DE102004054310B4

DE102004054310B4 - Elektrische Verbindung eines Kontaktstiftes mit einem Blechbauteil

Info

Publication number: DE102004054310B4
Application number: DE102004054310A
Authority: DE
Inventors: Eike Calif. Waltz; Kurt Schaffer; Werner Körber
Original assignee: Rittal RES Electronic Systems GmbH and Co KG
Current assignee: HEITEC AG, DE
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2024-11-10
Also published as: EP1812993A1; DE102004054310A1; JP2008519424A; US7520787B2; CN101048917A; JP4873655B2; US20080096440A1; WO2006050804A1

Abstract

Vorrichtung zur lösbaren elektrischen Verbindung eines Kontaktstiftes mit einem Blechbauteil, wobei das Blechbauteil (40) zumindest einen Durchbruch (41) aufweist, in dem eine Hülse (10) eines Kontaktelementes (1) elektrisch leitend angebracht ist, die ein Federelement (20) umschließt, wobei der Kontaktstift (50) in Montagestellung von dem Federelement (20) in der Hülse (10) aufgenommen ist und der Kontaktstift (50) über das Federelement (20) und die Hülse (10) mit dem Blechbauteil (40) elektrisch leitfähig verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Anschluss an das Federelement (20) auf der dem inneren Anschlag (14) gegenüberliegenden Seite ein Sicherungsring (30) vorgesehen ist, der als längsgeschlitzte Spannhülse ausgebildet ist, und
dass die Hülse (10) im Bereich des Sicherungsringes (30) einen gegenüber dem Bereich des Federelementes (20) erweiterten Innendurchmesser aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren elektrischen Verbindung eines Kontaktstiftes mit einem Blechbauteil, wobei das Blechbauteil zumindest einen Durchbruch aufweist, in dem eine Hülse eines Kontaktelementes elektrisch leitend angebracht ist, die ein Federelement umschließt, wobei der Kontaktstift in Montagestellung von dem Federelement in der Hülse aufgenommen ist und der Kontaktstift über das Federelement und die Hülse mit dem Blechbauteil elektrisch leitfähig verbunden ist.
Blechteile, wie sie als Gehäuseelemente von elektrischen Geräten eingesetzt werden, bedürfen meist einer elektrischen Kontaktierung. Diese dienen dabei zum Beispiel als Schutzkontaktierung oder der ESD Kontaktierung (electro static discharge). Insbesondere die Schutzkontaktierung muss dabei als sicherheitsrelevante Vorrichtung für ausreichend hohe Stromstärken bei über die Lebensdauer des Gerätes gutem elektrischen Kontakt ausgelegt sein. Bekannt sind dazu eine Vielzahl von Kontaktierungsmöglichkeiten, zum Beispiel über Schraubverbindungen, über angeschraubte, angelötete oder angeschweißte Steckverbindungen oder über angedrückte oder angenietete Kontaktelemente. Dabei dienen die meisten dieser Verbindungen der des Gehäuseelementes mit einem Kabel.

In der WO 00/28799 A1 ist die elektrische Verbindung eines elektrisch leitfähigen Frontelementes einer elektrischen Flachbaugruppe über ein Zentrierkontaktteil mit der Führungsschiene und den Querverbindungsschienen eines Baugruppenträgers beschrieben. In der Schrift ist dazu ein Aufbausystem für elektrische Flachbaugruppen beschrieben. Diese ist mit einem Baugruppenträger mit Einbauplätzen zum Einschub von elektrischen Flachbaugruppen ausgestattet. Dabei sind gegenüberliegende Querverbindungsschienen aus elektrisch leitendem Material verwendet. Diese nehmen mit Führungsschienen für den Einschub von Flachbaugruppen in Einbauplätzen auf. Die Führungsschienen weisen eine Haltevorrichtung auf zur Einlage eines Aufnahmekontaktteils aus elektrisch leitendem Material, das auf einer Querverbindungsschiene niederohmig kontaktierbar ist. Das Aufnahmeprotokoll besitzt einen Kontaktbereich, an dem ein elektrisch leitendes Frontelement anschließbar ist. Das Frontelement trägt ein in Richtung auf die Einschubseite des Baugruppenträgers vorstehendes Zentrierkontaktteil, das bei Aufsetzen eines Frontelementes auf einen Einbauplatz mit dem Kontaktbereich des Aufnahmekontaktteils elektrisch niederohmig und mit hoher Stromtragefähigkeit kontaktierbar ist. Dabei kann in das Aufnahmekontaktteil eine Käfigfeder als zusätzliches Kontaktmittel zwischen dem Zentrierkontaktteil und dem Aufnahmekontaktteil integriert sein.

Das beschriebene System ist aufgrund der Vielzahl an benötigten Bauelementen sehr aufwändig und kostenintensiv in der Herstellung der Bauteile und in der Montage der Elemente. Insbesondere die komplex geformten Aufnahmekontaktteile benötigen zur Herstellung kostenintensive Spezialwerkzeuge, die nur bei sehr großen Stückzahlen eine kostengünstige Fertigung erlauben. Die Kontaktierung von Aufnahmesystemen für Flachbaugruppen, bei denen die Boden- und Deckenelemente bereits die Führungsschienen für die Flachbaugruppen beinhalten, ist mit dem vorgeschlagenen System nicht möglich.

Aus der US 6,062, 919 A ist die Verwendung einer Hülse als Kontaktteil bekannt. In die Hülse ist ein Federkontaktelement eingesetzt. Das Federkontaktelement umgibt eine Aufnahme, in die ein Kontaktstift eingesetzt werden kann. Die Hülse ist mit einer um laufenden Nut versehen, der einen inneren Anschlag definiert. Im montierten Zustand ist die Hülse mit ihrer Nut in einen Durchbruch eines Blechbauteils eingepresst.

Das im Wesentlichen zylinderförmige Federkontaktelement ist in der Hülse klemmend gehalten. Dabei wird die Klemmwirkung des Federkontaktelementes dadurch erreicht, dass das Federkontakteiement längsgeschlitzt ist und im zusammengedrückten Zustand in die Hülse eingeführt wird. Durch die Federkraft soll das Federkontaktelement in der Hülse in ausreichendem Maße gehalten werden. Da das Federkontaktelement jedoch nur an einer Seite durch die umlaufende Nut gegen Verschieben in Richtung auf die Nut gesichert ist, lässt sich das Federkontaktelement in entgegen gesetzter Richtung unbeabsichtigt aus seiner Position verschieben. Zudem ist das als Käfigfeder ausgebildete Federkontaktelement relativ kompliziert aufgebaut, da es zusätzlich zu den sich längs erstreckenden Federkontaktlamellen noch komplett längsgeschlitzt ausgeführt ist, um von sich aus die für die Halterung innerhalb der Hülse notwendige Federkraft aufzubringen.

In der DE 198 07 555 C1 ist ein Baugruppenträger beschrieben, der im Bereich einer Frontbaugruppe einen Hebelziehgriff aufweist. An dem Hebelziehgriff ist ein Kontaktpin angekoppelt, der eine umlaufende Nut aufweist. In diese Nut ist eine längsgeschlitzte Federhülse eingelegt. Der Kontaktpin kann mit der Federhülse in eine Bohrung eingeschoben werden. Dabei verspannt sich die Federhülse an der Bohrungswandung.

Die DE 36 34 462 A1 offenbart eine Kontaktanordnung, bei der eine Kontaktklammer verwendet ist. Die Kontaktklammer hat zwei Schenkel, die von einem Basisabschnitt abgewinkelt sind. Zwischen den Schenkeln ist ein Kontaktpin geklemmt gehalten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur lösbaren elektrischen Verbindung eines Kontaktstiftes mit einem Blechbauteil zu schaffen, welche bei möglichst einfachem Aufbau eine sichere elektrische Verbindung eines Blechteils ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Demgemäß ist es vorgesehen, dass im Anschluss an das Federelement auf der dem inneren Anschlag gegenüberliegenden Seite ein Sicherungsring vorgesehen ist, so dass auch bei der vom Anschlag weggerichteter Bewegung des Kontaktstiftes das Federelement gegen Verschiebung gesichert ist.

Erfindungsgemäß ist der Sicherungsring als längsgeschlitzte Spannhülse ausgebildet, wodurch eine besonders einfache und kraftschlüssige Verbindung zur Hülse sichergestellt ist. Zudem ist vorgesehen, dass die Hülse im Bereich des Sicherungsringes einen gegenüber dem Bereich des Federelementes erweiterten Innendurchmesser aufweist, wodurch die Lage des Sicherungsrings bei der Montage präzise festgelegt ist. Dabei kann auch erreicht werden, dass der innere Durchmesser des Sicherungsrings so groß gewählt werden kann, dass der Kontaktstift durch den Sicherungsring durchtreten kann und dessen Einschublänge durch den Sicherungsring nicht begrenzt ist.

Eine Ausbildung der Vorrichtung mit verbessertem Schutz vor fehlerhafter Montage sieht vor, dass die Hülse einen zylinderförmigen Hülsenkörper und stirnseitig einen Anschlag aufweist, und dass der Durchbruch im Blechbauteil einen dazu korrespondierenden Durchmesser aufweist.

Wird zwischen dem Anschlag und dem Hülsenkörper eine umlaufende Nut vorgesehen und ist die Hülse durch Einpressen im Bereich der Nut mit dem Blechbauteil verbunden, wird eine dauerhafte elektrische Verbindung sowie ein dauerhaft sicherer Sitz der Hülse im Blechbauteil erreicht.

Eine Weiterbildung der Erfindung, bei der die Hülse lösbar mit dem Blechbauteil verbunden ist, sieht vor, dass der zylinderförmige Hülsenkörper ein Außengewinde aufweist und die Hülse mit dem Blechbauteil über eine Schraubverbindung verbunden ist.

Ein sicherer Schutz vor einer Verschiebung des Federelementes bei einer Bewegung des Kontaktstiftes in Richtung des inneren Anschlages wird erreicht, indem die Hülse zwei Bereiche mit unterschiedlichen Innendurchmessern aufweist, wobei der Übergang zwischen den Bereichen als innerer Anschlag für das Federelement ausgebildet ist und das Federelement im Bereich des größten Innendurchmessers angeordnet ist. Hierdurch kann das Federelement entweder gegen Verschiebung beim Einführen des Kontaktstiftes oder bei dessen Herausziehen gesichert werden.

Wird im Anschluss an das Federelement auf der dem inneren Anschlag gegenüber liegenden Seite ein Sicherungsring vorgesehen, wird auch bei der vom Anschlag weggerichteten Bewegung des Kontaktstiftes das Federelement gegen Verschiebung gesichert.

Ist das Blechbauteil ein Bodenelement und/oder ein Deckenelement oder Teil eines Bodenelementes und/oder Deckenelementes eines Baugruppenträgers und weist es auf seiner vorderen vertikalen Abkantung einen oder mehrere Durchbrüche zur Aufnahme einer oder mehrere Kontaktelemente auf, kann ein kostengünstiger Baugruppenträger geschaffen werden, bei dem die Hülsen dauerhaft mechanisch und elektrisch mit dem Bodenelement und/oder Deckenelement verbunden sind.

Korrespondiert die Position der Durchbrüche mit den mit Federelementen versehenen Hülsen mit der Position der Kontaktstifte von Frontelementen von Flachbaugruppen, welche in den Baugruppenträger eingeschoben werden können, kann eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung hoher Stromtragfähigkeit zwischen den Kontaktstiften und den Bodenelementen und/oder Deckenelementen hergestellt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Blechbauelementes mit einem Kontaktelement,
2 eine Seiten- und Frontansicht einer Hülse und eines Federelementes des Kontaktelementes,
3 einen Längsschnit durch das Kontaktelement mit eingebautem Federelement und Sicherungsring sowie vorgestelltem Kontaktstift,
4 eine Seiten- und Frontansicht des in 3 gezeigten Sicherungsringes und
5 einen Längsschnitt durch das Blechbauelement mit eingesetzter Hülse.
Die 1 zeigt ein Blechbauelement 40 in perspektivischer Darstellung mit einer waagrechten Grundfläche 43, die in eine vertikale Abkantung 42 übergeht. Ein solches Blechbauelement 40 kann beispielsweise als Grundplatte eines Aufnahmesystems für Flachbaugruppen in einem Baugruppenträger vorgesehen sein. Dazu weist die Grundfläche 43 hier nicht dargestellte Führungselemente zur Aufnahme der Flachbaugruppen auf.
In der vertikalen Abkantung 42 ist ein Kontaktelement 1 dargestellt, in den ein Kontaktstift 50 eingreifen kann. Der Kontaktstift 50 kann beispielsweise mit einer Frontplatte einer hier nicht dargestellten Flachbaugruppe verbunden sein und beim Einschieben der Flachbaugruppe in die Führung des Baugruppenträgers in das Kontaktelement 1 eingeschoben werden.
Neben dem Kontaktelement 1 ist eine Bohrung 44 dargestellt. In dieser kann das Element, beispielsweise die genannte Frontplatte einer Flachbaugruppe, an dem sich der Kontaktstift 50 befindet mittels einer Schraube fixiert werden.
2 zeigt die Hülse 10 sowie ein Federelement 20 in Front- und Seitensicht. Dabei zeigt der Pfeil die Einbaurichtung des Federelementes 20 in die Hülse 10. Die Hülse 10 besteht aus einem zylinderförmigen Hülsenkörper 13, der frontseitig über eine Nut 12 in einen Anschlag 11 übergeht. Das Federelement 20 besteht aus einem vorderen und einem hinteren zylinderförmigen Bereich 21, 22 sowie dazwischen liegenden Federkontaktlamellen 22.
Der Zusammenbau des Kontaktelementes 1 ist in 3 als Schnitt B-B aus 2 dargestellt. Dabei ist das Federelement 20 vollständig in die Hülse 10 eingeschoben und durch einen Sicherungsring 30 rückseitig gesichert. Zur Positionierung des Federelementes 20 und des Sicherungsringes 30 ist die Hülse 10 mit unterschiedlichen Innendurchmessern ausgebildet, wobei zwischen den Bereichen mit verschiedenen Durchmessern innere Anschläge 14, 15 für das Federelement 20 und den Sicherungsring 30 ausgebildet sind. Das Federelement 20 wird somit zur Montage von der dem Anschlag 11 entgegengesetzten Seite in die Hülse 10 bis zum vorderen inneren Anschlag 14 eingeschoben. Anschließend wird der Sicherungsring 30 eingesetzt. Der Kontaktstift 50 kann jetzt von vorne in das Kontaktelement 1 eingesteckt werden. Die Federkontaktlamellen 22 stellen dabei einen guten elektrischen Kontakt zu dem Kontaktstift 50 sicher. Der Sicherungsring 30 verhindert, dass das Federelement 20 beim Einstecken des Kontaktstiftes 50 aus der Hülse 10 geschoben wird.
4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Sicherungsringes 30. Der Sicherungsring 30 weist eine zylinderförmige Kontur auf, wobei der Außendurchmesser geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Hülse 10. Die Mantelfläche des Sicherungsringes 30 ist längs mit einer Aussparung 31 versehen. Beim Einführen des Sicherungsringes 30 in die Hülse 10 wird der Sicherungsring 30 gegen seine Federkraft zusammengedrückt; die Aussparung 31 verkleinert sich. Durch die Federkraft wird der Sicherungsring 30 in der Hülse 10 kraftschlüssig gehalten.
5 zeigt das in 1 dargestellte Blechbauteil 40 in seitlicher Schnittansicht mit eingepresstem Kontaktelement 1. Durch das Einpressen, bei dem das Kontaktelement 1 von vorne durch den Durchbruch 41 gedrückt wird, ist zwischen dem Blechbauteil 40 und der Hülse 10 eine durch Kaltverformung eingeleitete formschlüssige Verbindung entstanden. Dabei hintergreift das Blechbauteil 40 den Anschlag 11 der Hülse 10 im Bereich der Nut 12.

Claims

Vorrichtung zur lösbaren elektrischen Verbindung eines Kontaktstiftes mit einem Blechbauteil, wobei das Blechbauteil (40) zumindest einen Durchbruch (41) aufweist, in dem eine Hülse (10) eines Kontaktelementes (1) elektrisch leitend angebracht ist, die ein Federelement (20) umschließt, wobei der Kontaktstift (50) in Montagestellung von dem Federelement (20) in der Hülse (10) aufgenommen ist und der Kontaktstift (50) über das Federelement (20) und die Hülse (10) mit dem Blechbauteil (40) elektrisch leitfähig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an das Federelement (20) auf der dem inneren Anschlag (14) gegenüberliegenden Seite ein Sicherungsring (30) vorgesehen ist, der als längsgeschlitzte Spannhülse ausgebildet ist, und dass die Hülse (10) im Bereich des Sicherungsringes (30) einen gegenüber dem Bereich des Federelementes (20) erweiterten Innendurchmesser aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (10) einen zylinderförmigen Hülsenkörper (13) und stirnseitig einen Anschlag (11) aufweist und dass der Durchbruch (41) im Blechbauteil (40) einen dazu korrespondierenden Durchmesser aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anschlag (11) und dem Hülsenkörper (13) eine umlaufende Nut (12) vorgesehen ist und die Hülse (10) durch Einpressen im Bereich der Nut (12) mit dem Blechbauteil (40) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderförmige Hülsenkörper (13) ein Außengewinde aufweist und die Hülse (10) mit dem Blechbauteil (40) über eine Schraubverbindung verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (10) zwei Bereiche mit unterschiedlichen Innendurchmessern aufweist, wobei der Übergang zwischen den Bereichen als innerer Anschlag (14) für das Federelement (20) ausgebildet ist und das Federelement (20) im Bereich des größeren Innendurchmessers angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechbauteil (40) ein Bodenelement und/oder ein Deckenelement oder Teil eines Bodenelementes und/oder Deckenelementes eines Baugruppenträges ist und auf seiner vorderen vertikalen Abkantung (42) einen oder mehrere Durchbrüche (41) zur Aufnahme einer oder mehrerer Kontaktelemente (1) aufweist.