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Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement zur Leistungsversorgung von Leiterplatten oder für andere elektrische Bauelemente.
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Stand der Technik
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Leiterplatten dienen zum Haltern und Verbinden von elektronischen Bauteilen. Es ist daher erforderlich, die Leiterplatten mit Strom zu versorgen. Zum Einspeisen dienen Anschlusselemente, an denen eine Zuleitung angeordnet werden kann. Die Anschlusselemente müssen eine doppelte Aufgabe erfüllen. Zum einen müssen sie gewährleisten, dass Strom ohne Eigenerwärmung auf die Leiterplatte übertragen wird, zum anderen müssen sie eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen.
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Bekannte Anschlusselemente sind üblicherweise aus einem Stück Metall hergestellt und weisen eine Vielzahl von Kontaktelementen auf, mit denen sie beispielsweise in durchkontaktierte Bohrungen eingepresst werden können.
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Ein in Stanztechnik hergestelltes Anschlusselement offenbart die
DE 34 33 038 A1 . Dieses Anschlusselement wird eingepresst. Es weist eine abgewinkelte metallische Platte mit einem ebenen Grundteil auf, wobei ein seitlich angeordnetes Anschlussteil gegenüber dem Grundteil abgewinkelt ausgebildet ist.
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Bekannt sind ebenfalls gefräste oder gedrehte Anschlusselemente. Das Gebrauchsmuster
DE 86 05 937 U1 zeigt ein elektrisches Anschlusselement, das in einem spanenden Verfahren einstückig hergestellt wird und dadurch eine deutlich höhere Belastbarkeit zeigt als das erstgenannte. Dies zeigt sich sowohl in der dauerhaften Verbindung zwischen Anschlusselement mit massiver Einpresstechnik nach
DIN EN 60352-5 und der Leiterplatte, als auch beim Anschraubdrehmoment.
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Durch den massiven Aufbau der Elemente und die Vielzahl der Einpresspins können sehr hohe Ströme auf die Leiterplatte oder eine Kupferschiene übertragen werden. Für die dauerhafte Verbindung werden hier massive vierkantige Einpressstifte verwendet, deren Diagonale etwas größer ist, als die durchkontaktierte Bohrung. Somit schneidet sich der Pin beim Einpressen in die Kupferhülse ein und gewährt eine dauerhafte und feste Verbindung des Elements mit der Leiterplatte.
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Eine weitere Ausführungsform eines elektrischen Anschlusselements ist aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2005 009 677 U1 bekannt. Dort sind mehrteilige Anschlusselemente beschrieben, wobei ein Grundkörper und die Einpresskontakte aus zwei verschiedenen Teilen ausgebildet sind, die durch Montage ein Anschlusselement bilden. Der Grundkörper wird hierbei spanend hergestellt. Bei der Offenbarung der
DE 20 2005 009 677 U1 handelt es sich um Bauelemente für Hochstromkontakte, bei denen durch Einpressen von Kontaktstiften in Bohrlöcher eine lötlose, kraftschlüssige physikalische und mechanische Verbindung erzeugt wird.
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Die oben genannten Herstellungsverfahren weisen einige Nachteile auf. Gestanzte Anschlusselemente haben eine geringe mechanische Stabilität. Ein Nachteil des spanenden Verfahrens, z.B. Fräsen, ist die Notwendigkeit, Werkstoffe mit relativ weichen Materialeigenschaften, in der Regel CuZn39Pb3, einzusetzen. Diese lassen sich bedingt durch die entsprechende Zerspanbarkeit gut verarbeiten, schränken jedoch gleichzeitig die mechanische Belastungsgrenze, vor allem das Anzugsdrehmoment, im Vergleich zu handelsüblichen Schrauben/Muttern, deutlich ein. Dadurch kann es vorkommen, dass beim Anschrauben eines Kabelschuhs mittels Mutter an das angeschnittene Gewinde des Stromeinspeisungselements der gesamte Gewindestift abgerissen wird. Ein weiterer Nachteil bedingt durch das spanende Herstellungsverfahren ist die lange Bearbeitungszeit und somit relativ hohe Stückpreise.
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Die
DE 102 49 918 A1 offenbart ein Befestigungselement zur Ausbildung von Verbindungen zur Aufnahme von Bauteilen und Ausbildung von elektrischen Verbindungen in Form eines Massebolzens mit einem Bolzen und einem Formstück, bei dem das Befestigungselement über das Formstück zu einem Bauteil geschweißt wird, wobei im Formstück ein Bolzen verdrehsicher angeordnet ist und das Formstück aus einem dem Grundstoff eines Bauteiles angepassten Werkstoff, ein Adaptivwerkstoff, ausgebildet ist und mittels Schweißen stoffschlüssig zum Bauteil geschweißt ist.
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Die
EP 1 769 443 A1 offenbart ein elektrisches Kontaktelement mit einer Oberfläche, aufweisend eine Leiterbahn, sowie Öffnungen für einen Kontaktstift, wobei die Öffnung von einem abgesenkten, zumindest teilweise metallisierten Bereich der Oberfläche umgeben ist, dessen Metallisierung mit der Leiterbahn in elektrischem Kontakt ist.
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Die genannten Dokumente offenbaren keine Details einer verdrehsicheren Verbindung.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein konstruktiv verbessertes und kostengünstiges Anschlusselement mit einer höheren mechanischen Stabilität zur Verfügung zu stellen, das eine dauerhafte und feste Verbindung des Anschlusselements mit der Leiterplatte ermöglicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein elektrisches Anschlusselement zur Leistungsversorgung von Leiterplatten oder für andere elektrische Bauelemente vorgeschlagen.
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Das erfindungsgemäße Anschlusselement weist dabei mindestens zwei Pins, insbesondere mit einer Einpresszone oder mindestens zwei Lötpins auf, die zur Verbindung von Zuleitungselementen, also Zuleitungskabeln odgl., oder mechanischen Bauelementen, also Verdrahtungen oder Steckelementen mit einer Leiterplatte oder anderen Bauelementen dient. Das elektrische Anschlusselement kann dabei sowohl einpressbar als auch lötfähig ausgebildet sein.
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In einem ersten vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist zur Befestigung eines Zuleitungskabels mit einer Ringöse ein Innengewinde im elektrischen Anschlusselement, in das beispielsweise eine handelsübliche Schraube geschraubt werden kann, vorgesehen.
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In einem zweiten vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist das elektrische Anschlusselement ein Außengewinde auf, an dem eine Ringöse eines Zuleitungskabels mittels einer handelsüblichen Mutter festgeschraubt wird.
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Das elektrische Anschlusselement ist dabei zwei- oder mehrteilig ausgebildet. Bei der zweiteiligen Ausgestaltung ist ein Grundkörper ausgebildet, der in einem nicht spanenden, also in einem Urformherstellungsverfahren hergestellten Körper ausgebildet ist, in den je nach Bedarf mindestens ein Verbindungsmittel mit Innen- oder Außengewinde, also entweder eine handelsübliche Schraube mit Außengewinde oder eine handelsübliche Mutter mit Innengewinde, insbesondere aus Stahl oder einem anderen Material, das hohe Drehmomente aufnehmen kann, verdrehsicher eingebracht wird, so dass die Verbindung sich von selbst nicht löst. Diese zweiteilige Ausbildung hat den Vorteil, dass günstige Standardkomponenten mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, vorzugsweise aus Stahl, mit dem Grundkörper kombiniert werden können. Der Grundkörper kann durch Sintern oder andere geeignete Formgebungsverfahren wie Metallpulverspritzgießen (MIM: Metal Injection Moulding) oder Druckgießen, insbesondere Stahl- oder Aluminium-Druckguss, hergestellt werden. Insbesondere bei der Ausführung als gesintertes Anschlusselement weist dieses eine poröse Oberfläche auf, wodurch eine stark vergrößerte Oberfläche entsteht, was zu einer höheren Stromübertragung führt.
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Bei der gesinterten Ausbildung des Grundkörpers oder bei der Ausführung mittels Druckgussverfahren werden die Verbindungsmittel verdrehsicher eingebracht, z.B. versenkt bzw. eingepresst. Bei der Ausführung als metallpulverspritzgegossenem Teil kann der Grundkörper um die Schraube oder die Mutter umspritzt und so geformt werden, so dass die Schraube oder die Mutter komplett mit umschlossen wird. Dadurch entsteht im Ergebnis eine funktionelle Einheit der Komponenten, so dass das Anschlusselement wie ein Teil ausgebildet ist.
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Dabei sind zur verdrehsicheren Verbindung in einem Fassungsbereich Rastnasen ausgebildet. Beim nachträglichen Einbringen des Verbindungsmittels in den Grundkörper verrasten diese Rastnasen, so dass das Verbindungsmittel verdrehsicher im Grundkörper verankert ist. Die Rastnasen können auch an einer Mutter mit Innengewinde angeordnet sein.
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Die erfindungsgemäßen Ausbildungen des Anschlusselements haben dabei den Vorteil, dass sie verbesserte elektrische und mechanische Kenndaten aufweisen, sowie kostengünstiger herstellbar sind.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Figurenbeschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbar.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1a einen Grundkörper mit Schraube in einer Draufsicht von unten,
- 1b den Grundkörper mit Schraube nach 1a im Querschnitt,
- 2a den Grundkörper mit Mutter in Draufsicht von unten sowie
- 2b den Grundkörper mit der Mutter im Querschnitt nach 2a,
- 3a den Grundkörper von der Seite,
- 3b den Grundkörper nach 3a im Längsschnitt,
- 4 den Grundkörper von unten,
- 5a den Grundkörper in Seitenansicht,
- 5b den Grundkörper im Längsschnitt sowie
- 6 den Grundkörper nach 5a und 5b von unten.
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1a zeigt ein zweiteiliges Anschlusselement 10, bei dem der Anschlusselement-Grundkörper 12 in einem urformgebenden Verfahren hergestellt ist und ein Verbindungsmittel verdrehsicher versenkt ist. In dieser Ausführungsform handelt es sich um ein Verbindungsmittel mit einem Außengewinde, z.B. um eine handelsübliche Schraube als Verbindungsmittel (zweites Teil) 14. Die Einpresszonen 16 sind massiv ausgebildet.
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1b nach 1a zeigt das zweiteilige Anschlusselement 10 im Querschnitt.
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2a zeigt ein zweiteiliges Anschlusselement 10, bei dem der Anschlusselement-Grundkörper 12 in einem urformgebenden Verfahren hergestellt ist. Ein Verbindungsmittel 14, 18 weist ein Innengewinde auf und ist damit verdrehsicher im Grundkörper versenkt. Das Verbindungsmittel 14, 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine handelsübliche Einsatzelement-Mutter als Verbindungsmittel (zweites Teil) 18. Die Einpresszonen 16 sind massiv ausgebildet.
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2b nach 2a zeigt das zweiteilige Anschlusselement 10 im Querschnitt.
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3a zeigt den Grundkörper 12 von der Seite. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 12 aus dem Urformverfahren Metallpulverspritzgießen (MIM) hergestellt. Ein Verbindungsmittel 14 (oder auch 18), das ein Außen- oder Innengewinde aufweist, wird durch MIM umspritzt und dadurch der Grundkörper 12 ausgebildet. Dadurch entsteht ein verschmolzener Körper. Dies hat den Vorteil, dass auf der Unterseite des Anschlusselements 10 vollflächig Einpresspins 20 angebracht werden können. Die Schraube 14 oder die Mutter 18 müssen nicht von unten in den Grundkörper 12 eingebracht werden. Dadurch werden in dieser vorteilhaften Ausbildung höhere Haltekräfte und eine höhere Stromtragfähigkeit erzielt.
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3b zeigt den Grundkörper 12 nach 3b im Längsschnitt. Es wird deutlich, dass durch das Umspritzen der Schraube 14 ein funktionell nahezu „einstückiger“, verschmolzener Körper des Anschlusselements 10 entsteht.
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4 stellt den Grundkörper 12 in einer Ansicht von unten dar. Dabei ist die massive Einpresszone 16 dargestellt. Da das Verbindungmittel 14, 18 nach der Herstellung des Grundkörpers nicht nachträglich mit diesem verbunden werden muss, können in dieser Ausführungsform vollflächig Pins 20 wie bei einem gefrästen Powerelement angeordnet werden.
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5a zeigt den Grundkörper 12 in Seitenansicht, wobei das Verbindungsmittel als Schraube 14 mit Außengewinde ausgebildet ist und im Grundkörper 12 verrastet angeordnet ist. Der Grundkörper 12 ist dabei aus einem Urformverfahren ausgebildet. Die Ecken 22 des Grundkörpers 12 sind in diesem Ausführungsbeispiel abgerundet ausgebildet.
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5b stellt den Grundkörper 12 nach 5a im Längsschnitt dar. Dabei sind im Fassungsbereich 24 Rastnasen 26 ausgebildet. Beim nachträglichen Einbringen des Verbindungsmittels 14 in den Grundkörper 12 verrasten die Rastnasen 26, so dass das Verbindungsmittel 14 verdrehsicher im Grundkörper 12 verankert ist. Die Rastnasen 26 können auch an einer Mutter als Verbindungsmittel (zweites Teil) 18 mit Innengewinde angeordnet sein.
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6 zeigt den Grundkörper 12 nach 5a und 5b von unten. Dabei wird das Verbindungsmittel 14 von unten her in den Grundkörper 12 eingebracht und verhakt hinter den Rastnasen 26. Da dazu eine Öffnung 28 notwendig ist, um die Verbindungsmittele 14 (oder auch 18) in den Grundkörper 12 einzusetzen, werden die Einpresszonen 16 am Rand des Grundkörpers 12 und nicht vollflächig angeordnet.
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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elektrisches Anschlusselement
- 12
- Grundkörper (erstes Teil)
- 14
- Schraube, Verbindungsmittel (zweites Teil)
- 16
- Einpresszone
- 18
- Mutter, Verbindungsmittel (zweites Teil)
- 20
- Pin
- 22
- Ecke
- 24
- Fassungsbereich
- 26
- Rastnase
- 28
- Öffnung
