DE102011075612A1

DE102011075612A1 - Steckersystem für eine Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE102011075612A1
Application number: DE201110075612
Authority: DE
Inventors: Peter Schott; Susanne Matzner
Original assignee: Semikron GmbH and Co KG; Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-11-15
Also published as: CN202737211U; EP2523264A1; CN102780126A

Abstract

Es wird ein Steckersystem (14) für eine Schaltungsanordnung (10) beschrieben, mit mindestens einem Basiselement (18), durch das sich Kontaktelemente (20) hindurcherstrecken, die jeweils mit einem ersten Kontaktendabschnitt (22) aus einer Grundfläche (24) des Basiselementes (18) und mit einem zweiten Kontaktendabschnitt (26) aus einer Deckfläche (28) des Basiselementes (18) herausragen, und mit einem Schachtelement (30), das mindestens ein Basisel(32) über die zweiten Kontaktendabschnitte (26) der Kontaktelemente (20) übersteht. Die ersten Kontaktendabschnitte (22) der Kontaktelemente (20) sind zur Kontaktierung einer Leiterplatte (12) vorgesehen. Das Schachtelement (30) ist mit einem Gehäuse (16) fest verbunden. Das Gehäuse (16) ist mit einem Loch (36) ausgebildet, durch das sich das Schachtelement (30) mit seinem Schachtkragen (32) hindurch erstreckt.

Description

Bekannte Steckersysteme für Schaltungsanordnungen werden üblicherweise auf Leiterplatten gelötet und müssen dann durch ein Gehäuse der Schaltungsanordnung hindurch nach außen hin abdichten. Dabei werden entweder die Lötstellen und somit die Leiterplatte mit einer mechanischen Spannung beaufschlagt und/oder es lassen die Dichteigenschaften Wünsche offen. Um diese Mängel zu beseitigen, ist es fachüblich, relativ kleinflächige Leiterplatten in dem Gehäuse der Schaltungsanordnung zu befestigen und mittels einer zusätzlichen Steckerverbindung die Kontaktverbindung mit der eigentlichen, relativ großflächigen Ziel-Leiterplatte herzustellen. Das ist nicht nur unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten umständlich, sondern es sind z. B. zusätzliche Bauteile in die Fertigungs-Stücklisten aufzunehmen
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Steckersystem für eine Schaltungsanordnung zu schaffen, wobei sowohl mechanische Spannungen der Leiterplatte eliminiert sind und auch die erforderlichen Dichteigenschaften auf einfache Weise gewährleistet werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Steckersystems sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Das erfindungsgemäße Steckersystem weist mindestens ein Basiselement und ein damit kombiniertes Schachtelement auf. Durch das mindestens eine Basiselement erstrecken sich voneinander beabstandet und zueinander parallel in einer Raumrichtung Kontaktelemente hindurch, die jeweils mit einem ersten Kontaktendabschnitt aus einer Grundfläche des Basiselementes und mit einem zweiten Kontaktendabschnitt aus einer von der Grundfläche abgewandten Deckfläche des Basiselementes herausragen. Das Schachtelement umschließt das mindestens eine Basiselement und steht mit einem Schachtkragen, der in der von den Kontaktelementen bestimmten Raumrichtung orientiert ist, über die zweiten Kontaktendabschnitte der Kontaktelemente über. Die ersten Kontaktendabschnitte der Kontaktelemente sind zur Kontaktierung einer Leiterplatte vorgesehen. Das Schachtelement ist mit einem Gehäuse der Schaltungsanordnung abdichtend fest verbunden.
Ein bevorzugter Aufbau einer Schaltungsanordnung, bei der es sich bspw. um eine Leistungselektronik-Schaltungsanordnung handelt, weist einen Kühlkörper auf, der die Komponenten der Schaltungsanordnung mit der höchsten Verlustleistung aufnimmt. Darauf werden üblicherweise die Ansteuerungen und die Logikschaltungen auf Leiterplatten angebracht. Die solchermaßen gestalteten Gebilde werden dann mittels eines geeigneten Gehäuses auf dem Kühlkörper befestigt und abgedichtet. Die bspw. von einer Verschraubung gebildete Befestigung soll senkrecht zur Leiterplatte erfolgen. Die hierbei nicht zuverlässig ausschließbaren Zugspannungen im Steckerschacht, d. h. im Schachtkragen des Schachtelementes, werden durch das in Richtung des Schachtkragens erfindungsgemäß definiert begrenzt bewegliche Basiselement eliminiert.
Das erfindungsgemäße Steckersystem ist zu bekannten Steckern kompatibel, es weist mindestens ein Basiselement mit zu einem Steckersystem-Gegenstück, d. h. einem externen Steckerorgan, kompatiblen Kontaktelementen auf. Die Befestigung der Kontaktelemente mit der Leiterplatte erfolgt durch Löten und im Bedarfsfall zusätzlich durch Kleben, Schrauben o. dgl.
Der Schachtkragen des Schachtelementes und das mindestens eine Basiselement sind derartig gestaltet, dass sie in der durch die Kontaktelemente bestimmten Raumrichtung begrenzt beweglich bleiben, um bspw. fertigungsbedingte Toleranzen des Steckersystems in dieser Raumrichtung problemlos auszugleichen. Durch die zweiteilige Ausbildung mit dem mindestens einen Basiselement und dem Schachtelement unterscheidet sich das erfindungsgemäße Steckersystem von bekannten Steckersystemen, bei welchen ein dem Schachtelement entsprechendes Teilelement und ein dem mindestens einen Basiselement entsprechendes Teilelement miteinander materialeinstückig ausgebildet sind.
Als vorteilhaft hat es sich bei dem erfindungsgemäßen Steckersystem erwiesen, wenn das Schachtelement unterseitig mit einem vom Schachtkragen nach außen gerichteten Lagerbund für das Gehäuse ausgebildet ist. Das Gehäuse ist mit einem Loch ausgebildet, durch das sich das Schachtelement mit seinem Schachtkragen hindurch erstreckt.
Um zwischen dem Schachtelement und dem Gehäuse eine zuverlässige Abdichtung zu realisieren, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Lagerbund des Schachtelementes mit einer umlaufenden Rinne für ein Dichtungselement ausgebildet ist. Das Dichtungselement steht aus der im Lagerbund ausgebildeten umlaufenden Rinne definiert heraus. Zur dichten Verbindung des Gehäuses mit dem Schachtelement ist es bevorzugt, wenn im Lagerbund des Schachtelementes Sackloch-Hülsen vorgesehen sind, die ein Innengewinde aufweisen, und wenn das Gehäuse mit deckungsgleichen Löchern für Befestigungsschrauben ausgebildet ist. Mit Hilfe der in die Sacklochhülsen eingeschraubten Befestigungsschrauben wird das Gehäuse an den Lagerbund des Schachtelementes herangezogen und hierbei das in der umlaufenden Rinne des Lagerbundes vorgesehene Dichtungselement zwischen dem Lagerbund des Schachtelementes und dem Gehäuse abdichtend eingeklemmt. Hierdurch ergibt sich eine zuverlässige Abdichtung des definiert begrenzt beweglichen Schachtelementes, d. h. seines Schachtkragens, in Bezug zum Gehäuse der Schaltungsanordnung.
Zweckmäßig kann es sein, wenn der Schachtkragen des Schachtelementes innenseitig mindestens ein umlaufendes Dichtungselement aufweist, das zur Abdichtung eines externen Steckerorgans vorgesehen ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Steckersystems für eine Schaltungsanordnung.
Es zeigen:
1 in einer Explosionsdarstellung eine Schaltungsanordnung mit einem Steckersystems,
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform des Steckersystems, und
3 eine Schnittdarstellung des Steckersystems gemäß 2.
1 zeigt eine Schaltungsanordnung 10 mit einer Leiterplatte 12, einem Steckersystem 14 für die Leiterplatte 12, und mit einem Gehäuse-Deckelelement 16.
Wie auch aus den 2 und 3 ersichtlich ist, weist das Steckersystem 14 ein Basiselement 18 mit voneinander beabstandeten und zueinander parallelen Kontaktelementen 20 auf, die sich durch das Basiselement 18 hindurch erstrecken. Jedes Kontaktelement 20 weist einen ersten Kontaktendabschnitt 22, der aus einer Grundfläche 24 des Basiselementes 18 herausragt, und einen zweiten Kontaktendabschnitt 26 auf, der aus einer Deckfläche 28 des Basiselementes 18 herausragt. Die ersten Kontaktendabschnitte 22 der Kontaktelemente 20 dienen zur Kontaktierung mit der Leiterplatte 12 z. B. durch Löten. Die zweiten Kontaktabschnitte 22 sind für ein (nicht gezeichnetes) externes Steckerorgan vorgesehen.
Das Steckersystem 14 weist außerdem ein Schachtelement 30 mit einem Schachtkragen 32 und einem vom Schachtkragen 32 unten nach außen gerichteten Lagerbund 34 auf. Das Schachtelement 30 umschließt mit seinem Schachtkragen 32 das Basiselement 18. Der Schachtkragen 32 steht über die zweiten Kontaktendabschnitte 26 über, wie aus 3 ersichtlich ist.
Das Schachtelement 30 ist mit dem Gehäuse 16 abdichtend fest verbunden. Zu diesem Zwecke ist das Gehäuse 16 mit einem Loch 36 ausgebildet, durch das sich das Schachtelement 30 mit seinem Schachtkragen 32, im zusammengebauten Zustand, hindurch erstreckt.
Zur Abdichtung des Gehäuses 16 mit dem Schachtelement 30 des Steckersystems 14 ist der Lagerbund 34 des Schachtelementes 30 mit einer umlaufenden Rinne 38 für ein Dichtungselement 40 ausgebildet (siehe die 2 und 3). Die 3 verdeutlicht außerdem, dass das rahmen- bzw. ringartige Dichtungselement 40 aus der im Lagerbund 34 ausgebildeten, umlaufenden Rinne 38 definiert übersteht. Dieser Überstand ist mit „Ü” bezeichnet. Aus 3 ist außerdem ersichtlich, dass der Lagerbund 34 Sackloch-Hülsen 42 aufweist, die mit einem Innengewinde 44 ausgebildet sind. Das in 1 gezeichnete Gehäuse 16 ist mit Löchern 46 ausgebildet, die mit den Sackloch-Hülsen 42 deckungsgleich, d. h. axial fluchtend, vorgesehen sind. Zur abdichtenden, festen Verbindung des Gehäuse 16 mit dem Schachtelement 30 des Steckersystems 14 werden durch die Löcher 46 des Gehäuse 16 Befestigungsschrauben 48 durchgesteckt und in die Sackloch-Hülsen 42 eingeschraubt. Dabei wird das Gehäuse 16 mit dem Lagerbund 34 des Schachtelementes 30 verspannt und das Dichtungselement 40 zwischen dem Gehäuse 16 und dem Lagerbund 34 abdichtend eingeklemmt.
Wie aus 3 ersichtlich ist, ist an der Innenseite des Schachtkragens 32 des Schachtelementes 30 zur Abdichtung eines (nicht gezeichneten) externen Steckerorgans ein ringförmiges Dichtungselement 50 vorgesehen.
Gleiche Einzelheiten sind in den 1 bis 3 jeweils mit den selben Bezugsziffern bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit allen Figuren alle Einzelheiten jeweils detailliert zu beschrieben.
Bezugszeichenliste

10: Schaltungsanordnung
12: Leiterplatte (von 10)
14: Steckersystem (von 10)
16: Gehäuse (von 10)
18: Basiselement (von 14 für 20)
20: Kontaktelement
22: erster Kontaktendabschnitt (von 20)
24: Grundfläche (von 18)
26: zweiter Kontaktendabschnitt (von 20)
28: Deckfläche (von 18)
30: Schachtelement (von 14)
32: Schachtkragen (von 30)
34: Lagerbund (von 30 an 32)
36: Loch (in 16 für 30 bzw. 32)
38: umlaufende Rinne (in 34 für 40)
40: Dichtungselement (in 38)
42: Sachloch-Hülse (in 34 für 48)
44: Innengewinde (von 42)
46: Loch (in 16 für 48)
48: Befestigungsschraube (für 16 und 30)
50: Dichtungselement (in 32)

Claims

Steckersystem für eine Schaltungsanordnung, mit mindestens einem Basiselement (18), durch das sich voneinander beabstandet und zueinander parallel Kontaktelemente (20) hindurcherstrecken, die jeweils mit einem ersten Kontaktendabschnitt (22) aus einer Grundfläche (24) des Basiselementes (18) und mit einem zweiten Kontaktendabschnitt (26) aus einer von der Grundfläche (24) abgewandten Deckfläche (28) des Basiselementes (18) herausragen, und mit einem Schachtelement (30), das mindestens ein Basiselement (18) umschließt und das mit einem Schachtkragen (32) über die zweiten Kontaktendabschnitte (26) der Kontaktelemente (20) übersteht, wobei die ersten Kontaktendabschnitte (22) der Kontaktelemente (20) zur Kontaktierung einer Leiterplatte (12) vorgesehen sind und das Schachtelement (30) mit einem Gehäuse (16) fest verbindbar ist, wobei das Gehäuse (16) mit einem Loch (36) ausgebildet ist, durch das sich das Schachtelement (30) mit seinem Schachtkragen (32) hindurch erstreckt.
Steckersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schachtelement (30) mit einem vom Schachtkragen (32) nach außen gerichteten Lagerbund (34) für das Gehäuse-Deckelelement (16) ausgebildet ist.
Steckersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbund (34) des Schachtelementes (30) mit einer umlaufenden Rinne (38) ausgebildet ist, in der ein Dichtungselement (40) vorgesehen ist.
Steckersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (40) aus der im Lagerbund (34) ausgebildeten umlaufenden Rinne (38) definiert heraussteht.
Steckersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbund (34) des Schachtelementes (30) Sackloch-Hülsen (42) aufweist, die mit einem Innengewinde (44) ausgebildet sind, und dass das Gehäuse (16) mit deckungsgleichen Löchern (46) für Befestigungsschrauben (48) ausgebildet ist.
Steckersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schachtkragen (32) des Schachtelementes (30) innenseitig mindestens ein Dichtungselement (50) aufweist, das zur Abdichtung eines externen Steckerorgans vorgesehen ist.