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Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Einstellmodul, welches durch
eine insbesondere mechanische Betätigung verschiedene elektrische
Einstellungen in einem elektrischen Schaltkreis ermöglicht.
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Es
sind elektrische Einstellmodule zur Einstellung von elektrischen
Einstellungen an Schaltkreisen bekannt geworden, bei denen eine
oder mehrere elektrische Verbindungen über einen Kippschalter unterbrochen
oder umgeschaltet werden. Nachteilig bei solchen Kippschaltern sind
die Herstellkosten. Außerdem
ist der Aufbau relativ kompliziert.
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Es
ist vor dem Hintergrund des Standes der Technik deshalb die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ein einfaches elektrisches Einstellmodul
zur Verfügung
zu stellen, mit dem eine kostengünstige Fertigung
ermöglicht
wird. In bevorzugten Weiterbildungen soll die Zuverlässigkeit
gesteigert und der Herstellprozess erleichtert werden.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein elektrisches Einstellmodul mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Weitere bevorzuge Merkmale der Erfindung werden in dem Ausführungsbeispiel
angegeben.
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Das
erfindungsgemäße elektrische
Einstellmodul umfasst ein Trägermodul
mit wenigstens zwei Kontakten und wenigstens einer Kontakteinheit
zur wahlweisen elektrischen Verbindung und Trennung der Kontakte.
Die Kontakte sind in einer Reihe angeordnet und die Kontakteinheit
ist zur wahlweisen elektrischen Verbindung und Trennung der Kontakte verschiebbar
vorgesehen.
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Die
Erfindung hat viele Vorteile. Mit der Erfindung wird ein elektrisches
Einstellmodul zur Verfügung
gestellt, mit dem eine sichere und feste Kontaktierung der Kontakte
kostengünstig
und einfach möglich
ist. Ein sonst mögliches
Prellen der Kontakte wird zuverlässig
vermieden. Gleichzeitig kann das Trägermodul mit den daran angeordneten
Kontakten in einem gemeinsamen Lötprozess
zusammen mit weiteren elektrischen oder elektronischen Bauteilen
verlötet
werden, wodurch der Aufwand zur Verarbeitung verringert wird. Die
verschiebbare Kontakteinheit wird typischerweise erst nach dem Lötprozess
montiert.
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Ein
erheblicher Vorteil ist der kostengünstige Aufbau und die zuverlässige Funktion
des erfindungsgemäßen elektrischen
Einstellmoduls. Die Ausbildung als Schieber ermöglicht einen einfachen und
zuverlässigen
Wechselkontakt, der eine feste und sichere Kontaktierung gewährleistet.
Gleichzeitig wird eine einfachere und kostengünstigere Fertigung ermöglicht
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Herkömmliche
elektrische Einstellmodule sind im Unterschied zum erfindungsgemäßen elektrischen
Einstellmodul hingegen oft relativ großbauend. Das erschwert eine
automatische Verlötung
z. B. in einem Reflow-Lötprozess,
bei dem eine mit kleinbauenden elektrischen oder elektronischen
Bauelementen bestückte
Leiterplatte bei hohen Temperaturen verlötet wird. Bekannte großbauende
Schaltmodule benötigen
bei einem solchen Lötprozess
viel Zeit zum Aufheizen, was die Herstellung teurer macht. Deshalb
müssen
konventionelle Schaltmodule regelmäßig separat verlötet werden.
Hier bietet die Erfindung Vorteile, da eine direkte Verlötung möglich ist.
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Vorzugsweise
sind die Kontakte insbesondere als Kontaktanschlüsse ausgeführt. Die Kontakte des elektrischen
Einstellmoduls können
insbesondere als Federkontakte mit jeweils zwei Kontaktzungen ausgebildet
sein und die Kontakteinheit ist vorteilhafterweise zur Kontaktierung
zwischen die Kontaktzungen einführbar.
Die Anordnung der Federkontakte an einem Trägermodul ist sehr vorteilhaft,
da ein einfacher Herstellungsprozess ermöglicht wird, der mit der verschiebbaren
Kontakteinheit eine sichere Funktion ermöglicht.
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Die
Kontaktzungen wenigstens eines Federkontaktes sind insbesondere
zu wenigstens einer Seite angeschrägt ausgebildet bzw. weisen
eine Einführschräge auf,
um ein Einführen
der Kontakteinheit zu erleichtern. Dadurch wird ein besonders zuverlässiger und
dauerhafter Betrieb gewährleistet.
Insbesondere können
die Kontaktzungen zu wenigstens einer Seite etwa V- oder U-förmig ausgebildet
sein, um ein Einfädeln
der Kontakteinheit zu gewährleisten.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kontakteinheit
wenigstens einen Messerkontakt und weist vorzugsweise einen Isolierkörper auf.
Dabei ist der Messerkontakt insbesondere gemeinsam mit dem Isolierkörper verschiebbar
angeordnet, sodass z. B. durch eine Verschiebung des Isolierkörpers der
Messerkontakt mit verschoben wird. Das bietet erhebliche Vorteile,
da durch die Betätigung
des elektrisch isolierenden Isolierkörpers keine Gefahr für eine Stromübertragung
auf den Betätigenden
auftritt.
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In
bevorzugten Weiterbildungen weisen die Federkontakte jeweils ein
Lötbein
oder mehrere Lötbeine
zur Verlötung
mit einer Leiterplatte auf. Eine solche Weiterbildung ist sehr vorteilhaft,
da die in dem Trägermodul
gehaltenen Federkontakte durch Positionierung des Trägermoduls
vorpositioniert werden können,
um beispielsweise ein automatisiertes Bestücken mit einem Greifer auf
einer Leiterplatte zu vereinfachen, da mit der Positionierung des
Trägermoduls
mehrere Lötbeine
gleichzeitig positioniert werden können. Die einzelnen Lötbeine bzw.
Federkontakte können
zuvor manuell oder maschinell in entsprechende Abteilungen des Trägermoduls
eingeführt
werden.
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Das
insbesondere leichtbauende Trägermodul,
welches zur Reduktion der Masse beispielsweise Öffnungen und Durchbrüche aufweisen
kann, wird mit den enthaltenen Federkontakten positioniert. In dem
gemeinsamen Lötprozess
wird die Leiterplatte mit den darauf angeordneten elektrischen und
elektronischen Bauteilen gemeinsam verlötet, sodass der Herstellungsaufwand
erheblich abnimmt.
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Vorteilhaferweise
besteht hierzu das Trägermodul
wenigstens teilweise aus einem temperaturfesten Kunststoff, um auch
bei modernen Lötprozessen
unter hohen Temperaturen verwendet werden zu können. Beispielsweise sind Lötprozesse
möglich, bei
denen Temperaturen von etwa 230°C
bis 300°C und
insbesondere Temperaturen von etwa 240° bis 260°C oder sogar 280°C auftreten.
Je nach Lötprozess
sind auch niedrige oder höhere
Temperaturen möglich.
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Das
Trägermodul
besteht vorteilhafterweise aus einem entsprechend temperaturfestem
Kunststoff, der wenigstens für
die Zeitdauer des Lötprozesses
sich diesen Temperaturen als temperaturbeständig erweist. Vorzugsweise
wird ein Liquid Christal Polymer eingesetzt.
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In
bevorzugten Weiterbildungen ist ein Abdeckgehäuse zur Berührsicherung der Federkontakte
und der Kontakteinheit vorgesehen, um die nötigen elektrischen Isolierbedingungen
einzuhalten.
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Das
Abdeckgehäuse
dient insbesondere auch zum mechanischen Schutz der enthaltenen Bauteile.
Das Abdeckgehäuse
kann ebenfalls aus einem temperaturfesten Kunststoff bestehen, wird
allerdings vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff gefertigt,
um die auftretenden mechanischen Belastungen besser aufnehmen zu
können.
Hochtemperaturfeste Kunststoffe sind meist spröde, weisen geringere Dehn-
und Streckgrenzen auf und sind zudem meist teurer.
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In
allen Ausgestaltungen der Erfindung weist das Abdeckgehäuse insbesondere
eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige des Zustandes der Kontakteinheit
auf. Beispielsweise kann eine Aussparung oder es können mehrere
Aussparungen an dem Abdeckgehäuse
vorgesehen sein, durch die der Isolierkörper in den entsprechenden
Positionen sichtbar ist. Ist beispielsweise der Isolierkörper an
einer bestimmten Aussparung sichtbar, so befindet sich die Kontakteinheit
mit dem Messerkontakt in der zugehörigen Stellung. Auf diese Art
und Weise ist eine Zustandsanzeige einfach realisierbar, insbesondere
wenn der Isolierkörper
sich farblich deutlich abhebt.
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Vorzugsweise
ist an dem Isolierkörper
eine Bedieneinrichtung oder eine Bedieneinheit vorgesehen, um die
Kontakteinheit bzw. den Messerkontakt zu verschieben, um das elektrische
Einstellmodul ein- oder umzustellen.
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Eine
einfache Bedieneinrichtung kann als Aussparung ausgebildet sein,
in die ein Werkzeug – wie
beispielsweise ein Schraubendreher – eingeführt werden kann und mittels
derer die Kontakteinheit verschoben wird, um eine elektrische Verbindung
zwischen bestimmten Federkontakten herzustellen oder zu trennen.
In anderen Ausgestaltungen ist es ebenfalls möglich, das ein Fortsatz oder
eine Art Handgriff vorgesehen ist, der per Hand gegriffen und anschließend verschoben
werden kann.
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Das
Abdeckgehäuse
wird vorzugsweise an dem Trägermodul
befestigt und insbesondere daran verrastet. Möglich ist es aber auch, dass
das Abdeckgehäuse
an der Leiterplatte zu befestigen ist, mit der das elektrische Einstellmodul
verbunden werden soll. Darüber
wird eine vollständige
mechanische Entkoppelung des Abdeckgehäuses und des Trägermoduls erzielt.
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In
allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, wenigstes einen dritten
Federkontakt vorzusehen, der in einer Reihe mit den beiden anderen
Federkontakten angeordnet ist, um eine wahlweise Verbindung jeweils
zweier Federkontakte durch eine insbesondere lineare Verschiebung
der Kontakteinheit zu ermöglichen.
Dadurch wird nicht nur das Herstellen und Trennen einer Verbindung ermöglicht,
sondern eine wahlweise Verbindung des mittleren Federkontaktes mit
dem ersten oder dritten Federkontakt, wodurch die Flexibilität der Einstellungen
steigt.
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Vorzugsweise
ist der dritte Federkontakt insbesondere identisch zu einem oder
den beiden anderen Federkontakten ausgebildet und weist ebenso eine
zu wenigstens einer Seite hin angeschrägte Form auf, um ein Einführen der
Kontakteinheit zu erleichtern.
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Vorzugsweise
sind alle Federkontakte identisch ausgebildet und der dritte Federkontakt
wird um etwa 180° gedreht
eingesetzt, so dass die Einführschrägen bzw.
angeschrägten
Seiten zu dem mittleren Federkontakt hin zeigen. Dadurch wird ein
Einführen
der Kontakteinheit oder des Messerkontaktes erheblich erleichtert.
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In
allen Ausgestaltungen ist der verschiebbare Messerkontakt insbesondere
derart ausgelegt, dass er jeweils nur zwei der Federkontakte miteinander
verbindet und zwar je nach Schaltstellung den mittleren mit dem
z. B. linken Kontakt oder den mittleren mit dem rechten Kontakt.
Auch mehr als drei Federkontakte sind möglich.
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Das
Abdeckgehäuse
weist insbesondere Aufnahmen zur Führung für den Messerkontakt und den
Isolierkörper
auf. In bevorzugten Ausgestaltungen weist das elektrische Einstellmodul
zwei Reihen von Federkontakten und zwei Messerkontakte auf, die
jeweils insbesondere zwei Federkontakte wahlweise trennen oder verbinden.
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Insgesamt
wird eine kompakte Bauweise und ein automatisiertes Lötverfahren
ermöglicht.
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Neben
den vorbeschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung sind weitere
vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt
und wird nachfolgend näher
beschrieben.
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In
den Figuren zeigen:
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1 das
erfindungsgemäße elektrische Einstellmodul
mit weiteren Bauteilen an einer Leiterplatte angeordnet;
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2 eine
Explosionsdarstellung eines elektrischen Einstellmoduls;
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3 das
elektrische Einstellmodul aus 1 in einer
einzelnen perspektivischen Darstellung im Teilschnitt;
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4 die
Federkontakte und die Messerkontakte des elektrischen Einstellmoduls
nach den 1 in einer schematischen Funktionsdarstellung; und
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5 das
elektrische Einstellmodul gemäß 1 in
halbtransparenter Darstellung.
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In 1 ist
in einer beispielhaften perspektivischen Darstellung ein erfindungsgemäßes elektrisches
Einstellmodul 1 mit weiteren elektrischen Bauteilen 21 an
einer Leiterplatte 10 angeordnet dargestellt.
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Obwohl
hier neben dem Einstellmodul 1 nur drei weitere Bauteile 21 an
der Leiterplatte 10 dargestellt sind, sei hier darauf hingewiesen,
dass in 1 nur eine schematischer und
prinzipieller Aufbau abgebildet ist. In anderen Ausgestaltungen
kann eine Vielzahl unterschiedlichster elektrischer oder elektronischer
Bauteile 21 an einer Leiterplatte 10 vorgesehen
sein und es ist ebenso gut möglich,
dass mehrere Einstellmodule 1 vorgesehen sind, um unterschiedlichste
Einstellungen vorzunehmen.
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Das
elektrische Einstellmodul 1 weist hier ein Abdeckgehäuse 11 auf,
um den nötigen
elektrischen und mechanischen Schutz der enthaltenen Komponenten
und des Bedieners sicher zu stellen.
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Mittels
einer als Aussparung 13 ausgeführten Bedieneinrichtung 14 kann
der Zustand des elektrischen Einstellmoduls verändert werden, indem ein Werkzeug 24 in
die Aussparung 13 eingeführt und das Werkzeug nach rechts
bzw. nach links geführt wird.
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Eine
auf der Oberseite des Abdeckgehäuses 11 vorgesehene
Anzeigeeinrichtung 12 umfasst zwei Aussparungen 22 und 23,
die hier jeweils in Buchstabenform ausgebildet sind und eine Erkennung
des Schaltzustandes des elektrischen Einstellmoduls 1 erlauben.
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In 2 ist
eine abgewandelte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen
Einstellmoduls 1 in einer Explosionsdarstellung abgebildet. Das
elektrische Einstellmodul 1 umfasst das hier sichtbare
Trägermodul 2,
in welchem die als Federkontakt ausgeführten Kontakte 17 bis 19 hier
in zwei Reihen hintereinander angeordnet sind.
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Das
Trägermodul
weist zur Aufnahme und Trennung der Kontakte 17 bis 19,
sowie der beiden Kontaktreihen Trennwandungen 3 auf. Durch
hier nicht sichtbare Öffnungen
werden die Lötbeine 9 der Kontakte 17 bis 19 nach
unten durchgeführt,
um mit einer Leiterplatte 10 verlötet zu werden. Das erlaubt eine
effektive Herstellung, da das im Wesentlichen aus einem Rahmen bestehende
Trägermodul 2 leichtgewichtig
ist und keine besonderen mechanischen Kräfte aufnehmen muss. Es besteht
deshalb vorzugsweise aus einem hochtemperaturstabilen Kunststoff,
der die bei einem Reflow-Lötprozess
auftretenden Temperaturen unbeschädigt übersteht. Die geringe Wärmekapazität des Trägermoduls
beeinträchtigt
den Lötprozess
nur wenig.
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Zwei
Messerkontakte 7 dienen zur Kontaktierung der beiden Kontaktreihen.
Die Isolierung übernimmt
das Isoliermodul 4, welches eine auffällige Farbe aufweist, sodass
durch die Aussparungen 22 und 23 im Abdeckgehäuse 11 der
jeweilige Schaltzustand klar erkennbar ist. Das Abdeckgehäuse 11 kann
hier Rastlaschen 26 aufweisen, mit denen das elektrische
Einstellmodul 1 mit der Leiterplatte 10 verrastbar
ist. In anderen Ausgestaltungen sind Rastlaschen zur Verrastung
mit dem Trägermodul 2 vorgesehen.
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In 3 ist
das erfindungsgemäße elektrische
Einstellmodul 1 in einer vergrößerten Darstellung im Teilschnitt
perspektivisch dargestellt, um auch innere Komponenten des elektrischen
Einstellmoduls 1 darstellen zu können.
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In
dem elektrischen Einstellmodul 1 sind, wie insbesondere
aus der Darstellung nach 4 deutlich wird, zwei Reihen
von Federkontakten 17, 18 und 19 vorgesehen,
deren Schaltstellung über
die Kontakteinheit 4 veränderbar ist.
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Die
Kontakteinheit 4 umfasst einen Isolierkörper 8 und hier im
Ausführungsbeispiel
zwei Messerkontakte 7, die jeweils eine Reihe der Federkontakte 17 bis 19 wahlweise
kontaktieren.
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In
der in 4 dargestellten Schaltstellung werden durch die
Messerkontakte 7 jeweils die Federkontakte 18 und 19 verbunden.
Die Schaltstellung kann durch eine lineare Bewegung der Kontakteinheit 4 verändert werden,
wobei beim Einführen
eines Werkzeugs 24 das Werkzeug durch die Aussparung 13 in
die Aussparung 25 eingreift und somit ein kraftschlüssiger oder
formschlüssiger
Kontakt des Werkzeugs 24 mit der Kontakteinheit 4 möglich ist,
um die Kontakteinheit 4 von der die Federkontakte 18 und 19 verbindende
Stellung in einer die Federkontakte 17 und 18 verbindende
Stellung zu überführen.
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Jeder
Federkontakt 17 bis 19 umfasst hier im Ausführungsbeispiel
ein Lötbein 9,
mit dem der entsprechende Federkontakt in einer zugehörigen und nicht
dargestellten Öffnung
der Leiterplatte 10 verlötet wird.
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Des
weiteren umfasst jeder Federkontakt 17 bis 19 jeweils
zwei Kontaktzungen 5 und 6, zwischen die das Kontaktmesser 7 einführbar ist.
Die Kontaktzungen weisen nach oben hin eine V-förmige oder U-förmige Gestalt
auf, sodass das Einführen
eines Kontaktmessers in den Federkontakt einfach und sicher zu bewerkstelligen
ist. Zusätzlich
weist hier im Ausführungsbeispiel
jeder Federkontakt an einer Seite jeweils einen schrägen Bereich
bzw. eine Einführschräge 15 bzw. 16 auf,
um ein seitliches Einführen des
Messerkontakts 7 in den jeweiligen Federkontakt 17 bis 19 zu
erleichtern.
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Da
hier im Ausführungsbeispiel
der Federkontakt 18 immer in Kontakt mit dem Messerkontakt 7 steht,
ist es denkbar, die schrägen
seitlichen Bereiche 15 und 16 an dem Federkontakt 18 wegzulassen und
die schrägen
Bereiche bzw. Einführschrägen 15 und 16 nur
an den Federkontakten 17 und 19 vorzusehen.
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Aus
Gründen
der Einfachheit der Produktion und der Vermeidung von Fehlern ist
es allerdings auch bevorzugt, identisch ausgebildete Federkontakte 17 bis 19 zu
verwenden, von denen die äußeren Federkontakte 17 und 19 um
180° gedreht
versetzt eingesetzt sind, um so die jeweiligen Einführschrägen 15 und 16 zu
dem mittleren Federkontakt 18 auszurichten und ein einfaches
Verschieben des Messerkontaktes 7 in beide Richtungen zu
ermöglichen.
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In
anderen Ausgestaltungen, in denen mehr als drei Federkontakte in
Reihe angeordnet sind und bei denen der Messerkontakt 7 auch
jeweils nur beispielsweise zwei Federkontakte kontaktiert, können Einführschrägen 15 und 16 auf
beiden Seiten eines Federkontaktes vorgesehen sein, um ein beidseitiges
Einführen
des Messerkontaktes 7 in den Federkontakt zu erleichtern.
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Die
Messerkontakte 7 sind hier in dem Isolierkörper 8 formschlüssig aufgenommen,
sodass bei einer Bewegung des Isolierkörpers 8 diese Bewegung
auf die jeweiligen Messerkontakte 7 übertragen wird. Der Isolierkörper 8 hat
hier die Aufgabe, die Messerkontakte 7 berührsicher
abzuschirmen und gleichzeitig eine gefahrlose Bedienung des elektrischen
Einstellmoduls 1 zu erlauben.
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Ein
Trägermodul 2 des
elektrischen Einstellmoduls 1 dient zur Aufnahme aller
Federkontakte 17 bis 19 insbesondere vor dem Lötvorgang
zum Verlöten
der Federkontakte mit der Leiterplatte 10, um eine Leiterplattenanordnung 20 herzustellen.
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In
dem in 5 halbtransparent dargestellten Abdeckgehäuse 11 sind
mechanische Führungen zur
Führung
des Isolierträgers 8 und/oder
der Messerkontakte 7 vorgesehen. Der auf der Oberseite
eingezeichnete Pfeil zeigt die lineare Bewegungsmöglichkeit
zwischen den hier zwei Schaltstellungen an. Die Einführschrägen 15 und 16 bzw.
schrägen
Bereiche der Kontaktzungen 5 und 6 sorgen für einen
dauerhaft sicheren Betrieb.
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- 1
- Elektrisches
Einstellmodul
- 2
- Trägermodul
- 3
- Trennwandung
- 4
- Kontakteinheit
- 5
- Kontaktzunge
- 6
- Kontaktzunge
- 7
- Messerkontakt
- 8
- Isolierkörper
- 9
- Lötbeine
- 10
- Leiterplatte
- 11
- Abdeckgehäuse
- 12
- Anzeigeeinrichtung
- 13
- Aussparung
- 14
- Bedieneinrichtung
- 15
- Einführschräge
- 16
- Einführschräge
- 17
- Federkontakt
- 18
- Federkontakt
- 19
- Federkontakt
- 20
- Leiterplattenanordnung
- 21
- Bauteil
- 22
- Aussparung
- 23
- Aussparung
- 24
- Werkzeug
- 25
- Aussparung
- 26
- Rastlasche