also insofern eine und insbesondere die einzige Kontaktfläche zwischen dem Zwischenelement und dem Kontaktelement, d.h. auf dem Ringkragen, also an dess- sen vorderer stirnseitigen Ringfläche, liegt das Kontaktelement auf. Infolge des Absatzes weist der Ringkragen einen geringere Außenabmessung (insbesondere Durchmesser) als eine maximale Außenabmessung (insbesondere Durchmesser) des Zwischenelements auf. Durch die Ausgestaltung mit dem Ringkragen steht ein zur Leiterschiene orientierter Teilbereich des Zwischenelements radial über den Ringkragen über. Dieser überstehende Teilbereich wird insbesondere zur stoffschlüssigen Befestigung insbesondere durch Schweißen des Zwischenelements herangezogen. Damit weist das Zwischenelement zwei axial versetzte Teilbereiche einmal für die stoffschlüssige Verbindung und einmal für die elektrische Kontaktierung auf. Speziell ist die Kontaktfläche nicht von der stoffschlüssigen Verbindung beeinflusst. Speziell beim Verschweißen könnte die Oberfläche beeinflusst werden und beispielsweise nicht mehr eben sein, was zu einem erhöhten Kontaktwiderstand führen würde.

Um eine sichere Kontaktverbindung auszubilden ist das Zwischenelement bevorzugt aus einem im Vergleich zur Leiterschiene höherfesten Material und/oder aus einem Material mit einer höheren elektrischen Leitfähigkeit. Speziell besteht das Zwischenelement aus einem Kupfer-Werkstoff, speziell einer Kupferlegierung.

Bei der Leiterschiene handelt es sich demgegenüber insbesondere um eine Leiterschiene aus einem Aluminium-Werkstoff, insbesondere aus reinem Aluminium.

In bevorzugter Weiterbildung besteht auch das Kontaktelement, zumindest im Bereich der Schraubverbindung aus einem im Vergleich zum Material der Leiterschiene höherfesten Werkstoff und/oder Werkstoff mit einer höheren elektrischen Leitfähigkeit. Speziell besteht das Kontaktelement aus einer Kupferlegierung. Bevorzugt bestehen das Zwischenelement und das Kontaktelement aus dem gleichen Werkstoff, insbesondere aus einer Kupferlegierung.

Um eine zuverlässige und gute elektrische Kontaktverbindung zwischen dem Zwischenelement und der Leiterschiene zu gewährleisten, ist das Zwischenelement an der Leiterschiene in bevorzugter Ausgestaltung stoffschlüssig befestigt. Hierzu werden an sich bekannte Verfahren, wie beispielsweise Widerstandsschweißen, Rotationsreibschweißen, Laserschweißen usw. eingesetzt. Der Vorteil dieser Schweißverfahren besteht unter anderem darin, dass beim Schweißvorgang eine eventuell bestehende Oxidschicht an der Oberfläche der Leitertschiene aufgerissen und somit eine gute und innige elektrische Kontaktverbindung zwischen dem Zwischenelement und der Leitertschiene ausgebildet wird. Gleichzeitig ist durch die stoffflüssige Verbindung die Kontaktverbindung gasdicht, sodass die erneute Bildung einer Oxidschicht zuverlässig vermieden ist.

Der Schraubenkopf ist vorzugsweise mit Spiel innerhalb des ersten Durchgangslochs angeordnet. Dadurch ist sichergestellt, dass zum einen eine einfache Montage ermöglicht ist und dass zum anderen auf die Leiterschiene keine Kräfte ausgeübt werden.

Alternativ hierzu ist der Bolzenkopf im ersten Durchgangsloch insbesondere verdrehsicher insbesondere durch eine kraftschlüssige Verbindung fixiert. Speziell ist der Bolzenkopf in das erste Durchgangsloch eingepresst. Bevorzug weist der Bolzenkopf hierzu umfangsseitig eine gezahnte Außenkontur, beispielsweise nach Art einer Rändelung auf. Diese weist ein Übermaß gegenüber dem Durchmesser des ersten Durchgangslochs auf, so dass sie in eine Lochwandung des vorzugsweise kreisrunden ersten Durchgangslochs eingepresst ist.

In zweckdienlicher Ausgestaltung ist ein Verdrehsicherungselement angebracht, welches den Schraubenkopf an der Leiterschiene verdrehsicher hält. Alternativ oder ergänzend zu einem solchen Verdrehsicherungselement ist beispielsweise vorgesehen, dass der Schraubenkopf in einer Umfangsrichtung formschlüssig und verdrehsicher im ersten Durchgangsloch gehalten ist. Letzteres wird beispielsweise durch eine polygonale Umfangsgeometrie sowohl des ersten Durchgangslochs als auch des Schraubenkopfes erreicht.

Bei der Ausgestaltung mit dem Verdrehsicherungselement ist dieses bevorzugt als ein Spritzgusselement ausgebildet. Der Schraubenkopf ist daher mit einer Gussmasse oder mit einem Spritzgussmaterial insbesondere aus Kunststoff umgeben, welches einerseits den Schraubenkopf verdrehsicher hält und welches andererseits sich an einem Gegenlager, beispielsweise an der Leiterschiene oder einem weiteren Bauteil abstützt, sodass es ein Schraub-Drehmoment aufnehmen kann. Dieses Gusselement bildet insbesondere auch ein elektrisches Isolierteil aus. Bei dieser Ausgestaltung mit dem Verdrehsicherungselement ist insbesondere vorgesehen, dass der Schraubenkopf teilweise über die Leiterschiene übersteht und dass das Verdrehsicherungselement in diesem überstehenden Bereich des Schraubenkopfes an diesem befestigt ist. Speziell ist der überstehende Bereich von dem Gusselement umgeben.

Bei der zuvor beschriebenen kraftschlüssigen Verbindung, speziell Pressverbindung zwischen Bolzenkopf und erstem Durchgangsloch, wird bevorzugt auf eine weitere Maßnahme zur Verdrehsicherung verzichtet, so dass insgesamt eine sehr kompakte Bauform erreicht wird.

Allgemein ist in bevorzugter Ausgestaltung der Bolzenkopf von einem Kunststoffteil umgeben, welches bevorzugt als das insbesondere zuvor beschriebene Gusselement ausgebildet ist, welches also beispielsweise das beschriebene Verdrehsicherungselement ausbildet. Zwischen dem Kunststoffteil und dem Kontaktbauteil (Leiterschiene) liegt in zweckdienlicher Weiterbildung ein federndes Element ein. Dies ist beispielsweise als eine elastische Zwischenscheibe aus einem elastischen Material und / oder als eine Federscheibe oder eine Tellerfeder ausgebildet. Über das federnde Element wird zumindest ein Teil der im Betreib beispielsweise durch Vibrationen auftretenden Kräfte auf das Kunststoffteil abgeleitet. Das federnde Element liegt dabei vorzugsweise mit einer Seite unmittelbar am Kunststoffteil und mit einer anderen Seite unmittelbar am Kontaktteil an.

In montierter Position erfolgt üblicherweise über das Kunststoffteil eine Fixierung und Befestigung an einem Bauteil. Durch das federnde Element wird insgesamt die mechanische Belastung, speziell bei Vibrationen, der bevorzugt stoffschlüssigen Verbindungsstelle zwischen dem Kontaktbauteil und dem Zwischenelement reduziert. Speziell handelt es sich bei dieser Verbindungsstelle wie beschrieben um eine Schweißverbindung, die durch das federnde Element entlastet wird. Hervorzuheben ist, dass bei der hier beschriebenen Kontaktanordnung bevorzugt keine mechanische Verbindung zwischen der Schraube, speziell deren Schraubenkopf und der Leiterschiene besteht. Insbesondere ist zwischen diesen beiden Elementen keine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet.

Die Schraube ist an der elektrischen Kontaktverbindung insofern nicht oder nur untergeordnet zur Strom leitung beteiligt, als dass der elektrische Kontakt über die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Leiterschiene und dem Zwischenelement und weiter durch die flächige Auflage zwischen Zwischenelement und Kontaktelement erfolgt. Für die Schraube kann daher ein geeigneter Werkstoff unabhängig von der elektrischen Leitfähigkeit herangezogen werden. Bevorzugt besteht die Schraube daher auch aus einem im Vergleich zum Zwischenelement nochmals höherfesten Werkstoff und/oder Werkstoff mit geringerer elektrischer Leitfähigkeit. Speziell wird eine Stahlschraube eingesetzt. Mit dieser können hohe Kontaktkräfte übertragen werden. Alternativ ist die Schraube aus Messing, einer sonstigen Kupferlegierung oder aus Kupfer ausgebildet.

Beim Kontaktelement handelt es sich insbesondere um einen Kontaktschuh mit einer daran angeschlossenen elektrischen Leitung, die beispielsweise als Mantelleitung ausgebildet ist. Deren Leiter ist insbesondere als Litzenleiter oder auch als massiver Leiter ausgebildet. Der Leiter ist typischerweise durch eine Crimp- oder Schraubverbindung oder auch stoffschlüssig beispielsweise durch Löten oder Schweißen mit dem Kabelschuh elektrisch leitend und mechanisch verbunden.

Alternativ handelt sich bei dem Kontaktelement um eine weitere Leiterschiene.

Die Kontaktanordnung weist daher vorzugsweise entweder einen Kontaktschuh und eine Leiterschiene oder zwei Kontaktschuhe oder zwei Leiterschienen auf.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch eine vorgefertigte Baugruppe insbesondere für eine solche zuvor beschriebene elektrische Kontaktverbindung. Diese Baugruppe weist ein Bauteil, insbesondere das Kontaktbauteil mit dem ersten Durchgangsloch sowie ein an dem Bauteil befestigtes Zwischenelement mit dem zweiten Durchgangsloch auf. Das zweite Durchgangsloch weist dabei eine kleinere Innenabmessung, speziell einen kleineren Durchmesser als das erste Durchgangsloch auf, sodass das Zwischenelement eine radial über einen Lochrand des ersten Durchgangslochs überstehende Abstützfläche für einen Bolzenkopf eines Gewindebolzens ausbildet.

Die derart vorgefertigte Baugruppe kann daher in einfacher Weise für eine übliche Schrauben-Kontaktverbindung herangezogen werden. Grundsätzlich dient eine derartige Baugruppe auch unabhängig von einer elektrischen Kontaktverbindung für eine zuverlässige Schraubverbindung zwischen zwei zu verbindenden Bauteilen, speziell aus unterschiedlich harten Werkstoffen. Auf das Bauteil (aus dem weicheren Material) wird dabei keine Schraubkraft ausgeübt. In der fertigen Verbindung ist daher eine Verbindung zwischen den beiden Bauteilen ausgebildet. Die im Zusammenhang mit der Kontaktverbindung beschriebenen Merkmale gelten daher sinngemäß gleichermaßen für eine solche nicht-elektrische Verbindungsanordnung.

Bevorzugt umfasst die vorgefertigte Baugruppe auch den Gewindebolzen (Schraube), wobei dieser an der Baueinheit - gebildet durch das Bauteil (die Leiterschiene) und dem Zwischenelement - befestigt ist. Der Gewindebolzen ist dabei insbesondere an dem Bauteil befestigt. Speziell bildet der Bolzenkopf des Gewindebolzens eine Pressverbindung mit dem ersten Durchgangsloch aus. Alternativ ist der Gewindebolzen am Zwischenelement beispielsweise durch Schweißen befestigt. Bei der Montage braucht daher lediglich noch das weitere Bauteil (das Kontaktelement) auf den Bolzen aufgesetzt und mit der Mutter befestigt werden.

Alternativ ist bei der vorgefertigten Bau- oder Montagegruppe eine Schraube lediglich lose durch die Durchgangslöcher geführt und mit der Mutter verliersicher gehalten. Bei der Montage ist dann die Mutter zunächst wieder zu entfernen und das Kontaktelement aufzulegen. Eine Außenabmessung des Schraubenkopfes, speziell Durchmesser, ist dabei geringer als die Innenabmessung, speziell Durchmesser des ersten Durchgangsloches. Bevorzugt ist weiterhin auch das Verdrehsicherungselement, insbesondere das Gusselement, gemeinsam mit dem Gewindebolzen Teil der vorgefertigten Baugruppe. Bei der Montage wird dabei insbesondere derart vorgegangen, dass zunächst der Bolzenkopf mit der Gussmasse umspritzt wird, bevor die dadurch gebildete Baueinheit mit dem Bauteil (der Leiterschiene) verbunden wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen jeweils in teilweise vereinfachten Darstellungen:

FIG 1 eine perspektivische Darstellung einer Kontaktanordnung,

FIG 2 eine weitere perspektivische Darstellung der Kontaktanordnung mit einem Gusselement sowie

FIG 3 eine Schnittdarstellung durch die Kontaktanordnung.

In den Figuren 1 -3 ist eine als Schraubkontaktierung ausgebildete elektrische Kontaktanordnung 2 dargestellt. Diese umfasst ein als Leiterschiene 4 ausgebildetes Kontaktbauteil, ein Kontaktelement 6, ein Zwischenelement 8 sowie einen Gewindebolzen, der nachfolgend als Schraube 10 bezeichnet wird, und eine Mutter 12. Die Schraube 10 erstreckt sich entlang einer Axialrichtung A. Im Ausführungsbeispiel umfasst die Kontaktanordnung 2 zusätzlich noch ein fakultatives Gusselement 14 aus Kunststoff. Zwischen dem als Gusselement 14 ausgebildetem Kunststoffteil und der Leiterschiene 4 ist bei Bedarf ein federndes Element 15 angeordnet. Dieses ist beispielsweise als elastische Lochscheibe, als eine federnde Lochscheibe oder auch nach Art einer Tellerfeder ausgebildet. Weitere Elemente weist die Kontaktanordnung 2 vorzugsweise nicht auf.

Die Leiterschiene 4 weist ein erstes Durchgangsloch 16, das Kontaktelement 6 ein zweites Durchgangsloch 18 und das Zwischenelement 8 ein drittes Durchgangsloch 20 auf. Unter Leiterschiene 4 wird vorliegend allgemein ein elektrischer Leiter aus massivem Material mit rechteckförmiger Querschnittsfläche verstanden. Die Leiterschiene 4 weist typischerweise eine Materialstärke im Bereich von einigen Millimetern, beispielsweise zwischen 3 und 10 mm auf. Die Breite liegt dabei typischerweise im Bereich von einigen Zentimetern, beispielsweise im Bereich von 2 cm bis 6 cm.

Die Schraube 10 (Gewindebolzen) weist einen nachfolgend als Schraubenkopf 22 bezeichneten Bolzenkopf sowie einen Gewindeschaft auf, auf den die Mutter 12 aufgeschraubt ist. Der Schraubenkopf 22 weist an seinem Umfang Sicherungselemente für einen Verdrehsicherung auf, ist also im Ausführungsbeispiel nicht kreisrund ausgebildet. Diese Sicherungselemente sind im Ausführungsbeispiel durch am Umfang verteilt angeordnete Einbuchtungen 24 ausgebildet.

Bei der Leiterschiene 4 handelt es sich um eine AL-Leiterschiene vorzugsweise aus reinem Aluminium. Das Zwischenelement 8 sowie das Kontaktelement 6 bestehen bevorzugt aus einer CU-Legierung, vorzugsweise aus der gleichen CU- Legierung oder auch aus reinem Kupfer. Bei der Schraube 10 und der Mutter 12 handelt sich vorzugsweise um Bauteile aus einem Stahlwerkstoff, alternativ aus Messing oder auch aus Kupfer.

Das Zwischenelement 8 ist als eine flache Lochscheibe nach Art einer Beilagscheibe ausgebildet und ist auf einer Oberseite der Leiterschiene 4 befestigt, die dem Kontaktelement 6 zugewandt ist. Insbesondere ist das Zwischenelement 8 stoffschlüssig und vorzugsweise durch Schweißen mit der Leiterschiene 4 verbunden. Das Zwischenelement 8 weist eine flache Unterseite auf und dringt nicht in das erste Durchgangsloch 16 der Leiterschiene 4 ein.

An der zum Kontaktelement 6 orientierten Seite weist das Zwischenelement 8 einen Ringkragen 13 auf, welcher sich von einem Unterteil des Zwischenelements 8 unter Ausbildung eines Absatzes in Längsrichtung der Schraube 10 erhebt. Die Schweißverbindung wird zwischen dem Unterteil und der Leiterschiene 4 ausgebildet. Der Ringkragen 13 und damit seine obere Ringfläche ist daher unbeeinflusst von dem Schweißvorgang. Das erste Durchgangsloch 16 der Leiterschiene 4 weist eine größere Innenabmessung, insbesondere Durchmesser, auf als das dritte Durchgangsloch 20 des Kontaktelements 6. Die Durchgangslöcher 16, 18, 20 sind allgemein konzentrisch zueinander orientiert. Das Zwischenelement 8 weist eine radial über einen Lochrand des ersten Durchgangslochs 16 überstehende Abstützfläche 26 auf.

Die Innenabmessung, insbesondere ein Durchmesser des ersten Durchgangslochs 16 ist größer als eine Außenabmessung, insbesondere Außendurchmesser des Schraubenkopfes 22, zumindest größer als die Außenabmessung eines sich an den Schraubenschaft anschließenden Teils des Schraubenkopfes 22, welcher im ersten Durchgangsloch 16 einliegt. Der Schraubenkopf 22 taucht daher in das erste Durchgangsloch 16 ein und kommt mit seiner Unterseite zum Aufliegen an der Abstützfläche 26. Bevorzugt sitzt der Schraubenkopf 22 mit Spiel im ersten Durchgangsloch 16 ein und ist beispielsweise zur Innenwandung des ersten Durchgangslochs 16 beabstandet.

Die Leiterschiene 4 bildet zusammen mit dem daran befestigten Zwischenelement 8 vorzugsweise eine vorgefertigte Baugruppe. Zur Ausbildung der Kontaktanordnung 2 wird das Kontaktelement 6 mithilfe der Schraube 10 und der Mutter 12 mit dieser vorbereiteten Baugruppe verschraubt. Dabei wird das Kontaktelement 6 flächig von oben gegen das Zwischenelement 8 mit hoher Kontaktkraft verspannt, die durch die Schraubverbindung ausgeübt wird. Die Kontaktkraft der Schraubverbindung wird dabei mittelbar über das Zwischenelement 8 übertragen. Hervorzuheben ist, dass die Leiterschiene 4 insofern nicht an der Schraubkontaktierung teilnimmt, als dass auf sie keine Schraubkraft einwirkt. Damit ist ein Fließen des vergleichsweise weichen Aluminiums zuverlässig vermieden und sichergestellt, dass die Kontaktkraft dauerhaft aufrechterhalten wird.

Der elektrische Stromfluss zwischen der Leiterschiene 4 und dem Kontaktelement 6 erfolgt einerseits über die stoffschlüssige Verbindung zwischen Leiterschiene 4 und Zwischenelement 8 und andererseits über die kraftschlüssige Verbindung zwischen Zwischenelement 8 und Kontaktelement 6. Im Betriebsfall fließt zumindest der größte Teil des elektrischen Stromes über das Zwischenelement 8 und zwar über dessen obere und untere Kontaktflächen einerseits zum Kontaktelement 6 und andererseits zur Leiterschiene 4.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Gusselement 14 bildet dieses ein Verdrehsicherungselement und ist derart ausgebildet, dass bei einem Anziehen der Schraubverbindung das dabei auftretende Drehmoment von dem Gusselement 14 übernommen wird.

Zur Ausbildung des Gusselements 14 wird der Schraubenkopf 22 von einer (Spritz-) Gussmasse umgeben. Diese dringt daher in die Ausbuchtungen 22 ein und bildet insofern mit dem Schraubenkopf 22 eine formschlüssige Verbindung aus.

Andererseits stützt sich das Gusselement 14 an einem hier nicht näher dargestellten Gegenlager ab. Grundsätzlich könnte dieses Gegenlager auch durch die Leiterschiene 4 gebildet sein. In diesem Fall würde das Gusselement 14 die Leiterschiene 4 zumindest teilweise umgeben.

Im Ausführungsbeispiel weist das Gusselement eine polygonale, insbesondere rechteckförmige Querschnittsfläche senkrecht zu einer Schraubenlängsachse auf. Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung der Figur 3 zu entnehmen ist, weist das Gusselement im Querschnitt parallel zur Schraubenlängsachse betrachtet beispielsweise eine in etwa kreuzförmige oder alternativ auch eine T-förmige Ausgestaltung auf mit einem Mittelteil, in dem ein überstehende Teilbereich des Schraubenkopfes 22 aufgenommen ist. Weiterhin weist das Gusselement 14 seitlich abstehende Flügel oder Randbereiche auf, die zur Leiterschiene 4 beabstandet sind und welche die erwähnte polygonale Querschnittsgeometrie ausbilden. Das Gusselement 14 stützt sich mit der polygonalen Struktur an einem entsprechenden Widerlager-Bauteil ab.

Durch das unmittelbar zwischen dem Gusselement 14 und der Leiterschiene 4 angeordnete federnde Element 15 wird zumindest ein Teil der im Betrieb auftretenden (Vibrations-) Kräfte auf das Gusselement 14 übertragen, so dass die Schweißverbindung entlastet ist. Das federnde Element 15 überbrückt daher einen sonst dort befindlichen Spalt, so dass es für die gewünschte Kraftübertragung wirksam sein kann.

Die Kontaktanordnung 2 ist speziell in einem Kraftfahrzeug vorgesehen und dient beispielsweise zur Massekontaktierung.

Insgesamt ist durch die hier beschriebene Kontaktanordnung 2 eine zuverlässige elektrische Kontaktverbindung zwischen Metallen unterschiedlicher Festigkeit, nämlich insbesondere zwischen Aluminium und Kupfer erreicht. Hervorzuheben ist der geringe Bauraum-Bedarf. Da der Schraubenkopf 22 in die Leiterschiene 4 teilweise eintaucht, zeichnet sich die Kontaktanordnung 2 daher insgesamt durch einen flachen Aufbau aus.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Grundsätzlich können die hier beschriebenen Verbindungsmerkmale auch auf eine nicht-elektrische Verbindungsanordnung übertragen werden. In diesem Fall handelt es sich bei dem Kontaktbauteil um ein Bauteil und bei dem Kontaktelement um ein Bauelement. Die Aufstellung von Patentansprüchen auf eine derartige Verbindungsanordnung bleibt vorbehalten.

Bezugszeichenliste

2 Kontaktanordnung

4 Leiterschiene 6 Kontaktelement

8 Zwischenelement

10 Schraube

12 Mutter

14 Gusselement 15 federndes Element

16 erstes Durchgangsloch

18 zweites Durchgangsloch

20 drittes Durchgangsloch

22 Schraubenkopf 24 Einbuchtung

26 Abstützfläche

A Axialrichtung