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Die Erfindung betrifft ein Gerätegehäuse mit Isolierstoffwänden zur Bildung eines Aufnahmeraumes für eine Leiterplatte und mit einem aus Isolierstoffmaterial gebildeten Steckkontaktträger, der Steckkontakte trägt, wobei die Steckkontakte Lötstifte zur Anbindung der Steckkontakte an eine in dem Aufnahmeraum aufgenommene Leiterplatte und Steckerteile und/oder Buchsenteile zur elektrisch leitenden Steckkontaktierung zugeordneter Steckkontakte eines benachbarten Gerätegehäuses haben.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Elektronikgerät mit einem solchen Gerätegehäuse sowie einen Steckkontaktträger für ein solches Gerätegehäuse.
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Derartige Gerätegehäuse werden insbesondere für modulare Steuerungseinrichtungen benötigt, bei denen Gerätemodule nebeneinander auf einer Tragschiene aufgerastet und über Steckkontakte an den Seitenwänden beim Aufrasten auf die Tragschiene automatisch miteinander kontaktiert werden. Hierbei lässt sich durch die seitlich zugänglichen Steckkontakte an den Gerätegehäusen ein Datenbus, eine Systemspannungsversorgung und gegebenenfalls auch eine Leistungsversorgung für an die Gerätegehäuse angeschlossenen Busteilnehmer, wie z.B. Aktoren, Sensoren oder dergleichen etablieren.
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Derartige Gerätegehäuse mit seitlichen Steckkontakten sind beispielsweise aus der
DE 44 02 002 B4 bekannt.
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EP 1 239 544 B1 offenbart ein elektrisches Gerät mit einem Busleiterabschnitt, bei dem ein Steckerteil mit seitlich aus der Seitenwand eines auf einer Tragschiene aufrastbaren Gerätes herausragenden Stiftkontakten auf eine quer zur Tragschiene angeordnete Leiterplatte im Gerätegehäuse verlötet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Buchsenstecker ebenfalls auf der Leiterplatte verlötet. Nach dem Aufsetzen eines Gerätes auf eine Tragschiene muss das Gerät seitlich auf der Tragschiene verschoben werden, um die Stiftkontakte in den zugeordneten Buchsenstecker zu führen.
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WO 2004/114466 A1 offenbart ein modulares, auf einer Tragschiene aufsetzbares Gerät mit einem separaten Steckkontaktmodul mit einem Kontaktträger, in das mehrere Messer-/Gabel-Kontaktpaare eingebaut sind. Hierbei ragen Messerkontakte auf einer Seite des Gerätes, in das das Steckermodul eingebaut ist, und Gabelkontakte auf der anderen Seite heraus. Beim Aufschieben der Geräte nebeneinander auf eine Tragschiene kontaktiert somit ein Messerkontakt einen zugeordneten Gabelkontakt des angrenzenden Gerätes. Die Messer-/Gabel-Kontaktpaare sind durchgehend und haben einen hiervon abragenden Anschlussabschnitt mit Lötstiften zur Verlötung an einer Leiterplatte. Zur Stabilisierung der Kontakte sind zwei voneinander versetzte Lötstifte pro Messer-/Gabel-Kontaktpaar vorgesehen.
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Weiterhin ist in
DE 10 2010 016 865 A1 ein Busglied für ein Doppel-Buchsenkontaktelement beschrieben, an welches zur Übertragung von elektrischer Versorgungsleistung Kontaktstifte anbindbar oder für Daten- und/oder Steuersignale Leiterbahnen einer Leiterplatte in Kontakt bringbar sind. Das einteilige Doppel-Buchsenkontaktelement hat zwei senkrecht zueinander angeordnete Buchsenkontakte mit Kontaktzungen. Ein erstes Paar von Kontaktzungen ist zur Verbindung mit einem benachbarten elektrischen Modul und ein zweites Paar von Kontaktzungen zur Aufnahme z.B. einer Leiterplatte des jeweiligen Elektronikmoduls vorgesehen.
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DE 196 51 961 A1 offenbart einen U-förmigen Potentialkontakt zur elektrisch leitenden Verbindung zweier benachbarter Busmodule. Der Potentialkontakt hat einen starren Schenkel sowie einen federnden Schenkel. Der federnde Schenkel legt sich unter Federkraft an den starren Schenkel an. An der Basis des Potentialkontaktes ist ein Steckverbinder zur Aufnahme einer Leiterplatte angeordnet.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Gerätegehäuse mit einem Steckkontaktträger zu schaffen, der auf platzsparende und stabile Weise geeignet ist sowohl einteilige als auch mehrteilige Steckkontakte zu tragen.
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Die Aufgabe wird mit dem Gerätegehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch das Elektronikgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 13 und durch den Steckkontaktträger für ein solches Gerätegehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
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Bei einem gattungsgemäßen Gerätegehäuse wird vorgeschlagen, dass mindestens eines der Steckerteile Fixieröffnungen hat. Das Isolierstoffmaterial des Steckkontaktträgers ragt dabei zur Fixierung der Steckkontakte im eingebauten Zustand, wenn der jeweilige Steckkontakt in den Steckkontaktträger eingebaut ist, in die Fixieröffnung hinein.
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Es wird somit vorgeschlagen, die Steckerteile mit einer Fixieröffnung zu versehen und mit Hilfe von überstehendem Isolierstoffmaterial, das in die Fixieröffnung hineinragt, die Steckerteile an dem Steckkontaktträger zu fixieren. Damit werden die beim Herstellen und Lösen der Steckverbindung auftretenden Kräfte, die auf die Steckerteile wirken, von dem Steckkontaktträger übertragen. Eine übermäßige Belastung der Lötstifte und der Anbindung der Lötstifte an die Leiterplatte wird hierdurch vermieden. Es ist auch nicht erforderlich, Lötstifte zur mechanischen Fixierung der Steckkontakte mehrfach vorzusehen. Das hat den Vorteil, dass Raum an der Leiterplatte sowie Bauraum im Gerätegehäuse eingespart wird. Das Gerätegehäuse kann damit sehr kompakt aufgebaut sein.
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Durch die separate Ausbildung des Steckkontaktträgers mit den darin eingebauten und über die Fixieröffnungen fixierten Steckkontakte gelingt eine Vereinfachung der Montage sowie eine Verbesserung der Fertigung, da der Steckkontaktträger vormontiert und als ein Steckverbinderteil mit der Leiterplatte verlötet werden kann, bevor der Einbau in das Gerätegehäuse erfolgt. Damit ist ein automatisiertes Verlöten beispielsweise im Reflow-Lötverfahren möglich.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens eines der Steckerkontakte ein Buchsenteil hat, das aus zwei im Abstand zueinander angeordneten und über mindestens einen Querbügel miteinander verbundenen elektrisch leitfähigen Platten geformt ist. Hierdurch wird eine Art Gabelkontakt geschaffen, der zwei aufeinander zu federnd wirkende Federarme hat, um einen Messerkontakt zwischen sich aufzunehmen. Der Kontaktdruck der beiden Federarme wirkt jeweils gegeneinander, so dass keine wesentliche Verschiebung des Gerätegehäuses durch die Federkraft der Steckkontakte erfolgt.
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Das Buchsenteil kann dabei einen Satz geschlossener Fixieröffnungen in den Platten haben. Die sich von dem Querbügel annähernd parallel zueinander erstreckenden Platten tragen somit jeweils mindestens eine Fixieröffnung. Damit wird das Buchsenteil beidseits in dem Steckkontaktträger festgelegt. Alternativ ist aber auch denkbar, dass nur eine der Platten mindestens eine Fixieröffnung hat, so dass der Steckkontakt nur auf einer Seite, d.h. an einer Platte am Steckkontaktträger fixiert ist.
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Derartige allseits geschlossene Fixieröffnungen sind insbesondere vorteilhaft, wenn das Buchsenteil auf der gegenüberliegenden Seite ein einteilig damit geformtes Steckerteil, wie z.B. ein Messerkontakt, hat.
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Denkbar ist aber auch, dass das Buchsenteil auf der dem Lötstift gegenüberliegenden Seite mindestens eine geöffnete Fixieröffnung hat. Damit kann das Buchsenteil in den Steckkontaktträger so eingesteckt werden, dass das Isolierstoffmaterial des Steckkontaktträgers in die einseitig geöffnete Fixieröffnung hineingeführt wird.
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Eine solche Variante ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich um einen zweiteiligen Steckkontakt mit einem Buchsenteil und einem davon separaten Steckerteil handelt. Ein solcher Steckkontakt, d.h. ein Buchsenteil oder ein Steckerteil, mit reduzierter Länge lässt sich mit Hilfe der einseitig geöffneten Fixieröffnung gut montieren und zugleich sicher fixieren.
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Das Buchsenteil kann z.B. zwei relativ zueinander unter Federkraft bewegliche Federarme haben, die an den voneinander beabstandeten Platten ausgebildet sind. Das Buchsenteil hat somit einen Gabelkontakt, der zur Kontaktierung von Messerkontakten vorgesehen ist.
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Das mindestens eine Steckerteil kann beispielsweise als Messerkontakt zur Einführung zwischen zwei Federarmen des Buchsenteils und zur elektrisch leitenden Kontaktierung durch die beidseits unter Federkraft auf dem zugeordneten Messerkontakt aufliegenden Federarme ausgebildet sein.
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Denkbar ist weiterhin, dass mindestens einer der Steckkontakte ein einstückig aus einem elektrisch leitfähigem Teil ausgeformtes Paar von Steckerteil und Buchsenteil hat. Das Steckerteil hat dabei an einem Ende den Buchsenkontakt und an dem Ende, das dem Buchsenteil gegenüberliegt, ein Steckerteil. Der Steckkontakt ist bei dieser Ausführungsform als einteiliges Stecker-Buchsenpaar ausgebildet, wobei ein Steckerteil auf einer Seite und das Buchsenteil auf der gegenüberliegenden Seite des Steckkontaktträgers herausgeführt ist bzw. auf den einander gegenüberliegenden Seiten zugänglich ist.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mindestens einer der Steckkontakte zweiteilig mit einem von dem Buchsenteil separaten Steckerteil ausgebildet ist. Das Steckerteil hat dabei ebenfalls einen Lötstift zur Anbindung an eine in dem Aufnahmeraum aufgenommene Leiterplatte und einen Fixierstift. Der Fixierstift ist dabei an den Steckkontaktträger angepasst, um in eine korrespondierende Fixierstift-Aufnahmeöffnung des Steckkontaktträgers einzutauchen, wenn das Steckerteil zur Fixierung in den Steckkontaktträger eingebaut ist.
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Damit wird das Buchsenteil separat von dem Steckerteil realisiert, wobei Buchsenteil und Steckerteil jeweils auf einander gegenüberliegenden Seiten auf einer Flucht im Steckkontaktträger eingebaut werden. Damit kann eine nicht unmittelbar durchgehende, sondern über die Leiterplatte und gegebenenfalls durch elektronische Bauelemente auf der Leiterplatte geführte elektrische Wirkverbindung zwischen den korrespondierenden Stecker- und Buchsenteilen realisiert werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft für die Realisierung einer Ringbusleitung.
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Die durchgehenden einteiligen Steckkontakte sind größer dimensioniert und haben einen größeren Stromleitungsquerschnitt als die einteiligen Steckkontakte. Damit sind die einteiligen Stromleitungskontakte insbesondere zur Leitung von elektrischer Leistung zur Versorgung von Busteilnehmern (Aktoren, Sensoren) geeignet. Sie ermöglichen einen zulässigen Strom von mehr als 5 Ampere.
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Die zweiteiligen Steckkontakte haben hingegen einen im Vergleich zu den einteiligen Steckkontakten kleineren Stromleitungsquerschnitt. Sie sind ausgelegt, um insbesondere Datensignale zu transportieren. Die elektrischen Ströme der Datensignale können durch den reduzierten Querschnitt der Steckkontakte unter Reduzierung von Stromwirbeln im Hinblick auf die geringen Ströme gerichteter, d.h. gezielter insbesondere auf der Oberfläche geleitet werden. Hierdurch werden Störungseinflüsse auf die Datensignale vorteilhaft reduziert.
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Dabei grenzt zur weiteren Abschirmung vorteilhaft an einen zweiteiligen (Daten-)Steckkontakt mindestens an einer Seite und bevorzugt beidseits ein einteiliger (Leistungs- bzw. Spannungsversorgungs-)Steckkontakt an. Damit wird die Gefahr von Signalübersprechen deutlich reduziert.
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Auch hier gelingt die raumsparende und optimale Fixierung des separaten Buchsenteils durch die mindestens eine Fixieröffnung, in die Isolierstoffmaterial des Steckkontaktträgers hineinragt. Die Fixierung des Steckerteils wird hingegen über einen Fixierstift erreicht, der in eine Fixierstift-Aufnahmeöffnung des Steckkontaktträgers eintaucht, um das Steckerteil auf der dem Lötstift gegenüberliegenden Seite ortsfest am Steckkontaktträger festzulegen. Prinzipiell handelt es sich hierbei um die kinematische Umkehr des Prinzips der Fixierung durch Fixieröffnungen.
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Der Steckkontaktträger mit den darin eingebauten Steckkontakten ist vorzugsweise als ein von den Isolierstoffwänden des Gerätegehäuses separates Teil ausgebildet, das mit den vormontierten Steckkontakten gegebenenfalls sogar bereits an einer Leiterplatte angelötet in das Gerätegehäuse einbaubar ist.
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Optional ist aber auch denkbar, dass der Steckkontaktträger als ein mit den Isolierstoffwänden des Gerätegehäuses integral ausgeformtes Teil ausgeführt ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gerätegehäuse einen Rastfuß zum Aufrasten auf eine Tragschiene derart hat, dass eine Anzahl von Gerätegehäusen nebeneinander auf der Tragschiene aufreihbar und über die Steckkontakte an den Seitenwänden elektrisch leitend miteinander kontaktierbar sind. Damit lässt sich automatisch eine durchgehende Wirkverbindung z.B. zur Etablierung eines Datenbuses, einer Systemspannungsversorgung für die Elektrik im Gerätegehäuse und/oder einer Leistungsversorgung für an das Gerätegehäuse angeschlossene Verbraucher (Teilnehmer) beim Aufrasten der Gerätegehäuse auf einer Tragschiene nebeneinander etablieren.
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Für ein modulares Gerätegehäuse ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Lötstifte der Steckkontakte an eine Leiterplatte angebunden sind, wobei die Leiterplatte mindestens einen Steckverbinder hat. Dieser Steckverbinder ist dabei elektrisch leitend mit den Lötstiften verbunden und vorgesehen, um mit einem Gegensteckverbinder einer weiteren, in den Aufnahmeraum aufnehmbaren Leiterplatte kontaktiert zu werden. Damit kann z.B. ein Elektronikmodul mit geeigneter Elektronik (z.B. Steuerungselektronik) auf einer Leiterplatte auf ein den Steckkontaktträger und gegebenenfalls einen Rastfuß aufweisenden Basismodul auf- oder eingesetzt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 – perspektivische Ansicht eines Steckkontaktträgers mit daran angesetzten Steckkontakten für ein Gerätegehäuse;
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2 – perspektivische Explosionsansicht des Steckkontaktträgers aus 1;
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3 – Seiten-Ansicht eines einteiligen Stecker-Kontakts mit Stecker und Buchsenteil;
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4 – Seiten-Ansicht eines Buchsenteils eines zweiteiligen Steckerkontaktes;
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5 – Seiten-Ansicht eines Steckerteils eines zweiteiligen Steckerkontaktes;
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6 – Draufsicht auf den Steckkontaktträger aus 1;
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7 – Schnittansicht des Steckkontaktträgers aus 1 und 6 im Schnitt A-A;
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8 – Schnittansicht des Steckkontaktträgers aus 1 und 6 im Schnitt B-B;
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9 – Seiten-Schnittansicht des Steckkontaktträgers aus 1 und 6 im Schnitt C-C;
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10 – perspektivische Ansicht eines Gerätegehäuses mit einem im Basismodul eingebauten Steckkontaktträger;
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11 – Explosionsansicht des Gerätegehäuses aus 10 mit Basismodul, Elektronikmodul, Leiterplatte des Elektronikmoduls und Leiteranschluss-Steckverbindermodul.
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1 lässt eine perspektivische Ansicht eines Steckkontaktträgers 1 zum Einbau in ein Gerätegehäuse (nicht dargestellt) erkennen. Der Steckontaktträger 1 ist aus einem Isolierstoffmaterial gebildet und hat an den beiden aneinander gegenüberliegenden Seiten Befestigungsbohrungen 2a, 2b, um den Steckkontaktträger 1 zum Beispiel mittels Schrauben, Rastzapfen oder ähnlichem in einem zugeordneten Gerätegehäuse zu fixieren.
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Deutlich wird, dass der Steckkontaktträger 1 in Breitenrichtung B, das heißt in Richtung von einer Seite mit der Befestigungsbohrung 2a zur gegenüberliegenden Seite mit der Befestigungsbohrung 2b, eine Anzahl von Steckkontakten 3 trägt, die in zugeordnete Aufnahmefreiräume eingesetzt sind. Die Steckkontakte 3a, 3b haben auf einer Seite jeweils Buchsenteile 4, die aus zwei im Abstand zueinander angeordnete und über mindestens einen Querbügel (nicht erkennbar) miteinander verbundene elektrisch leitfähige Platten 5a, 5b geformt sind. Die freien Enden der Platten 5a, 5b sind jeweils so gewölbt, dass die Ober- und Unterkante weiter voneinander beabstandet ist als der mittlere Bereich. Auf diese Weise kann ein zugeordneter Messerkontakt von oben oder unten in den sich im mittleren (zentralen) Bereich trichterförmig zulaufenden Federsteckkontakt geführt werden, um den mittleren Steckkontaktbereich unter Federkraft der beabstandeten Platten 5a, 5b elektrisch leitend beidseits kontaktiert zu werden. Die Platten 5a, 5b bilden somit Federarme eines Gabelkontaktes.
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Auf der den Buchsenteilen 4 gegenüberliegenden Seite des Steckkontaktträgers 1 sind Steckerteile 6 vorhanden. Diese sind als Messerkontakt ausgeführt, bei denen jeweils ein Kontaktmesser quer zur Erstreckungsrichtung B und parallel zur Ausrichtung der das Buchsenteil 4 bildenden Platten 5a, 5b steht. Ein solcher Messerkontakt kann dann von oben, von unten oder auch von vorne in die trichterförmig zulaufenden Buchsenteile 4 eines benachbarten Steckkontaktträgers 1 eingeschoben werden.
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Erkennbar ist weiterhin, dass von den Steckkontakten 3a, 3b quer zur Erstreckungsrichtung B nach oben Lötstifte 7 abragen. Die Lötstifte 7 haben einen quer zur Erstreckungsrichtung des zugehörigen ein- oder zweiteiligen Steckkontaktträgers 3a, 3b nach oben abragenden Anschlusssteg 8, von dem ein Lötstiftende 9, der das freie Ende des Lötstiftes 7 bildet, in Erstreckungsrichtung der Steckkontakte 3a, 3b umgebogen ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das freie Ende der Lötstifte 7 mit dem Lötstiftende 9 in die gleiche Richtung wie die Buchsenteile 4 der Steckkontakte 3.
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Der Steckkontaktträger 1 trägt eine Kombination aus einerseits einteiligen Steckkontakten 3a mit einstückig auf einer Seite ausgeformtem Buchsenteil 4 und auf der gegenüberliegenden Seite ausgeformtem Steckerteil 6 sowie zweiteiligen Steckkontakten 3b, bei denen das Buchsenteil 4 auf einer Seite und das Steckerteil 6 auf der direkt gegenüberliegenden Seite aus zwei voneinander unabhängigen Teilen gebildet ist.
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Es ist erkennbar, dass die Steckkontakte 3a, 3b durch Öffnungen von oben in Aufnahmefreiräume 10 des Steckkontaktträgers 1 eingelegt sind. Die Aufnahmefreiräume 10 sind durch Seitenwände 11 begrenzt, die an ihrer Innenwand im oberen, offenen Bereich in den jeweiligen Aufnahmefreiraum 10 hineinragende Rastnasen 12 haben. Solche Rastnasen sind für die Aufnahmefreiräume 10 vorgesehen, die zur Aufnahme eines Buchsenteils 4 eines zweiteiligen Steckkontaktes 3b vorgesehen sind. Diese Buchsenteile 4 sind mindestens im Bereich der Rastnase 12 mit einer geringeren Höhe ausgeführt, als die Buchsenteile 4 der einteiligen Steckkontakte 3a. Für die einteiligen Steckkontakte 3a sind ebenfalls an den Seitenwänden 11 der Aufnahmefreiräume 10 Rastnasen 12 vorhanden, die jedoch in ihrer Position nach unten in den Raum der Aufnahmefreiräume 10 hineinversetzt sind und daher in der Darstellung nicht erkennbar sind.
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Erkennbar ist weiterhin, dass ein zweiteiliger (Daten-)Steckkontakt 3b oder eine zusammengehörige Gruppe von zweiteiligen (Daten-)Steckkontakten 3b jeweils beidseits von einem einteiligen (Leistungs- bzw. Spannungsversorgungs-)Steckkontakt 3a umfasst sind. Damit wird die Abschirmung der Daten-Steckkontakte 3b verbessert und die Gefahr von Signalübersprechen deutlich reduziert.
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2 lässt eine perspektivische Explosionsansicht des Steckkontaktträgers 1 aus 1 erkennen. Hierbei wird deutlich, dass die Buchsenteile 4 der zweiteiligen Steckkontakte 3b mit einem einzigen U-förmigen Querbügel 13 miteinander verbundene elektrisch leitfähige Platten 5a, 5b zur Bildung einer Art Gabelkontakt haben. Deutlich wird, dass der Querbügel 13 zu den Kontaktenden 14 der Platten 5a, 5b durch eine Fixieröffnung 15 getrennt ist. Die Vorderwand 16 des Steckkontaktträgers 1 taucht in diese Fixieröffnung 15 ein, so dass damit das Buchsenteil 4 des zweiteiligen Steckkontaktes 3b im Steckkontaktträger 1 festgelegt ist. Zusätzlich erfolgt eine Fixierung durch die Rastnasen 12 an den Seitenwänden 11 der Aufnahmeöffnung 10 im Bereich der Mündung, die dem Boden der Aufnahmeöffnung 10 gegenüber liegt. Diese Rastnasen 12 übergreifen die Oberkante der Platten 5a, 5b des Buchsenteils 4.
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Das Steckerteil 6 des zweiteiligen Steckkontaktes 3b hat in Verlängerung des Lötstiftarms 8 auf der dem umgefalteten Lötstiftende 9 gegenüberliegenden Seite einen von der Ebene der Lötstiftlasche 8 herausgebogene Materiallappen 17. Dieser dient dazu, sich im Isolierstoffgehäuse des Steckkontaktträgers 1 an einer Seitenwand der Aufnahmeöffnung 10 festzukrallen und ein Herausziehen des Steckerteils 6 nach oben und/oder nach hinten zu verhindern.
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Der darüberliegende einteilige Steckkontakt 3a hat in mindestens einer der Platten 5a, 5b des Buchsenteils 4 eine allseits geschlossene Fixieröffnung 18. Bevorzugt sind an den beiden gegenüberliegenden Platten 5a, 5b diametral gegenüberliegende Fixieröffnungen 18 vorhanden. In den Seitenwänden 11 der zugeordneten Aufnahmefreiräume 10 sind an einer an die Fixieröffnungen 18 angepassten Position im Innenraum der Aufnahmefreiräume 10 Rastnasen 12 vorhanden, um in der Endmontageposition in zugeordnete Fixieröffnungen 18 einzutauchen und den Steckkontakt 6 damit an dem Steckkontaktträger 1 zu fixieren.
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Deutlich wird weiterhin, dass auch der einteilige Steckkontakt 3a zum Beispiel zwei voneinander beabstandete Querbügel 13 hat. Zwischen diesen Querbügeln 13 ist ein weiterer Freiraum 19 vorhanden, in den ebenfalls zur Lagefixierung Isolierstoffmaterial des Steckkontaktträgers 1 eintauchen kann und eine Verschiebung des Steckkontaktes 3a in Erstreckungsrichtung des Steckkontaktes 3a quer zur Breitenrichtung B, das heißt in die Richtung S verhindert.
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3 lässt eine Seitenansicht eines einteiligen Steckkontaktes 3a erkennen. Dieser ist integral aus einem Blechstück, das aus einem elektrisch leitfähigen plattenförmigen Material gebildet ist. Erkennbar ist, dass die Platte 5b eine allseits geschlossene, im dargestellten Ausführungsbeispiel quadratische Fixieröffnung 18 hat. Denkbar sind auch andere Formen, wie beispielsweise eine rechteckförmige, dreieckige, ovale oder kreisrunde der Fixieröffnung 18. Die Fixieröffnung 18 befindet sich oberhalb der weiteren Fixieröffnung 19, die durch die voneinander beabstandeten, nach unten aus den Platten 5a, 5b herausragenden Querbügel 13 gebildet ist. Diese Querbügel 13 erstrecken sich quer zu den Platten 5a, 5b und verbinden diese miteinander. Auf diese Weise ist die in 3 sichtbare Platte 5b aus der Ebene der parallel hierzu angeordneten und dahinterliegenden Platte 5a herausgestellt. Auch an dieser Platte 5a ist eine Fixieröffnung 18 vorhanden, wie aus 2 erkennbar ist. Von der Platte 5a ragt der Lötstiftarm 8 mit dem davon abgewinkelten Lötstiftende 9 am freien Ende ab. Weiterhin geht von der Platte 5a das Steckerteil 6 mit dem sich parallel zur Ebene der Platten 5a, 5b erstreckenden Kontaktmesser 20 ab. Dieses Kontaktmesser 20 ist aus der Ebene der Platte 5a herausgebogen, um sich mittig zwischen den Platten 5a und 5b zu erstrecken und damit zwischen den Kontaktenden 14 eines zugeordneten Buchsenteils 4 geschoben zu werden.
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Deutlich ist auch, dass zwischen den Kontaktenden 14 des Buchsenteils 4 und dem dazu benachbarten Querbügel 13 eine weitere Vertiefung 21 in den Platten 5a, 5b vorhanden ist. Auch diese Vertiefung 21 bildet eine Fixieröffnung, in die Isolierstoffmaterial des Steckkontaktträgers 1 zur Lagefixierung der Steckkontakte 3a, 3b eintaucht.
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4 lässt eine Seitenansicht eines Buchsenteils 4 eines zweiteiligen Steckkontaktes 3a erkennen. Hierbei wird deutlich, dass die Kontaktenden 14 von den Platten 5a, 5b nach unten herausragen, um in Bezug auf den benachbarten Querbügel 13 einen Freiraum in Form der einseitig offenen Fixieröffnung 15 zur Lagefixierung des Buchsenteils 4 am Steckkontaktträger 1 zu bilden. Auch hier ist die Platte 5b durch den Querbügel 13 von der sich parallel hierzu erstreckenden Platte 5a weggebogen. Von der Platte 5a ragt der Lötstiftarm 8 mit dem davon abgewinkelten Lötstiftende 9 ab. Bei diesem Buchsenteil 4 des zweiteiligen Steckkontaktes 3b ist keine allseits geschlossene Fixieröffnung vorgesehen. Vielmehr ist die Fixieröffnung 15 einseitig im unteren Bereich zu der vom Querbügel 13 aufgespannten Ebene hin offen.
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5 lässt eine Seitenansicht eines Steckerteils 6 eines zweiteiligen Steckkontaktes 3b erkennen. Dieses Steckerteil 6 ist ebenfalls aus einem elektrisch leitfähigen Blechteil ausgebildet und hat ein Kontaktmesser 20 am freien Ende, das ein Messerkontakt zur Einführung zwischen die beiden durch die Platten 5a, 5b gebildeten Federarme eines korrespondierenden Buchsenteils 4 bildet. Das Kontaktmesser 20 ist aus der Ebene des Lötstiftarms 8 herausgebogen, was zur Verbesserung der Lagefixierung und zur symmetrischen Verteilung der Lötstiftenden 9 beiträgt.
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Erkennbar ist weiterhin, dass auf der Höhe des Messerkontaktes 20 im Bereich des Lötstiftarms 8 ein Fixierstift 21 nach unten abragt. Zwischen dem Fixierstift 21 und dem Kontaktmesser 20 ist wiederum ein Freiraum 22 vorhanden, in den das Isolierstoffmaterial des Steckkontaktträgers 1 im Endmontagezustand eintaucht, wenn das Steckerteil 6 in den Steckkontaktträger 1 eingesetzt ist. Der Fixierstift 21 taucht in eine Fixierstift-Aufnahmeöffnung des Steckkontaktträgers 1 ein, um das Steckerteil 6 am Steckkontaktträger 1 in der Lage zu fixieren.
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Deutlich wird weiterhin, dass gegenüberliegend zum Fixierstift 21 der aus 2 erkennbare Materiallappen 17 in Richtung des Lötstiftarms 8 und des sich daran anschließenden Lötstiftendes 9 abragt. Dieser Materiallappen 17 ist von dem Blechmaterial zum Beispiel durch Freistanzen oder durch Freischneiden teilweise freigelegt, um aus der Ebene des Blechmaterials herausgebogen zu werden. Mit Hilfe dieses Materiallappens 17 wird ein Herausziehen des Steckerteils 6 in Z-Richtung nach oben aus dem Steckkontaktträger 1 (vgl. 2) verhindert.
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6 zeigt eine Draufsicht auf den Steckkontaktträger 1 aus 1. Hier sind die Schnittlinien A-A, B-B und C-C dargestellt, die sich in den nachfolgenden 7, 8 und 9 wiederfinden.
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Aus der Draufsicht wird deutlich, dass die einteiligen und zweiteiligen Steckkontakte 3 von oben in die nach oben offenen Aufnahmefreiräume 10 des Steckkontaktträgers 1 eingesetzt werden. Deutlich wird auch, dass die Kontaktmesser 20 aus der Ebene der sich daran anschließenden Platte 5a beziehungsweise des sich daran anschließenden Lötstiftarms 8 herausgebogen ist. Der in der Ansicht der 6 oberste Steckkontakt 3a ist ein einteiliger Steckkontakt mit integral geformten Buchsenteil 4 und Steckerteil 6. Bei diesem einteiligen Steckkontakt 3a ist das Kontaktmesser 20 nach oben gebogen, um in der Mittelebene zwischen den Platten 5a, 5b zu liegen. Damit kann das Kontaktmesser 20 zwischen zwei Kontaktenden 14 eines Gabelkontaktes des Buchsenteils 4 geschoben werden, wenn ein gleichartiger Steckkontaktträger 1 eines angrenzenden Gerätegehäuses parallel zum dargestellten Steckkontaktträger 1 entsprechend ausgerichtet angeordnet wird.
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Die Kontaktmesser 20 des sich daran anschließenden zweiteiligen Steckkontaktes 3b, das heißt des zweiten Steckkontaktes 3b von oben, ist hingegen nach unten abgebogen. Das einteilige Steckerteil 6 ist in der Flucht der Platte 5a des zugehörigen Buchsenteils 4 platziert. Das Lötstiftende 9 des separaten, einteiligen Steckerteils 6 befindet sich damit zwischen den Lötstiftenden 9 des einteiligen Steckkontaktes 3a und des Lötstiftendes 9 des separaten, einteiligen Buchsenteils 4 des benachbarten zweiteiligen Steckerkontaktes 3b. Auf diese Weise werden die Lötstiftenden 9 gleichmäßig über die Breite des Steckkontaktträgers 1 in Breitenrichtung B verteilt.
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7 lässt den Steckkontaktträger 1 aus 6 im Schnitt A-A erkennen. Dabei wird deutlich, dass die einteiligen Steckkontakte 3a in die zugeordneten Aufnahmeöffnungen 10 in der dargestellten Endmontageposition hineingeführt sind und der Querbügel 13 jeweils auf dem Boden des zugeordneten Aufnahmefreiraums 10 aufliegt. Deutlich wird auch, dass beidseits an den Seitenwänden 11 der Aufnahmeräume 10 vorhandene Rastnasen 12 im Innenraum der Aufnahmefreiräume 10 in die zugeordneten allseits geschlossenen Fixieröffnungen 18 eintauchen, um den jeweiligen Steckkontakt 3 am Steckkontaktträger 1 zu verrasten.
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Deutlich wird weiterhin, dass die im Schnitt darüberliegenden abgewinkelten Lötstiftenden 9 der einteiligen Steckkontakte 13 auf einer Ebene in der Höhe und in der Ebene der zugeordneten Platte 5a angeordnet sind.
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In der Schnittansicht A-A sind weiterhin die Platten 5b der Buchsenteile 4 der zweiteiligen Steckkontakte 3b sichtbar. Diese werden durch Rastnasen 12 an oberen Mündungsende der zugeordneten Aufnahmefreiräume 10 verrastet, die einen Anschlag für die obere Randkante der Stege 5b bilden. Die Lötstiftenden 9 dieser separaten Buchsenteile 3 befinden sich auf derselben Ebene der Lötstiftenden 9 der einteiligen Steckkontakte 3a.
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Die zweiteiligen Steckkontakte 3b haben an den separaten Steckerteilen 6 ebenfalls Lötstiftenden 9, die durch einen verlängerten Lötstiftarm 8 in einer Ebene oberhalb der Ebene der Lötstiftenden 9 der separaten Buchsenteile 4 bzw. der Lötstiftenden 9 der einteiligen Steckkontakte 3a liegen. Durch die Anbindung dieser höhenversetzt angeordneten Lötstiftenden 9 wird die Kraftverteilung auf einer daran angebundenen Leiterplatte zur weiteren Fixierung der Steckkontakte 3a, 3b verbessert und es wird die Einhaltung der erforderlichen Luft- und Kriechstrecken verbessert.
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8 lässt eine Schnittansicht des Steckkontaktträgers 1 aus 6 im Schnitt B-B erkennen. Hier wird deutlich, dass die Länge der Lötstiftarme 8 der separaten Steckerteile der zweiteiligen Steckkontakte 3b länger als die Lötstiftarme 8 der zugehörigen Buchsenteile 4 und der einteiligen Steckkontakte 3a ist. Auf diese Weise wird ein Höhenversatz der hiervon abgewinkelten Lötstiftenden 9 erreicht.
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Deutlich wird weiterhin, dass die Steckerteile 6 der zweiteiligen Steckkontakte 3b mit Hilfe von Fixiernasen 23 in der zugeordneten Aufnahmeöffnung 10 festgeklemmt sind. Die Fixiernasen 23 befinden sich an den Innenseiten der Seitenwände 11 und sind einander gegenüberliegend angeordnet. Zwei Paare von Fixiernasen 23 sind in Z-Richtung höhenversetzt zueinander angeordnet, wobei ein Paar von Fixiernasen 23 im Bereich der Mündung der Aufnahmefreiräume 10 und ein weiteres Paar in der Kontaktierungshöhe der Steckkontakte 3a, 3b, in der die einander gegenüberliegenden Kontaktenden 14 (Klemmbacken) auf das zugeordnete Kontaktmesser 20 eines dazwischen geführten Kontaktmessers 20 aufliegen, positioniert sind.
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Deutlich wird weiterhin, dass der Fixierstift 21 in eine darunterliegende Fixierstift-Aufnahmeöffnung 24 des Steckkontaktträgers 1 eintaucht und damit in Erstreckungsrichtung S der Steckkontakte 3a, 3b lagefixiert ist.
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9 lässt eine Schnittansicht des Steckkontaktträgers 1 aus 6 im Schnitt C-C erkennen. Dort wird deutlich, wie der Fixierstift 21 in der Erstreckungsrichtung S des Steckkontaktes 3b an den Isolierstoffwänden des Steckkontaktträgers 1 anliegt. Auf diese Weise wird das separate Steckerteil 6 des zweiteiligen Steckkontaktes 3b lagefixiert.
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Weiterhin wird deutlich, wie das Buchsenteil 4 durch die Rastnase 12 im Mündungsbereich des Aufnahmfreiraumes 10 an der oberen Randkante der Platte 5a des separaten Buchsenteils 4 am Steckkontaktträger 1 verrastet ist. Auf der der Rastnase 12 gegenüberliegenden Seite ragt der Querbügel 13 nach unten in den Innenraum der Aufnahmeöffnung 10 unter Bildung einer einseitig (unten) offenen Fixieröffnung 15 hinein. Damit wird das separate Buchsenteil 4 weiterhin lagefixiert, indem die Vorderwand 16 in diese einseitig offene Fixieröffnung 15 eintaucht.
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Eine Zwischenwand 25 zwischen dem Steckerteil 6 und dem Buchsenteil 4 stellt die notwendige Isolierung zwischen dem Steckerteil 6 und dem davon separaten Buchsenteil 4 sicher. Diese Zwischenwand 25 dient zudem zur Lagefixierung von Steckerteil 6 und Buchsenteil 4. Die Zwischenwand 25 erstreckt sich quer zur Erstreckungsrichtung S des zweiteiligen Steckkontaktes 3b, d. h. in Z-Richtung annähernd parallel zu den Lötstiftarmen 8 nach oben. Die Zwischenwand 25 bildet eine Wandung der Aufnahmeöffnung 10.
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10 lässt eine perspektivische Ansicht eines Gerätegehäuses 26 erkennen, das in einem unteren Basismodul 27 den vorher beschriebenen Steckkontaktträger 1 aufnimmt. Dieser Steckkontaktträger 1 ist in dem Innenraum des Basismoduls 27 aufgenommen und dort befestigt, wobei die Buchsenkontakte 24 der Buchsenteile 4 im Zwischenraum zwischen nebeneinander und beabstandet voneinander angeordneten Führungsnasen 28 angeordnet sind. Die Führungsnasen 28 sind am oberen und unteren Ende abgerundet, um einen Einführungstrichter zum Einführen zugeordneter Kontaktmesser 20 zu bilden. Die Führungsnasen 28 sind an einem zurückspringenden Wandabschnitt 29 des Gerätegehäuses 26 angeordnet. Das Basismodul 27 hat einen Rastfuß 30 zum Aufrasten des Gerätegehäuses 26 auf eine Tragschiene. Wenn nun eine Reihe von Gerätegehäusen 26 nebeneinander und unmittelbar angrenzend auf eine Tragschiene aufgerastet werden, dann werden die Kontaktmesser der Steckerteile 6 der Steckkontaktträger 1 in die zugeordneten Buchsenkontakte der Buchsenteile 4 mit Hilfe der Führungsnasen 28 und der trichterförmigen Kontaktenden 14 der Buchsenkontakte eingeführt.
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Die Kontaktmesser 20 stehen dabei seitlich von der Seitenwand des Gerätegehäuses 26 heraus, um in den Rücksprung des Wandabschnitts 29 einzutauchen. Auf diese Weise können die Gerätegehäuse 26 mit ihren Außenseiten unmittelbar angrenzend aneinander geführt werden. Zur verbesserten Führung sind an den Randkanten Führungsstege 31 vorhanden. Diesen sind z. B. L-förmig geformt und auf den einander gegenüberliegenden Seiten so ausgerichtet, dass ein Führungssteg 31 auf einer Seite des Gerätegehäuses 26 in einen im Querschnitt gespiegelten Führungssteg 31 auf der anderen Seite des benachbarten Gerätegehäuses eingreift. Damit wird die lagerichtige Führung der benachbarten Gerätegehäuse 26 aneinander zum Einführen der Kontaktmesser 20 in zugeordnete Buchsenkontakte (Kontaktenden 14) erleichtert. Zudem wird ein Auseinanderschieben der benachbarten Gerätegehäuse 26 verhindert.
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Deutlich wird weiterhin, dass im vorderen Bereich weitere Führungsschlitze 32 vorhanden sind, in denen im unteren Bereich entsprechende Gabelkontakte 33 angeordnet sind. Auf der gegenüberliegenden, nicht sichtbaren Seite springen Messerkontakte hervor, um in zugeordnete Gabelkontakte 33 eines angrenzenden Gerätegehäuses 26 einzutauchen und dort elektrisch zu kontaktieren. Mit Hilfe eines solchen Messer-Gabel-Kontaktpaares kann elektrische Leistung übertragen werden, die der Versorgung von Verbrauchern dient, die an mindestens eines der Gerätegehäuse 26 der Folge von Gerätegehäusen 26 angeschlossen sind. Beim Aufrasten der Gerätegehäuse 26 nebeneinander wird somit ein Versorgungspfad für elektrische Leistung etabliert, auf den die einzelnen Gerätegehäuse 26 bedarfsweise zugreifen können.
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Mit Hilfe der Steckkontaktträger 1 werden hingegen Leitungswege durch die Folge von Gerätegehäusen 26 hindurch etabliert, mit denen ein Datenbus aufgebaut werden kann. Für einen solchen Datenbus sind insbesondere die zweiteiligen Steckkontakte 3b geeignet, bei denen die Daten durch einen jeweilige Elektronik in den einzelnen Gerätegehäusen 26 hindurchgeführt wird. Ein solcher Datenbus ist somit im Unterschied zu der Leistungsversorgung unterbrochen.
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Die einteiligen Steckkontakte 3a dienen hingegen zur Etablierung von ununterbrochen durchgehenden Leitungen, wie sie z. B. für Taktsignale oder eine Systemspannungsversorgung für Elektronik in den Gerätegehäusen benötigt wird.
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10 lässt weiterhin erkennen, dass an der Oberseite des Gerätegehäuses 26 ein Leiteranschluss-Steckverbindermodul 34 vorhanden ist. Dieses Leiteranschluss-Steckverbindermodul 34 hat Leiteranschlussöffnungen 35 zum Einführen von elektrischen Leitern zu nicht sichtbaren Federkraftanschlussklemmen im Innenraum des Leiteranschluss-Steckverbindermoduls 34. Damit können Busteilnehmer, wie Aktoren, Sensoren oder sonstige Geräte an das Elektronikgerät angeschlossen werden, das durch das Gerätegehäuse 26 mit der darin eingebauten Leiterplatte mit elektronischen und/oder elektromechanischen Bauelementen gebildet ist.
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11 lässt eine Explosionsansicht des Gerätegehäuses 26 aus 10 erkennen. Hierbei wird deutlich, dass das Leiteranschluss-Steckverbindermodul 34 ein aus Isolierstoff gebildetes oberes Gehäuseteil 36 und ein unteres Gehäuseteil 37 hat. Das obere und untere Gehäuseteil 36, 37 werden miteinander verrastet, nachdem Federkraftanschlussklemmen 38 in entsprechende Leiteranschlussöffnungen im Innenraum des oberen und unteren Gehäuseteils 36, 37 aufgenommen sind.
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Deutlich wird, dass die Federkraftanschlussklemmen 38 nach unten ragende Federarmpaare 39 haben, zwischen denen eine Leiterplatte 40 geklemmt wird. Damit lassen sich die einzelnen Federkraftanschlussklemmen 38 mit zugeordneten Leiterbahnen 41 oder Kontaktstellen auf der Leiterplatte 40 kontaktieren.
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Die Leiterplatte 40 trägt nicht sichtbare elektronische Bauelemente zur Ausbildung eines geeigneten Elektronikgerätes, wie z. B. eines Eingabemoduls oder eines Ausgabemoduls eines modularen Steuerungssystems. Die Leiterplatte 40 wird in ein Elektronikmodul 42 aufgenommen, das wiederum auf das Basismodul 27 aufgesetzt ist. Das Basismodul 27 trägt den Steckkontaktträger 1. Dieser ist entweder integral mit den Isolierstoffgehäusen des Gerätegehäuses 26 z. B. mit den Isolierstoffwänden des Basismoduls 27 ausgeformt oder als separates Teil eingesetzt und an dem Gerätegehäuse 26 befestigt. Der Steckkontaktträger 1 ist über die Lötstiftenden 9 an eine weitere Leiterplatte 43 angebunden, die in dem Basismodul 27 aufgenommen ist. Diese Leiterplatte 43 trägt an dem Ende, das dem Steckkontaktträger 1 gegenüberliegt, einen weiteren Steckverbinder 44, der mit einem korrespondierenden Steckverbinder 45 auf der Leiterplatte 40 des Elektronikmoduls 42 zusammenwirkt. Beim Aufstecken des Elektronikmoduls 42 auf das Basismodul 27 greifen die Steckverbinder 44 und 45 ineinander, um so eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Stecker- und Buchsenteilen 4, 6 des Steckkontaktträgers 1 und der Leiterplatte 40 herzustellen.
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Die Leiterplatte 43 ist dabei quer zur Ebene einer Tragschiene in Aufsteckrichtung des Gerätegehäuses 26 auf eine Tragschiene und parallel zur Ebene der Leiterplatte 40 ausgerichtet. Die Leiterplatte 43 für den Steckkontaktträger 1 ist dabei so ausgebildet, dass sie eine quer zur Ersteckungsrichtung der Steckkontakte des Steckkontaktträgers 1 ausgerichtete Ebene aufspannt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4402002 B4 [0004]
- EP 1239544 B1 [0005]
- WO 2004114466 A1 [0006]
- EP 1173902 B1 [0007]
- DE 19826390 C2 [0007]
- DE 3215054 A1 [0007]
- WO 2012007518 A1 [0007]
- DE 102010016865 A1 [0008]
- DE 19651961 A1 [0009]