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Die Erfindung betrifft eine oberflächenmontierbare elektrische Einrichtung, insbesondere eine oberflächenmontierbare elektrische Anschlusseinrichtung, mit mehreren elektrischen Anschlusselementen und einem Grundkörper aus einem elektrisch isolierenden Material, der Hohlräume zur Halterung der Anschlusselemente aufweist. Dabei ist mindestens ein erster Teil jedes der Anschlusselemente in einem der Hohlräume gehalten und mindestens ein zweiter Teil jedes der Anschlusselemente ragt über eine Seitenfläche des Grundkörpers hinaus aus dem jeweiligen Hohlraum heraus und bildet eine Kontaktfläche zur Oberflächenmontage der elektrischen Einrichtung.
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Eine solche oberflächenmontierbare elektrische Einrichtung ist auch als eine elektrische Einrichtung mit SMD-Anschlüssen (SMD: surface-mounted device) bekannt. Solche elektrischen Einrichtungen, die beispielsweise als mit SMD-Anschlüssen ausgestattete Printklemmen, Steckverbinder oder elektrische Bauelemente ausgebildet sind, erfordern hohe Genauigkeiten bezüglich der Koplanarität der Kontaktflächen (Lötflächen).
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Eine derartige oberflächenmontierbare elektrische Einrichtung ist beispielsweise als oberflächenmontierbare Klemmenleiste aus der
DE 100 56 940 A1 bekannt. Diese Klemmenleiste weist mehrere als Klemmkörper ausgebildete elektrische Anschlusselemente und einen Grundkörper aus einem elektrisch isolierenden Material auf, der Käfige zur Halterung der Anschlusselemente bildet. Mindestens ein erster Teil jedes der Anschlusselemente ist in einem der Käfige lose gehalten während mindestens ein zweiter Teil jedes der Anschlusselemente -von der Gravitation getriebenüber die Bodenfläche des Grundkörpers hinaus nach unten aus dem jeweiligen Käfig herausragt und eine Kontaktfläche zur Oberflächenmontage der Klemmleiste auf einer Leiterplatte bildet. Setzt man die Klemmenleiste auf die Leiterplatte auf, so richten sich die Anschlusselemente durch Kontakt ihrer Kontaktflächen mit der Oberfläche der Leiterplatte an dieser Oberfläche automatisch koplanar aus.
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Bei diesen „selbstjustierenden“ Anschlusselementen kann es jedoch zu einem Verkannten einzelner Anschlusselemente in den entsprechenden Käfigen kommen, sodass eine koplanare Ausrichtung der Kontaktflächen nicht immer zuverlässig gewährleistet ist. Zudem werden die zum Anschließen eines Leiters erforderlichen Drehmomente direkt in die entsprechende Lötstelle eingeleitet, was zu Rissen in der Lötstelle führen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine einfach oberflächenmontierbare elektrische Einrichtung anzugeben, die eine sichere koplanare Ausrichtung der Kontaktflächen der Anschlusselemente gewährleistet.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen oberflächenmontierbaren elektrische Einrichtung ist vorgesehen, dass aus jedem der Hohlräume weiterhin mindestens ein Spannelement über die Seitenfläche des Grundkörpers hinaus herausragt, wobei jedes der Anschlusselemente zwischen mindestens einer den entsprechenden Hohlraum begrenzenden Wandung und dem mindestens einen aus diesem Hohlraum herausragenden Spannelement festgeklemmt ist und wobei die Spannelemente oder die Anschlusselemente für dieses Klemmen federnd ausgebildet sind.
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Dies hat den Vorteil, dass nur (a) die Lage und Ausrichtung der die Hohlräume begrenzenden Wandungen der unterschiedlichen Hohlräume zueinander und (b) die Geometrie der einzelnen Anschlusselemente oder die Geometrie der einzelnen Spannelemente relativ zu der mindestens einen Wandung ihres zugeordneten Hohlraums die Lage und Ausrichtung der Kontaktflächen (SMD-Lötflächen) untereinander bestimmt. Da auch die Spannelemente über die Seitenfläche des Grundkörpers hinausragen, ist der Abstand zwischen Spannelement und zugeordneter Kontaktfläche sehr gering. Dadurch ergeben sich an dieser Stelle entsprechend geringe (absolute) Toleranzen. Um nun die Lage und Ausrichtung der Kontaktflächen so zu gestalten, dass alle Kontaktflächen koplanar ausgerichtet sind, muss nur die Lage und Ausrichtung der entsprechenden Wandungen der Hohlräume entsprechend geringe Toleranzen aufweisen und auch die Geometrie der Anschlusselemente oder die Geometrie der Spannelemente entsprechend geringe Toleranzen aufweisen.
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Bevorzugt sind die Spannelemente, die Anschlusselemente und die Hohlräume aller durch die Anschlusselemente gebildeten Anschlüsse der oberflächenmontierbaren elektrischen Einrichtung identisch oder zumindest im Wesentlichen identisch ausgebildet.
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Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Anschlusselemente aus Blech gefertigt sind. Bleche haben den Vorteil, dass diese relativ einfach mit sehr konstanter Materialstärke herstellbar sind. Die absolute Abweichung in der Materialstärke ist bei Blechen besonders niedrig. Aus Blech gefertigte Anschlusselemente sind bevorzugt in Bügelform ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anschlusselemente als Stanzbiegeteile aus Blech ausgebildet sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Anschlusselemente eine hutschienenförmige Grundform auf, haben also ein hutförmiges Profil. Der zentrale Teil dieser Hutform ist U-förmig, wobei sich beidseitig dieser U-Form je eine nach außen abgewinkelte Lasche anschließt, die die Hutkrempe des Hutes bildet. Insbesondere weisen die Anschlusselemente neben dieser Grundform auch einen Anschlussbereich auf. Dieser ist bevorzugt als Anschlusslasche ausgebildet. Diese schließt sich beispielsweise an einem Kopfende des entsprechenden Anschlusselements an dessen Grundform an.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anschlusselemente aus federndem Blech gebildete Federbügel ausgebildet sind. Dabei sind die Spannelemente bevorzugt als gegenüber den Anschlusselementen starre Spannelemente ausgebildet.
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Alternativ ist gemäß einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Anschlusselemente als gegenüber den Spannelementen starre Anschlusselemente ausgebildet sind. Die Spannelemente sind dann bevorzugt als Federarme ausgebildet.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die die Hohlräume begrenzenden und zum Festklemmen der Anschlusselemente genutzten Wandungen parallel zur Seitenfläche des Grundkörpers verlaufen, über die der jeweils zweite Teil jedes der Anschlusselemente hinausragt.
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Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Hohlräume als Kanäle zum Einschieben der Anschlusselemente ausgebildet sind. Diese Kanäle sind bevorzugt so ausgerichtet, dass sie Kanäle zum Einschieben der Anschlusselemente quer zur Oberflächennormale der Seitenfläche sind.
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Insbesondere weisen die Kanäle Auflaufschrägen zur bequemen Montage der Anschlusselemente auf.
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Schließlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Anschlusselemente in einer Reihe angeordnet sind. Sind die Hohlräume als Kanäle ausgebildet so verlaufen die Kanäle quer zu dieser Reihe, insbesondere senkrecht auf der Ausrichtung dieser Reihe. Dabei sind die Kanäle bevorzugt parallel ausgerichtet. Alternativ ist auch eine Anordnung der Anschlusselemente in zwei Reihen oder in mehr als zwei Reihen möglich.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen Teil einer oberflächenmontierbaren elektrischen Einrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
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2 einen unteren Bereich des in 1 gezeigten Teils der Einrichtung mit Anschlusselementen, die aus der Unterseite der Einrichtung hinausragen,
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3 die vollständige elektrische Einrichtung der 1 und 2 in einer Ansicht von unten,
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4 einen Teil der oberflächenmontierbaren elektrischen Einrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
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5 einen unteren Bereich des in 4 gezeigten Teils der Einrichtung mit Anschlusselementen, die aus der Unterseite der Einrichtung hinausragen und
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6 die vollständige elektrische Einrichtung der 4 und 5 in einer Ansicht von unten.
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Die 1 zeigt einen Teil einer als oberflächenmontierbare elektrische Anschlusseinrichtung 10 ausgebildeten oberflächenmontierbaren elektrischen Einrichtung 12. Eine solche oberflächenmontierbare Einrichtung 12 wird im Englischen auch als SMD: „Surface Mounted Device“ bezeichnet. Im deutschen wird dementsprechend auch von einem SMD-Bauteil gesprochen. Diese oberflächenmontierbare elektrische Einrichtung 12 ist in 3 vollständig gezeigt. Die oberflächenmontierbare elektrische Einrichtung 12 weist mehrere elektrische Anschlusselemente 14 aus Metall auf, die in einem Grundkörper 16 der Einrichtung 12 gehalten sind. Dieser Grundkörper 16 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, wie zum Beispiel einem Kunststoff. Ein solcher aus Kunststoff gefertigter Grundkörper 16 ist beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt. Der Grundkörper 16 weist in seinem oberen Bereich 18 eine Reihe von Klemmanschlüssen 20 und in seinem unteren Bereich 22 die Anschlusselemente 14 auf, die ihrerseits in einer Reihe angeordnet sind, wobei je eines der Anschlusselemente 14 an je einen darüber liegenden Klemmanschluss 20 elektrisch angeschlossen ist. Zur Halterung der Anschlusselemente 14 weist der Grundkörper 16 eine der Anzahl der Anschlusselemente 14 entsprechende Anzahl von Hohlräumen 24 auf, die Kanäle 26 zum Einschieben der Anschlusselemente 14 ausbilden. Sind die Anschlusselemente 14 in den Hohlräumen montiert, so ist mindestens ein erster Teil 28, 30 jedes der Anschlusselemente 14 in einem der Hohlräume 24 gehalten und mindestens ein zweiter Teil 32 jedes der Anschlusselemente 14 ragt über die untere Seitenfläche 34 (die Unterseite) des Grundkörpers 16 hinaus aus dem jeweiligen Hohlraum 24 heraus. Dazu ist der Kanal 26 über seine volle Länge oder zumindest über einen Teil seiner Längserstreckung mittels einer Nut 36 mit besagter Seitenfläche 34 verbunden.
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Die Anschlusselemente 14 sind aus Blech gefertigt und weisen eine hutschienenförmige Grundform 38 auf. Der zentrale Teil dieser Hutform ist der U-förmige zweite Teil 32 des Anschlusselements 14, wobei sich beidseitig dieses U-förmigen zweiten Teils 32 je eine nach außen abgewinkelte Lasche anschließt, wobei diese Laschen die ersten Teile 28, 30 bilden, die ihrerseits der Hutkrempe der Hutform entsprechen.
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Ein Kopfende 40 des zweiten Teils 32 eines jeden Anschlusselements 14 ist als Kontaktfläche 42 (Lötfläche) zur elektrischen Kontaktierung von Leiterbahnen einer (nicht gezeigten) Leiterplatte ausgebildet, auf deren Oberfläche die Einrichtung 12 mittels einer Lotverbindung zwischen den Kontaktflächen 42 der Anschlusselemente 14 und der Oberfläche der Leiterbahnen oberflächenmontierbar ist.
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Weiterhin weist die oberflächenmontierbare elektrische Einrichtung 12 pro Hohlraum 24 je ein oder zwei Spannelemente 44 auf, die das Anschlusselement 14 mit ihren ersten Teilen 28, 30 an den entsprechenden Hohlraum 24 begrenzende Wandungen beidseitig (links und rechts) der Nut 36 anpresst, wobei jedes der Anschlusselemente 14 zwischen den Wandungen 46 bzw. der Wandung 46 und dem mindestens einen aus diesem Hohlraum 24 herausragenden Spannelement 44 festgeklemmt ist, wobei die Spannelemente 44 der in den 1 bis 3 gezeigten Einrichtung 12 für dieses Klemmen federnd ausgebildet sind. Die Anschlusselemente 14 sind bei dieser oberflächenmontierbaren Einrichtung 12 als gegenüber den Spannelementen 40 starre Anschlusselemente 14 ausgebildet. Die Spannelemente 44 sind bevorzugt Teil des Grundkörpers 16, wobei sie aus dem gleichen Material wie der restliche Grundkörper 16 gefertigt sind.
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Die Kanäle 26 weisen an ihren jeweiligen Eingängen Auflaufschrägen (in den Figuren nicht erkennbar) zur einfachen Montage der Anschlusselemente 14 durch simples Einstecken in die Kanäle 26 (ohne ein separates Vorspannen der Spannelemente 44) auf.
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2 zeigt den unteren Bereich 22 des in 1 gezeigten Teils der Einrichtung 12 mit den Hohlräumen 24 und den Anschlusselementen 14 in einer Frontalansicht direkt auf die Eingänge der Kanäle 26 zu.
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Die Wandungen 46 der Hohlräume 24 verlaufen parallel zu der Seitenfläche 34 des Grundkörpers 16, über die der zweite Teil 32 jedes der Anschlusselemente 14 hinausragt. Die von den Hohlräumen 24 gebildeten Kanäle 26 sind weiterhin zum Einschieben der Anschlusselemente 14 senkrecht zur Oberflächennormale der Seitenfläche 34 ausgebildet. Durch das Einspannen bzw. Festklemmen der Anschlusselemente 14 zwischen (i) den am zweiten Teil 32 angreifenden freien Enden der federnd ausgebildeten Spannelemente 44 und (ii) der Wandung 46, die die nach außen gebogenen Laschen der ersten Teile 28, 30 zurückhält, werden die Kontaktflächen 42 aller Anschlusselemente 14 koplanar ausgerichtet. Dies ist durch die gestrichelt eingezeichnete Ebene 48 in 2 angedeutet, in der alle Kontaktflächen 42 liegen.
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Diese Ausrichtung ist besonders präzise, da die Anschlusselemente 14 aus Blech ausgebildet sind, wobei sich Bleche mit sehr konstander Blechstärke herstellen lassen. Gleichzeitig greifen die Spannelemente 44 zum verklemmen der Anschlusselemente 14 direkt an den Blechrückseiten der Kontaktflächen 42 an, sodass im Wesentlichen nur noch die Geometrie der aus Blech hergestellten Anschlusselemente 14 sowie die Koplanarität der Wandungen 46 der unterschiedlichen Hohlräume 24 die Präzision der Koplanarität der Kontaktflächen 42 bestimmen.
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Die aus Blech gefertigten Anschlusselemente 14 sind bevorzugt als Stanzbiegeteile aus Blech ausgebildet. 3 zeigt die vollständige elektrische Einrichtung 12 der 1 und 2 in einer Ansicht von unten. Dabei ist gut erkennbar, dass jedes der Anschlusselemente 14 neben der hutschienenförmigen Grundform 38 auch einen Anschlussbereich 50 zur Kontaktierung des entsprechenden Klemmanschlusses 20 oder einer mit dem Klemmanschluss 20 verbundenen Kontaktierung aufweist. Der Anschlussbereich 50 ist bevorzugt als Anschlusslasche ausgebildet. Diese schließt sich beispielsweise an einem Kopfende des entsprechenden Anschlusselements 14 an dessen Grundform 38 an.
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Der Anschlussbereich 50 der Anschlusseinrichtung 10 ist auf der den Eingängen der Kanäle 26 gegenüberliegenden Seite der Einrichtung 12 angeordnet und wird auf dieser Seite von einer Abdeckung 52 (Rückwand) großflächig abgedeckt.
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Die 4 bis 6 zeigen eine oberflächenmontierbare elektrische Einrichtung 12, die im Wesentlichen der in den 1 bis 3 gezeigten Einrichtung 12 entspricht, sodass hier nur auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Bei den Ansichten entspricht die 4 der 1, die 5 der 2 und die 6 der 3.
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Anders als bei der in den 1 bis 3 gezeigten Einrichtung 12 sind nun die Spannelemente 44 als gegenüber den Anschlusselementen 14 starrere Spannelemente 44 ausgebildet. Die Anschlusselemente 14 sind dazu als aus federndem Blech gebildete Federbügel ausgebildet und werden zwischen der starren Anordnung von freien Enden der Spannelemente 44 und Wandungen 46 verspannt.
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Dabei bestimmt nun die Toleranz der Geometrie dieser Anordnung und die Blechstärkentoleranz des Bleches der Anschlusselemente 14 die Toleranzen der Koplanarität der Kontaktflächen 42.
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Es ergeben sich folgende Vorteile: (a) geringe Koplanaritätsabweichungen der Kontaktflächen (Lötflächen) 42, (b) trotz der hohen Anforderungen an die Koplanarität sind sowohl Hand- als auch Automatenmontage möglich, (c) die oberflächenmontierte elektrische Einrichtung 12 ist unempfindlich gegen Verformung beim Handling und (d) die Anordnung der Kontaktflächen 42 unter dem Grundkörper 16 minimiert den Platzbedarf auf der Leiterplatte.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- oberflächenmontierbare Anschlusseinrichtung
- 12
- oberflächenmontierbare elektrische Einrichtung
- 14
- Anschlusselement
- 16
- Grundkörper
- 18
- oberer Bereich
- 20
- Klemmanschluss
- 22
- unterer Bereich
- 24
- Hohlraum
- 26
- Kanal
- 28
- erster Teil
- 30
- erster Teil
- 32
- zweiter Teil
- 34
- Seitenfläche
- 36
- Nut
- 38
- Grundform
- 40
- Kopfende
- 42
- Kontaktfläche
- 44
- Spannelement
- 46
- Wandung
- 48
- Ebene
- 50
- Anschlussbereich
- 52
- Abdeckung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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