DE10224841B4

DE10224841B4 - Vorrichtung zum elektrischen Verbinden von Kontaktstellen auf benachbarten Leiterplatten

Info

Publication number: DE10224841B4
Application number: DE10224841A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Feye-Hohmann; Ralf Dipl.-Ing. Beckmann
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2022-06-06
Also published as: DE10224841A1; US20030228775A1; US6805576B2

Abstract

Vorrichtung zum elektrischen Verbinden zumindest einer Kontaktstelle auf einer ersten Leiterplatte mit zumindest einer Kontaktstelle auf einer zweiten, benachbart der ersten Leiterplatte angeordneten Leiterplatte mittels eines mit einem Isoliermantel (2) versehenen Leiters (1), gekennzeichnet durch an den Kontaktstellen fest an den beiden Leiterplatten angeordnete Schneidkontakte (3) mit an Kontaktsschenkeln (4) ausgebildeten Schneiden (5) zum abisolierfreien Kontaktieren des Leiters (1) und durch ein den Leiter (1) aufnehmendes, diesen eng umschließendes, längliches Gehäuse (6), das eine längsseitige, über die jeweilige Leiterlänge sich erstreckende Leitereinführöffnung (7) hat und das an einander gegenüberliegenden, beidseits an die Leitereinführöffnung (7) anschließenden Innenseiten (8) quer zur Gehäuselängsrichtung verlaufende Führungskonturen (10) aufweist, die relativ zu seitlichen Leiteranlageflächen (9) an diesen Gehäuse-Innenseiten (8) vertieft sind und die an eine Aufnahme der mit den Schneiden (5) versehenen Kontaktschenkel (4) der Schneidkontakte (3) angepaßt sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.
Zum elektrischen Verbinden einer Kontaktstelle auf einer ersten Leiterplatte mit einer Kontaktstelle auf einer zweiten Leiterplatte gibt es sogenannte Leiterplattenverbinder, bei denen es sich um metallene Formteile handelt. Sind die miteinander elektrisch zu verbindenden Kontaktstellen auf Leiterplatten angeordnet, die winklig zueinander stehen, dann sind die Leiterplattenverbinder an dem für die notwendige Abwinklung vorgesehenen Bereich im Querschnitt so präpariert, daß sich nach der Befestigung auf der einen Platte zum Verbinden mit der Kontakstelle auf der zweiten Leiterplatte durch Biegen die Abwinklung vornehmen läßt.

Aus dem Dokument US 6,050,845 A ist es grundsätzlich bekannt, zum abisolierfreien Kontaktieren eines elektrischen Leiters Schneidklemmen vorzusehen, auf deren Schneiden der Leiter quer zu seiner Längserstreckung aufgeschoben wird. Dazu dient ein Gehäuse mit zumindest einem Einsteckloch für einen Leiter, welches von einem Schlitz durchquert wird. Mit diesem Schlitz wird das Gehäuse bei eingestecktem Leiter auf die Schneidklemme aufgeschoben, wobei der Gehäuseschlitz eine Führungskontur für die Schneidklemme darstellt.

Das Dokument DE 44 37 791 C1 zeigt eine ähnliche Klemmvorrichtung für einen elektrischen Leiter, der hier mittels eines sich an der Schneidklemme führenden Riegels auf die kontaktierenden Schneiden aufgeschoben wird.

Das Dokument DE 200 01 510 U1 zeigt eine Vorrichtung zum Anschluß mehrerer elektrischer Leiter an einer Leiterplatte. Dazu ist eine entsprechende Anzahl von Schneidkontaktelementen vorgesehen, die auf der Leiterplatte nebeneinander angeordnet sind und jeweils aus zwei Schneidklemmen zur Kontaktierung des zugeordneten Leiters bestehen. Die Leiter werden in miteinander paralleler Ausrichtung auf die Schneidkontaktelemente aufgelegt, und zur Kontaktierung wird ein längliches, gehäuseartiges Abdeckelement auf die Leiter aufgesetzt, welches sich quer zur Längsrichtung der Leiter erstreckt. Dieses Abdeckelement weist der Anzahl der Leiter entsprechende, miteinander in Querrichtung parallele Aufnahmekonturen auf, worüber beim Aufdrücken des Abdeckelementes auf die Schneidkontaktelemente sämtliche Leiter mit den Schneidklemmen in Kontakt gebracht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die im Hinblick auf die elektrische Verbindung zweier Leiterplatten nicht nur einfach aufgebaut, sondern auch einfach zu handhaben ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung mit den Gattungsmerkmalen nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß für die elektrische Verbindung der Kontaktstellen auf den Leiterplatten ein einfacher ummantelter Leiter verwendet wird, der anders als ein metallenes Formteil leicht verfügbar ist. Die zur Kontaktierung des ummantelten Leiters vorgesehenen Schneidkontakte werden an den Lötpunkten der Leiterbahnen der Leiterplatten eingelötet. Vorzugsweise nimmt man dies nach dem Bestücken der Bauteile der Leiterplatte vor, damit man die Leiterplatte im nachhinein über eine Lötwelle schieben kann. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, die Schneidkontakte auf den Leiterplatten einzupressen. Es muß allerdings dafür Sorge getragen werden, daß die über den Leiter miteinander zu verbindenden Schneidkontakte in der Flucht des den Leiter aufnehmenden Gehäuses liegen. Dies gilt vor allem dann, wenn je Leiterplatte zwei oder mehrere Schneidkontakte vorgesehen werden, was je nach der Strombelastung zweckmäßig sein kann. Der betreffende Leiter wird entweder auf die Schneidkontakte aufgelegt oder in das Gehäuse eingelegt, und danach wird das Gehäuse über die Schneidkontakte übergestülpt, wobei die Schneidkontakte mit ihren Kontaktschenkeln in den inneren Führungskonturen des Gehäuses aufgenommen werden und bis zum Erreichen der Endlage der Schneidkontakte im Inneren des Gehäuses der Leiter so auf die Schneidkontakte aufgeschoben ist, daß unter Durchtrennen des Isoliermantels des Leiters der elektrische Kontakt hergestellt ist. Dies funktioniert auch dann, wenn die miteinander zu verbindenden Schneidkontakte auf winklig zueinander stehenden, meist rechtwinklig zueinander liegenden Leiterplatten angeordnet sind. Dann nämlich wird ein abwinkelbares Gehäuses vorgesehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Verbinden von Kontaktstellen zweier Leiterplatten,
2 eine Einzelheit der Vorrichtung gemäß 1 in perspektivischer Wiedergabe,
3 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung gemäß 1 in um 90 Grad abgewinkelter Position und
4 eine schematische Draufsicht auf die entsprechend 3 abgewinkelte Vorrichtung mit Darstellung zweier winklig zueinanderstehender Leiterplatten.
Im einzelnen zeigt 1 einen elektrischen Leiter 1, der eine übliche Metallseele hat, die von einem Isoliermantel 2 umgeben ist. Mittels Schneidkontakten 3 kann die Metallsee le des Leiters 1 abisolierfrei kontaktiert werden, und dazu dienen Schneidkontakte 3 mit je zwei Kontaktschenkeln 4, die einander im wesentlichen parallel gegenüberliegend angeordnet sind und an ihren einander zugekehrten Seiten Schneiden 5 aufweisen, die beim Einschieben des Leiters 1 zwischen die Kontaktschenkel 4 dessen Isoliermantel 2 durchschneiden. Je zwei der Schneidkontakte 3 werden bei dem Ausführungsbeispiel auf einer Leiterplatte angeordnet und dort eingelötet oder kontaktierend eingepreßt. Dabei liegen die Einführöffnungen zwischen den Kontaktschenkeln 4 der Schneidkontakte 3 in einer Flucht entsprechend der Ausrichtung des zu kontaktierenden Leiters 1.
Zur Aufnahme des Leiters 1 einschließlich der Schneidkontakte 3 ist ein Gehäuse 6 vorgesehen, welches auf die Schneidkontakte 3 aufgeschoben werden kann. Dies geschieht, nachdem der Leiter 1 entweder auf die Öffnungen zwischen den Kontaktschenkeln 4 der Schneidkontakte 3 aufgelegt oder in das Gehäuse 6 eingelegt worden ist. Mit dem Aufschieben des Gehäuses 6 auf die Schneidkontakte 3 erfolgt die Relativverschiebung zwischen dem Leiter 1 und den Schneiden 5 an den Kontaktschenkeln 4 der Schneidkontakte 3, wodurch – wie erwähnt – die Kontaktierung bewirkt wird.
Vorzugsweise hat das Gehäuse 1 eine Innenlänge, die der Länge des Leiters 1 entspricht. Zum Einführen des Leiters 1 und der Schneidkontakte 3 hat das längliche Gehäuse 6 eine längsseitige Einführöffnung 7, an die einander gegenüberliegend Innenseiten 8 von Seitenwänden 13 des Gehäuses 6 anschließen. Die Innenseiten 8 der Gehäuseseitenwände 13 bilden zumindest abschnittsweise Leiteranlageflächen 9, deren Abstand voneinander im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Leiters 1 ist. An diesen für den Leiter 1 beidseitigen Anlageflächen 9 sind Führungskonturen 10 an den Gehäuse-Innenseiten 8 nach Art von eingesenkten Nuten ausgebildet, die sich quer zur Längsrichtung des Gehäuses 6 und damit in der Einführrichtung des Leiters 1 sowie der Schneidkontakte 3 erstrecken. So dienen die Führungskonturen 10 zur Aufnahme der Schneidkontakte 3, deren Kontaktschenkel 4 eine Hüllkontur mit einer Quadrat- oder einer Rechteckform haben. An den Außenkanten 15 der Kontaktschenkel 4 der Schneidkontakte 3 steht nahe der Einführöffnung zwischen den Kontaktschenkeln 4 ein Rastnocken 16 und nahe der rückwärtigen Verbindungsbrücke ein weiterer Nocken 17 nach außen vor. Beim Aufschieben des Gehäuses 6 auf die Schneidkontakte 3 werden deren Rastnocken 16 und Nocken 17 in den Führungskonturen 10 an der Gehäuse-Innenseite 8 geführt, und diese Führungskonturen 10 sind hier als V-Nuten ausgebildet. Damit das Gehäuse 6 und die Schneidkontakte 3 miteinander verrastet werden können, findet sich nahe dem Innenende eine Raststufe 18 in den Führungskonturen 10, hinter der der Rastnocken 16 an der Außenseite des Kontaktschenkels 4 der Schneidkontakte 3 einschnappen kann, wie 2 verdeutlicht.
An der der Einführseite 7 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 6 stehen im Gehäuseinneren Stützrippen oder -stege 11 in Richtung zur Einführöffnung 7 hin vor. Mit ihren Stirnseiten bilden die Stützstege 11 Leiterstützflächen 12, die zur Leitereinführöffnung 7 hin angeordnet sind und ge gen die der in das Gehäuse 6 eingeschobene Leiter 1 zur Anlage kommt. Damit die gewünschte Relativverschiebung zwischen den Schneidkontakten 3 und dem Leiter 1 stattfindet, die beim Zusammenfügen erst beginnt, sobald der Leiter 1 zur Anlage an den Leiterstützflächen 12 der Stützstege 11 gekommen ist, erstrecken sich die Führungskonturen 10 an den Gehäuse-Innenseiten 8 von der Einführöffnung 7 weg in Tiefenrichtung des Gehäuses 6 über die Leiterstützflächen 12 der Stützstege 11 hinaus. So reichen in zusammengefügter Anordnung bei Anlage des Leiters 1 an den Leiterstützflächen 12 der Stützstege 11 die Kontaktschenkel 4 der Schneidkontakte 3 mit den daran vorstehenden Rastnocken 16 bis nahe an eine Rückwand 14 des Gehäuses heran, die sowohl aus Stabilitäts- als auch aus Isolationsgründen vorgesehen werden kann. Denn das gesamte Gehäuse 6 besteht aus einem isolierenden Kunststoff.
Weiter erkennt man in 1 eine von der der Einführseite 7 gegenüberliegenden Rückseite 19 des Gehäuses 6 her eingeformte Einbuchtung oder Aussparung 20, bei der es sich um eine V-Nut handelt, welche sich über die gesamte Breite des Gehäuses 6 erstreckt. Der entsprechend quer zur Längsrichtung des Gehäuses 6 verlaufenden Aussparung 20 folgt die gegebenenfalls an der Rückseite 19 des Gehäuses 6 angeordnete Rückwand 14. In gleicher Weise weisen die Seitenwände 13 des Gehäuses 6 die Kontur der Aussparung 20 auf, deren Flanken im vorliegenden Fall unter einem Winkel von 90 Grad zueinanderstehen. Die Aussparung 20 hat einen abgeflachten Scheitel 21, der an einen biegsamen Steg 23 angrenzt, der einstückig in das Kunststoffmaterial des Gehäuses 6 einge formt ist. In Verlängerung der in Querrichtung zum Gehäuse 6 verlaufenden Symmetrieebene der Aussparung 20 liegt im Bereich jeder der Seitenwände 13 ein Schlitz 22, der sich von der Einführseite 7 des Gehäuses 6 aus in Gehäusequerrichtung erstreckt und bis zu dem biegsamen Steg 23 reicht.
Die 3 und 4 veranschaulichen, daß sich das Gehäuse 6 um 90 Grad oder gegebenenfalls einen anderen Winkel abwinkeln läßt, wobei der biegsame Steg 23, der von einem Teil der Rückwand 14 gebildet ist, nach Art eines Filmscharniers fungiert. Ebenso wie das Gehäuse 6 läßt sich der ohnehin biegsame Leiter 1 in gleicher Weise abwinkeln, und man kann somit, wie es 4 veranschaulicht, Kontaktstellen miteinander verbinden, die auf zwei Leiterplatten 25 und 26 angeordnet sind, welche winklig zueinanderstehen und im vorliegenden Fall einen Winkel von 90 Grad miteinander einschließen.
Anders als in der Zeichnung dargestellt, kann es bei einer Datenverbindung zwischen zwei Leiterplatten ausreichen, je Leiterplatte lediglich einen einzigen Schneidkontakt 3 vorzusehen. Bei sogenannten Power-Verbindungen zwischen den Leiterplatten, für die üblicherweise größere Leiterquerschnitte vorgesehen werden, kann die Stromübertragung auf mehrere Schneidkontakte 3 übertragen werden, wozu im dargestellten Ausführungsbeispiels je Leiterplatte zwei Schneidkontakte 3 vorhanden sind.
Die Knick- oder Abwinklungsstelle des Gehäuses 6, welche durch die Lage der Aussparung 20 und des Schlitzes 22 vor gegeben ist, kann auch anders als in der Quermitte des Gehäuses 6 vorgesehen werden. Die Abwinklung des Gehäuses 6 kann beispielsweise dann vorgenommen werden, wenn der eine Abschnitt des Gehäuses 6 samt dem Leiter 1 bereits auf die Schneidkontakte 3 der einen Leiterplatte aufgerastet ist, wonach dann unter Mitnahme des Leiters 1 der weitere Gehäuseabschnitt abgewinkelt und auf die betreffenden Schneidkontakte 3 der zweiten Leiterplatte aufgestülpt wird. Hierbei kann eine solche Elastizität der gesamten Vorrichtung vorgesehen werden, daß die Schneidkontakte 3 mit ihren Nocken 16 und 17 in die Führungskonturen 10 an den Gehäuse-Innenseiten 8 finden.
An den Außenseiten der Seitenwände 13 des Gehäuses 6 sind in Gehäusequerrichtung verlaufende Nut- und Federelemente 24 angeformt, die zur mechanischen Verbindung eines Gehäuses 6 mit einem zweiten Gehäuse 6 dienen, sofern zwei oder mehrere parallel nebeneinanderliegende Verbindungen der vorstehenden Art vorgesehen werden.

Claims

Vorrichtung zum elektrischen Verbinden zumindest einer Kontaktstelle auf einer ersten Leiterplatte mit zumindest einer Kontaktstelle auf einer zweiten, benachbart der ersten Leiterplatte angeordneten Leiterplatte mittels eines mit einem Isoliermantel (2) versehenen Leiters (1), gekennzeichnet durch an den Kontaktstellen fest an den beiden Leiterplatten angeordnete Schneidkontakte (3) mit an Kontaktsschenkeln (4) ausgebildeten Schneiden (5) zum abisolierfreien Kontaktieren des Leiters (1) und durch ein den Leiter (1) aufnehmendes, diesen eng umschließendes, längliches Gehäuse (6), das eine längsseitige, über die jeweilige Leiterlänge sich erstreckende Leitereinführöffnung (7) hat und das an einander gegenüberliegenden, beidseits an die Leitereinführöffnung (7) anschließenden Innenseiten (8) quer zur Gehäuselängsrichtung verlaufende Führungskonturen (10) aufweist, die relativ zu seitlichen Leiteranlageflächen (9) an diesen Gehäuse-Innenseiten (8) vertieft sind und die an eine Aufnahme der mit den Schneiden (5) versehenen Kontaktschenkel (4) der Schneidkontakte (3) angepaßt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Leitereinführöffnung (7) in in Tiefenrichtung gegenüberliegenden inneren Seite des Gehäuses (6) Stützstege (11) für die Anlage des Leiters (1) angeordnet sind, die in Richtung zur Leitereinführöffnung (7) hin mit ihren Leiterstützflächen (12) über die inneren Endbereiche der Führungskonturen (10) für die Kontaktschenkel (4) der Schneidkontakte (3) vorstehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den einander gegenüberliegenden Gehäuse-Innenseiten (8) angeordneten Führungskonturen (10) miteinander parallel sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) im Querschnitt U-förmig ist und entsprechend miteinander parallele Seitenwände (13) mit den daran innenseitigen Führungskonturen (10) sowie gegenüber der Leitereinführöffnung (7) eine zu den Seitenwänden (13) senkrechte Rückwand (14) hat.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontaktschenkel (4) jedes Schneidkontaktes (3) gemeinsam miteinander eine quadratische oder rechteckige Umhüllungsform haben.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschenkel (4) der Schneidkontakte (3) mit ihren Außenkanten (15) in der Fügerichtung im Klemmsitz in den Führungskonturen (10) an den einander gegenüberliegenden Gehäuse-Innenseiten (8) aufnehmbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschenkel (4) der Schneidkontakte (3) an den in Fügerichtung liegenden Außenkanten (15) nach außen vorstehende Nocken (16, 17) haben, die in den Führungskonturen (10) an den einander gegenüberliegenden Gehäuse-Innenseiten (8) aufnehmbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Nocken (16, 17) an den Außenkanten (15) der Kontaktschenkel (4) der Schneidkontakte (3) als Rastnocken ausgebildet ist und in den Führungskonturen (10) an den einander gegenüberliegenden Gehäuse-Innenseiten (8) mit den Rastnocken (17) zusammenwirkende Raststufen (18) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4–8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) an der von der Leitereinführöffnung (7) abliegenden Seite zumindest eine winklige, über die Gehäusebreite reichende sowie von der Rückseite (19) bis in beide Seitenwände (13) hinein mit ihrem Scheitel (21) sich erstreckende Aussparung (20) und einen dazu mittig liegenden Schlitz (22) in den Seitenwänden (13) hat, der von der Leitereinführöffnung (7) aus unter Bildung eines verbleibenden, biegsamen Steges (23) in den Seitenwänden (13) bis nahe an den Scheitel (21) der Aussparung (20) heranreicht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4–9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) an den Außenseiten seiner Seitenwände (13) in Tiefenrichtung verlaufende, hinterschnittene Nut- und Federelemente (24) zur mechanischen Verbindung mit einem benachbarten Gehäuse (6) mit den gleichen Kupplungselementen (24) hat.