具有用于能分开地连接总线区段的接触装置的电气设备的制作方法

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的电气设备和一种具有这种电气设备的组件。


背景技术：

2.这样的电气设备可与其他电气设备组合成组件并且为此可沿着排列方向成行排列。通过这种例如所谓的总线端子形式的电气设备，可以实现电气设备例如在开关柜内的支承轨道上的布置，利用该布置可以提供电气功能和/或电子功能，例如用于提供输入和输出系统(所谓的i/o系统)或者用于提供电势分配。
3.这种电气设备包括第一总线区段和第二总线区段，该第一总线区段能够与布置在电气设备的第一侧处的另外的电气设备接触，该第二总线区段能够与布置在电气设备的背离第一侧的第二侧处的另外的电气设备接触。
4.为了提供组件，多个电气设备可沿着排列方向例如在支承轨道处彼此成行排列。各个电气设备的总线区段在此相互接触，从而实现连续的、在电气设备上延伸的总线线路(也称为端子总线)，通过该总线线路例如可以将供电电压分配到电气设备。这种供电电压例如可以通过输入设备(也称为总线耦合器)来馈入并且通过由设备所提供的总线线路来分配。
5.在此，可以实现不同的总线线路，以便例如提供用于对电气设备本身供电的供电电压并且此外提供用于对要连接到电气设备上的外围设备、例如传感器或执行器供电的供电电压。
6.在例如连接有供电电压的总线线路上的电流需求取决于连接到总线线路上的设备的数量。用于对电气设备本身供电的总线线路上的电流需求例如可以取决于彼此成行排列的电气设备的数量。用于对连接到电气设备上的外围设备供电的总线线路上的电流需求取决于连接到电气设备上的外围设备的数量和其特性，所述外围设备例如是传感器或执行器。
7.总线线路通常具有额定受限的、不允许被超过的最大载流能力。出于这个原因，传统上需要在电气设备之间设置单独的馈入模块，在该馈入模块上将供电电压馈入到邻接的总线线路中，从而实现了分别具有供电电压的单独的馈入的分离的总线线路并且由此降低了各个总线线路上的电流需求。因此，总线线路不是延伸经过所有彼此成行排列的电气设备，而是中断到不同的线路区段中，在所述线路区段上分别馈入供电电压。
8.然而，这种单独的馈入模块的设置增加了安装空间需求，并且此外还增加了成本。
9.用于将电导体连接到连接装置上的接触装置以不同的结构形式、例如以所谓的弹力夹的形式已知。例如在ep 1 368 862 a2、wo 2019/049533 a1和ep 1 353 407 a1中描述了这种弹力夹的示例性的实施方式。


技术实现要素：

10.本发明的目的是，提供一种电气设备以及电气设备的组件，其能够以简单、舒适操作的方式实现在彼此成行排列的电气设备处提供总线系统。
11.该目的通过具有权利要求1的特征的主题来解决。
12.因此，电气设备具有接触装置，电气组件可连接到接触装置上，并且接触装置具有接触元件，接触元件在接触装置未与电气组件连接的状态下在第一总线区段和第二区段之间建立电连接，并且在接触装置与电气组件连接的状态下被调节，以将第一总线区段和第二总线区段彼此分离。
13.通过接触装置可以根据情况将电气设备的总线区段相互连接或相互分离。在此，通过接触装置可以将例如用于提供供电电压的电气组件连接到电气设备上，以便在电气设备上提供供电电压并且将其分配给其他电气设备。
14.接触装置具有不同的开关状态，这些开关状态取决于电气组件是否连接到电气设备上。电气组件例如是电导线，该电导线可以利用触针插接到接触装置上并且与用于提供供电电压的上级的供电单元连接。根据电气组件是否连接到接触装置上，接通接触装置的接触元件，以便使电气设备的总线区段彼此电连接或彼此电分离。
15.尤其是，接触元件在接触装置未与电气组件连接的状态下可占据第一位置，在该第一位置中，电气设备的总线区段相互连接。电气设备的总线区段可与其他电气设备(电气设备与这些其他电气设备组合在一起并且其他电气设备与电气设备成行排列)接触，使得通过总线区段可以提供跨电气设备的连续总线。
16.如果电气组件连接到接触装置上，那么接触元件从第一位置调整到第二位置，在该第二位置上总线区段彼此电气分离。如果电气组件连接到接触装置上，那么总线区段因此不再彼此电连接，从而总线在电气设备上被分开并且因此在跨电气设备延伸的总线上实现电气分离。
17.有利地，在连接电气组件时自动地进行接触元件的开关。如果例如电气组件的触针被连接到接触装置，则接触元件自动地从其第一位置运动到第二位置，从而取消了在电气设备的总线区段之间的电连接，并且替代地电气组件例如与第二总线区段电连接。
18.因为在连接电气组件时接触装置自动地开关，所以对于使用者来说产生了舒适的操作，使用者不必进行其它工作步骤，以便将例如用于为电气设备后续馈电的供电电压连接到具有多个电气设备的组件上。因此，可以在运行中在改善安全性的情况下简单且直观地进行供电电压的连接。
19.因为单独的馈入/后馈模块此外不再是必需的，而是本来就存在的电气设备提供用于馈入供电电压的可能性，所以在降低成本的同时能够降低结构空间需求。
20.这使得能够在电气设备的组件上的多个位置处馈入供电电压。通过分开总线区段，在此实现了不同的、分离的总线线路，在这些总线线路上分别施加供电电压并且在一个位置上分别由一个配属的供电单元将电流馈入到这些总线线路中。不同的总线线路在此被电气中断，从而避免了在不同的用于供电电压的接口之间的电流路径。
21.在一种设计方案中，接触装置在与电气组件连接的状态下将电气组件与第二总线区段电连接。因此，在接触装置与电气组件连接的状态下，接触元件处于这样的位置，在该位置，连接到接触装置的电气组件与第二总线区段和与其连接的总线线路电连接。第一总
线区段和与之连接的总线线路则与第二总线区段分离，并且必要时在其它位置与供电电压连接。
22.在一种设计方案中，接触元件弹性弹簧地设置在接触装置的支承元件上。接触元件例如可以与支承元件一件式地构造并且例如成型为弹簧腿。因此，接触元件可弹性地偏转并且由此可在其第一位置与第二位置之间调节，以便在第一位置中使电气设备的总线区段彼此连接并且在第二位置中使总线区段彼此电分离。
23.电气设备的总线区段例如可以通过电气设备的汇流排的区段来提供。总线区段可与可成行排列的电气设备的对应总线区段电接触，从而可在总线区段上提供跨电气设备的连续总线。
24.在一种设计方案中，接触装置具有操作元件，用于在电气组件与接触装置连接时操作接触元件。操作元件例如可以弹性弹簧地设置在接触装置的支承元件上并且例如构成为弹簧腿。操作元件可以与支承元件一件式地成型，但替代地也可以作为单独的元件安装在支承元件上并且与支承元件固定地连接。
25.操作元件可以用于与待连接的电气组件的触针相互作用并且用于操作接触元件。在连接触针时，优选自动地操作该操作元件并且由此作用于接触元件，从而使接触元件从第一位置调节到第二位置并且因此取消电气设备的总线区段之间的电连接。因此，在连接电气组件时，接触装置自动地被开关，从而电气组件被连接到一个总线线路上，但是另一总线线路被分离。
26.在一个实施例中，操作元件具有腿区段，用于与电气组件的触针相互作用。腿区段例如可以以弹力夹的方式用于在插接位置上将触针推至与贴靠区段电接触地贴靠。在插接位置上，触针因此到达在腿区段和贴靠区段之间的中间位置，从而触针通过腿区段与贴靠区段接触并且因此连接到接触装置上。
27.在一个设计方案中，操作元件具有操作区段以用于与接触元件相互作用。操作区段例如可以横向于插入方向(触针沿着该插入方向可插接到接触装置上)相对于腿区段偏置，从而当电气组件的触针插到接触装置上时，操作元件可以通过操作区段作用到接触元件上。操作区段可以在面向接触元件的端部例如弯曲，使得操作区段可以有利地以低磨损的方式与例如形式为弹簧腿的接触元件贴靠，以使接触元件偏移并由此在不同位置之间调节。由于操作区段在空间上布置在用于与电气组件的触针相互作用的腿区段旁边，所以触针能够在自身不与接触元件相互作用的情况下被插到接触装置上，同时使操作元件偏移并且因此实现对接触元件的操作。
28.在另一种设计方案中，接触元件成型在腿区段上并且由此与腿区段一件式地构造。因此，接触元件是操作元件的组成部分并且在操作元件运动时与操作元件的腿区段一起运动。如果例如电导线的连接端形式的触针作用在腿区段上并且将其调节，则接触元件与腿区段一起被调节，并且因此第一总线区段与第二总线区段电分离。
29.接触元件例如可以在腿区段的自由端部上成形。操作元件例如通过支撑区段与接触装置的支承元件相连，例如通过将操作元件安置在支承元件上并且支撑在支承元件上，或者通过操作元件与支承元件一件式地并且集成地成形。腿区段能够相对于支撑区段弹性地偏移，其中接触元件在腿区段的远离支撑区段的自由端部上成型并且因此在腿区段偏移时与腿区段共同地运动。
30.在一种设计方案中，接触元件在其第一位置上贴靠在配合触头上，以便以这种方式在第一总线区段和第二总线区段之间建立电连接，该第一位置对应于接触装置的未与电气组件连接的状态。接触元件在此与总线区段之一连接，而配合触头与总线区段中的另一个连接，从而当接触元件与配合触头电接触时，建立总线区段之间的电连接。
31.在一种设计方案中，接触元件构造为滑动触头，其在电接触的位置中与对应的配合触头滑动接触。如果操作元件的腿区段可围绕枢转轴线(弹性地)偏转，则接触元件例如可滑动地与配合触头的垂直于枢转轴线指向的面区段电接触，其中，在腿区段运动时接触元件切向地在配合触头的面区段处运动且由此沿着面区段滑动。
32.组件优选包括多个电气设备。电气设备可以结构相同并且例如设计为端子，例如接线盒形式(也称为总线端子)。但这些电气设备也可以彼此不同地设计。
33.在此，电气设备可以与用于实现组件的其他电气设备彼此成行排列。每个电气设备具有总线区段，这些总线区段在电气设备彼此装配时彼此电接触并且因此提供连续的总线线路。电气设备中的至少一个具有前述类型的接触装置，经由所述接触装置，电气组件、例如用于馈入/后馈供电电压的电气组件能够连接到所述组件上，并且所述接触装置实现将总线线路在电气设备处分离。
34.电气设备的组件能够附加地与输入设备(也称作总线耦合器)连接，通过所述输入设备能够馈入供电电压并且所述输入设备此外能够具有例如包括处理器的电子单元以用于控制功能。
附图说明
35.下面借助于在附图中示出的实施例详细阐述基于本发明的思想。图中示出了：
36.图1示出了包括多个电气设备的组件的视图，所述电气设备沿着排列方向成行排列；
37.图2示出了具有用于在电气设备上分配供电电压的示意性描绘的总线线路的组件的视图；
38.图3示出了根据现有技术的具有用于馈入供电电压的馈入/后馈模块的组件的视图；
39.图4示出了具有电气设备的组件的视图，其中至少一个电气设备具有用于馈入供电电压的接触装置；
40.图5示出了接触装置的一个实施例的视图，其处于接触元件的第一位置，在该第一位置中，对应的电气设备的总线区段相互电连接；
41.图6示出了根据图5的视图，但是在总线区段彼此分离的情况下处于接触元件的第二位置；
42.图7示出了接触装置的另一实施例的视图，其处于接触元件的第一位置，在该第一位置中，对应的电气设备的总线区段彼此电连接；
43.图8示出了在总线区段彼此分离的情况下，接触元件处于第二位置的根据图7的接触装置的视图；
44.图9示出了根据图7的布置的侧视图；
45.图10示出了根据图8的布置的侧视图；
46.图11示出了在接触装置的成形件弯曲之前，被制造为冲压件的接触装置的成形件的视图；
47.图12示出了根据图11的成形件在弯曲以形成接触装置之后的视图；
48.图13示出了滑动触头形式的配合触头的单独的视图。
具体实施方式
49.在组件的范围内，电气设备1、1a、1b例如可以在支承轨道上沿着排列方向a彼此成行排列，以便通过电气设备1、1a、1b的组合提供电气设施，该电气设施例如可以承担输入和输出功能或电势分配功能。这样的组件例如可以布置在开关柜中，其中每个电气设备1、1a、1b都可以具有一个或多个用于连接例如传感器或执行器形式的外围设备3的接口11。
50.电气设备1例如具有基本上扁平形状的壳体10，所述壳体构成彼此平行延伸的侧壁100、101。在这些侧壁100、101上可以附接另外的电气设备1a、1b以与电气设备1成行排列，以便通过这种方式提供具有多个沿着排列方向a彼此成行排列的电气设备1、1a、1b的组件。
51.如在图2中示意性示出的，这样的组件通常通过输入设备2(也被称为总线耦合器)被供应供电电压。彼此成行排列的电气设备1、2彼此电连接以用于提供总线线路4、5，其中，在每个总线线路4、5处可经由输入设备2连接有单独的供电电压us、u
p
。供电电压us在此例如可以用于给电气设备1、2本身供电。相反，另一供电电压u
p
例如可以用于向连接到电气设备1的外围设备3供电。
52.每个总线线路4、5通常具有额定受限的最大载流能力。因为电流需求(即，要提供的电流强度)取决于电气设备1的数量和/或要连接到电气设备1的外围设备3的数量和特性，所以可能需要特别是在用于向外围设备3供电的总线线路5上多次馈入供电电压u
p
，以便在总线线路5的各个区段上限制电流强度。
53.为此，通常使用所谓的馈入/后馈模块6，如这在图3中所示，所述馈入/后馈模块6布置在彼此成行排列的电气设备1之间并且具有用于连接供电电压u
p
的接口。因此，通过这种馈入/后馈模块6可以单独地并且彼此独立地为分离的总线线路供电，从而在各个总线线路上分别仅出现受限的电流强度。
54.然而，这种馈入/后馈模块6增加了安装空间需求并且此外还增加了成本。出于该原因，在此提出，完全或部分地放弃这样的馈入/后馈模块6并且取而代之在一个或多个电气设备1上提供接触装置，所述接触装置能够实现电气组件的连接、尤其是用于提供供电电压u
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并且在此是可开关的，以便将彼此成行排列的电气设备1处的总线线路闭合(当没有电气组件连接到接触装置时)或者打开(当有电气组件连接到接触装置时)。
55.在图4所示的实施例中，电气设备1具有接触装置7，其功能上被布置在总线线路5中，并且用于将供电电压u
p
连接到总线线路5上。总线线路5原则上延伸越过彼此成行排列的电气设备1、1a、2，其中每个电气设备1、1a、2具有总线区段5a、5b，所述总线区段在电气设备1、1a、2成行排列时彼此接触并且因此建立连续的总线线路5。通过将外围设备3连接到电气设备1、1a，外围设备3可以连接到总线线路5，使得可以经由总线线路5向外围设备3提供电力供应。
56.在根据图4的实施例中，接触装置7在电气设备1的两个总线区段5a、5b之间起作
用。原则上，在这种情况下，电气组件的每个电气设备1、1a都可以具有这种接触装置7。但是也可以考虑，电气设备1、1a中的仅仅一个或一些电气设备具有这样的接触装置7。
57.接触装置7的一个实施例在图5和图6中示出。
58.接触装置7具有支承元件70，该支承元件例如集成地作为由导电金属制成的冲压弯曲件成型并且容纳在所配属的电气设备1的壳体10中。
59.与支承元件70一件式地成型有弹簧腿形式的接触元件71，该接触元件用于在连接到接触装置7上的总线区段5a、5b之间建立电连接(如在根据图5的位置中)或将电连接断开(如在根据图6的位置中)。
60.接触元件71在图5中示出的第一位置中借助端部710贴靠在配合触头73的接触区段上。在此，总线区段5a、5b一方面与支承元件70电连接，另一方面与配合触头73电连接，从而在接触元件71的该第一位置中建立在总线区段5a、5b之间的电连接。
61.从第一位置开始，接触元件71是可偏移的，如图5至图6的过渡中所示。在图6中所示的第二位置中，接触元件71不再以其端部710贴靠在配合触头73上，从而总线区段5a、5b彼此电分离。
62.接触装置7具有操作元件72，该操作元件通过支撑区段722相对于支承元件70固定并且构成弹簧腿，该弹簧腿延伸到在支承元件70上成形的插入开口74的区域中。要被连接到接触装置7的电气组件(例如与供电单元连接的导线)的触针8能够沿着插入方向e被插入到插入开口74中，以便将触针8连接到接触装置7上。
63.在插入时，触针8在操作元件72的远离支撑区段722的端部上作用于腿区段720上，从而由此使操作元件72从图5所示的初始位置中偏移出来。在触针8的插接位置上，触针8位于腿区段720和支承元件70的贴靠区段701之间，使得触针8通过腿区段720以弹簧弹性的方式朝贴靠区段701预紧，并由此与贴靠区段701形成电接触的贴靠。
64.横向于插入方向e与腿区段720偏置地在操作元件72上形成操作区段721，所述操作区段721用于与接触元件71相互作用。在插入触针8时并且在操作元件72偏移时，操作区段721作用于接触元件71并且将其从根据图5的第一位置置入根据图6的第二位置中，从而在插入触针8时，总线区段5a、5b之间的通过接触元件71提供的电连接自动取消并且总线区段5a、5b因此彼此电分离。
65.如果触针8逆着插入方向e又从插入开口74中移除，则接触元件71和操作元件72由于其弹簧机械应力又回到根据图5的初始位置，从而再次建立总线区段5a、5b之间的电连接。
66.图7至图13示出接触装置7的另一实施例的视图，所述接触装置用于将两个总线区段5a、5b相互电连接，如这在前面借助图1至图4已阐述的那样。
67.在图7至图13所示的实施例中，接触装置7具有支承元件70，操作元件72和贴靠区段701与支承元件集成地且一件式地成型。支承元件70成型为冲压弯曲件，其由板件冲压，如这在图11中可见，并且在冲压之后弯曲，如这在图11至图12的过渡中可见。
68.支承元件70构成壁区段703，操作元件72的支撑区段722相对于该壁区段近似直角地弯曲。通过围绕枢转轴线d延伸的弯曲区段724，腿区段720与支撑区段722连接，使得腿区段720能够围绕枢转轴线d弹性地偏移，同时在弯曲区段724处柔性地弯曲。
69.贴靠区段701背离支撑区段722与壁区段703集成地连接并且近似垂直于壁区段
703延伸。连接腿702相对于贴靠区段701突出，支承元件70通过所述连接腿与电气设备1的电路板9连接。
70.在腿区段720的自由端部723上成型接触元件71，该接触元件近似平行于支承元件70的壁区段703延伸并且在调整臂区段720时与臂区段720一起运动。
71.接触元件71形成滑动触头，该滑动触头用于与配合触头73滑动接触，该配合触头具有面区段730和成型在面区段730上的连接腿731，配合触头73通过该连接腿设置在电路板9上，这例如由图7和图8可见。
72.接触元件71被构造用于与配合触头73的面区段730滑动接触。在接触元件71的第一位置中，其中没有触针8(例如电导线的连接端80)连接至接触装置7，腿区段720通过其自由端部723抵靠在支承元件70的贴靠区段701上，如结合图12从图7和图9可见。在腿区段720的这个位置中，在腿区段720的自由端部723处的接触元件71与配合触头73的面区段730接触，其方式为，接触元件71与面区段730面状贴靠。
73.如果例如电导线的连接端80形式的触针8在插入方向e上被插到接触装置7上并且触针8与腿区段720相互作用，则腿区段720弹性地偏移。触针8因此被推到腿区段720的自由端部723和贴靠区段701之间，如这从图8中可看出的。
74.通过腿区段720的枢转，在自由端部723处成形的接触元件71与配合触头73的面区段730相切地移动并且从面区段730相切地推开，从而取消接触元件71与配合触头73之间的接触。接触元件71相对于面区段730的运动在此滑动地进行，其中接触元件71在垂直于枢转轴线d的平面中运动，面区段730平行于该平面延伸。
75.如果触针8插到接触装置7上，那么因此取消了接触元件71和配合触头73之间的接触。因此，与接触元件71和配合触头73连接的总线区段1a、1b彼此电分离。
76.触针8在此通过腿区段720机械地锁止在接触装置7上并且此外电连接到接触装置7上，其方式是，腿区段720将触针8弹性地压靠在贴靠区段701上。
77.通过接触装置7，如其前面借助图5和图6以及借助图7至图13所描述的那样，使得电气组件、特别是用于提供供电电压u
p
的供电单元与电气设备1的连接成为可能。在连接电气组件时，(之前连续的)总线线路自动断开并且电气组件与总线区段、即与支承元件70连接的总线区段5b连接，使得电气组件连接到与总线区段5b相连的总线线路上。
78.与之相对地，与另一总线区段5a相连的总线线路被切断，使得供电电压u
p
经由接触装置7仅被馈入到对应于总线区段5b的总线线路中。
79.因此，可以在电气设备1上实现用于馈入/后馈供电电压u
p
的附加的供电电压u
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的连接。不需要单独的馈入/后馈模块6(如在根据图3的装置中)，从而能够节省结构空间和成本。
80.原则上，所有的电气设备1、1a都可以具有这种接触装置7，从而使得在所有的电气设备1、1a上能够连接附加的供电电压u
p
。但是也可以考虑并且可行的是，仅在一些电气设备1上存在这种接触装置7。
81.因为在总线区段5a、5b之间的电连接的分离在连接电气组件、尤其用于提供供电电压u
p
的供电单元时自动地进行，所以不需要另外的工作步骤用于将电气组件与总线线路在功能上正确地连接。这简化了操作并且此外提高了电连接的安全性。
82.本发明所基于的思想不局限于前述实施例，而是也可以以其它方式实现。
83.可彼此成行排列的电气设备可以有完全不同的形式，并且例如可以被构造为输入和输出设备，用于将例如执行器或传感器形式的外围设备连接到组件上。但电气设备也可以例如构造为夹紧装置，例如呈用于电势分配的接线盒的形式，其中，但是也可以考虑并且实现电气设备的完全不同的结构形式。
84.这样的电气设备例如可以在一个支承轨道上相互组合并且彼此成行排列。以这种方式，电气设备例如可以以可灵活组合的方式安装在开关柜中。
85.附图标记说明
86.1、1a、1b电气设备(总线端子)
87.10壳体
88.100、101侧
89.11接口
90.2输入设备(总线耦合器)
91.3外围设备(传感器/执行器)
92.4、5总线线路(端子总线)
93.5a、5b总线区段
94.6馈入模块
95.7接触装置
96.70支承元件
97.700插入开口
98.701贴靠区段
99.702连接腿
100.703壁区段
101.71接触元件
102.710端部
103.72操作元件
104.720腿区段
105.721操作区段
106.722支撑区段
107.723端部
108.724弯曲区段
109.73配合触头
110.730面区段
111.731连接腿
112.74插入开口
113.8触针
114.80连接端
115.9电路板
116.a排列方向
117.d枢转轴线
118.e插入方向
119.us、u
p
供电电压