DE102015110498B3 - Gleitelement zur Kontaktierung von Leiterkarten - Google Patents

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Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Gleitelement 1 zur elektrischen Kontaktierung von Leiterbahnen auf zwei, gegenüberliegenden Leiterkarten 10. Das Gleitelement 1 besteht aus einem Grundkörper 2. Zumindest einem elektrischen Kontaktelement 3 und einer Durchgangsöffnung 6, welcher zur Aufnahme einer Gewindestange 11 vorgesehen ist. Mittels eines in der Durchgangsöffnung 6 angeordnetes Innengewinde 7 kann das Gleitelement 1 durch drehen der Gewindestange 11 entlang dieser linear bewegt werden. Durch das Verschieben des Gleitelements 1 entlang der Gewindestange 11 werden verschiedene, auf den Leiterkarten 10 angeordnete Leiterbahnen miteinander elektrisch verbunden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gleitelement zur Kontaktierung von Leiterkarten.
  • Derartige Gleitelemente werden benötigt, um Leiterbahnen von parallel zueinander ausgerichteten, übereinander angeordneten Leiterkarten elektrisch miteinander zu kontaktieren. Dabei sind die Leiterkarten in sehr engem Abstand zueinander angeordnet und weisen eine Vielzahl von Leiterbahnen auf, welche je nach Anwendung und Schaltung unterschiedlich miteinander kontaktiert werden müssen.
  • Je nach Anwendung können mehrere Leiterbahnen der Leiterkarten gleichzeitig durch mehrere Gleitelemente verbunden werden. Durch Verschieben (Gleiten) der Gleitelemente zwischen den Leiterkarten können unterschiedliche Positionen und so unterschiedliche elektrische Verbindungen und Schaltkreise geschlossen werden. Das Gleitelement berührt dabei die beiden Leiterkarten, zwischen welchen es angeordnet ist, mit einem elektrischen Kontakt. So wird eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterbahn der einen Leiterkarte und der Leiterbahn der anderen Leiterkarte hergestellt.
  • Eine feste Verdrahtung oder Verkabelung ist für derartige Anwendungen z. B. in einem Verteilerkasten für Telefonleitungen nicht zweckmäßig da die elektrischen Verbindungen von Zeit zu Zeit geändert, ersetzt und neue verkabelt werden müssen. Eine übliche Verkabelung mit Steckverbindern und Kabeln ist dafür sehr aufwendig. Für jede Änderung muss ein Kabel entfernt und an einer anderen Stelle ein Kabel hinzugefügt und elektrische verbunden werden. Für diese Arbeiten muss jeweils ein Mitarbeiter vor Ort an den entsprechenden Verteilerkasten fahren und die neue Verkabelung manuell vornehmen. Dies ist sehr zeit- und kostenintensiv.
  • Ein weiterer Nachteil bekannter Verkabelungen ist der große Bedarf an Raum. Da die Verkabelungen von Hand getätigt werden, benötigt ein derartiger Schaltschrank für jede mögliche Anschlussposition einen Steckverbinder oder zumindest einen Anschlusspunkt für Litzenleiter. Diese sind sehr groß im Vergleich zu den eigentlichen elektrischen Leitungen die miteinander verbunden werden sollen. Daher wird deutlich mehr Bauraum für eine manuelle Verkabelung benötigt als für die eigentliche, elektrische Kontaktierung nötig wäre.
  • Aus der US 5 957 703 A ist ein elektrischer Verbinder bekannt, welcher zwischen zwei Steckverbindern angeordnet ist um diese miteinander zu verbinden, dabei sollen Wischeffekte durch horizontale Bewegungen erzeugt werden, welche einen reinigenden Effekt für den Kontakt haben soll. Ferner sollen der Gleichstromwiderstand und die Herstellkosten verringert werden.
  • Die DE 12 45 454 A offenbart eine Kontaktfederleiste zum Verbinden wenigstens zweier Schaltungskarten, wobei die Schaltungskarten auf die Nuten der Kontaktfederleiste aufgelegt und dort verschraubt werden.
  • Aufgabenstellung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Kontaktierung zweier Leiterkarten vorzustellen. Die Vorrichtung soll dabei variabel zwischen den Leiterkarten beweglich sein und so verschiedene, auf den Leiterkarten vorhandene Leiterbahnen miteinander kontaktieren und verbinden. Die Vorrichtung soll ferner kostengünstig herstellbar und ohne großen Arbeitsaufwand installierbar sein. Zudem wäre es von Vorteil, wenn die Vorrichtung wartungsarm und unempfindlich gegen Fehlfunktionen ist.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Bei der Erfindung handelt es sich um ein Gleitelement zur elektrischen Kontaktierung von Leiterbahnen, gegenüberliegender Leiterkarten. Dabei sind zwei Leiterkarten parallel, in einem geringen Abstand zueinander angeordnet. Auf der jeweils der anderen Leiterkarte zugewandten Seite sind auf den Leiterkarten elektrische Leiterbahnen vorgesehen. Je nach Anwendung und Verschaltung der beiden Leiterkarten zueinander müssen unterschiedliche, auf den Leiterkarten vorgesehene, gegenüberliegende Leiterbahnen elektrisch miteinander verbunden werden. Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Gleitelement vorgesehen.
  • Das Gleitelement besteht aus einem Grundkörper, welcher aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material hergestellt ist. Hier bieten sich Polymere an, da diese eine besonders gute, elektrisch isolierende Wirkung aufweisen. Der Grundkörper des Gleitelements ist zur Aufnahme von zumindest einem elektrischen Kontaktelement vorgesehen.
  • Das elektrische Kontaktelement ist dabei vorzugsweise im Grundkörper aufgenommen und befestigt. Dafür verfügt der Grundkörper über Aufnahmen. Die Aufnahmen können z. B. als Schlitz ausgeführt sein. In den Schlitz kann ein Kontaktelement eingesetzt sein. Dabei muss die Aufnahme so ausgebildet sein, dass sie an zwei gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers offen ist. Dadurch wird sichergestellt, dass das Kontaktelement auf zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Leiterkarte elektrische kontaktieren kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind im Grundkörper zwei Aufnahmen vorgesehen, die zur Aufnahme von zwei Kontaktelementen dienen. So kann das Grundkörper und das Gleitelement symmetrisch ausgebildet werden.
  • Das Kontaktelement ist als Federelement ausgebildet und vorzugsweise aus einem federelastischen Metall hergestellt. Dabei bildet das Kontaktelement zwei Kontaktschenkel, mit welchen es im Grundkörper gehalten werden kann. Je nach Ausführungsform können den Kontaktschenkeln zusätzlich Befestigungsnasen angeformt sein, welche einen besseren Halt des Kontaktelements in der Aufnahme des Grundkörpers ermöglichen.
  • An dem Kontaktelement sind des Weiteren zwei Federarme angeformt. Die Federarme ragen dabei in Richtung der beiden Leiterkarten nach außerhalb des Grundkörpers. Außerhalb des Grundkörpers bilden die Federarme jeweils einen Kontaktpunkt. Der Kontaktpunkt ist zur Kontaktierung der Leiterbahnen auf den Leiterkarten vorgesehen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Federarme S-förmig ausgebildet. Durch die S-förmige Ausbildung sind sie besonders vorteilhaft federnd, so dass der Kontaktpunkt mit ausreichender Kraft auf die Leiterbahn der Leiterkarte gedrückt werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist der Grundkörper von einer Durchgangsöffnung durchsetzt. Diese führt durch den gesamten Grundkörper. Auf der Innenseite der Durchgangsöffnung ist ein Gewinde angeordnet. Das Gewinde, welches als Innengewinde ausgebildet ist, kann auf verschieden Arten in der Durchgangsöffnung vorgesehen sein.
  • In einer kostengünstigen Ausführungsform ist das Innengewinde direkt in den Grundkörper eingeformt. Da dieser aus einem Polymer hergestellt ist, bietet es sich an, ein Gewinde direkt einzuformen. Je nach Material aus dem der Grundkörper hergestellt ist, ist das Gewinde für höhere oder nicht so hohe Belastungen ausgelegt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, eine Gewindebuchse in die Durchgangsöffnung des Grundkörpers einzusetzen. Dabei wird eine Gewindebuchse, welche bevorzugt aus Metall besteht, axial in die Durchgangsöffnung eingesetzt und bildet einen integralen Bestandteil der Durchgangsöffnung. Dazu verfügt die Gewindebuchse an ihrer Außenseite über eine Rändelung, welche in die Durchgangsöffnung eingepresst ist. Dadurch ist ein sicherer Halt der Gewindebuchse im Gleitelement gewährleistet.
  • Ausführungsbeispiel
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein erfindungegemäßes Gleitelement in Explosionsansicht;
  • 2 ein erfindungsgemäßes Gleitelement in Schnittdartellung; und
  • 3 ein System aus mehreren installierten Gleitelementen.
  • Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
  • Die 1 zeigt ein Gleitelement 1 in einer räumlichen Explosionsansicht. Das Gleitelement 1 besteht aus einem Grundkörper 2, einer Gewindebuchse 4 und zwei Kontaktelementen 3. Von den Kontaktelementen 3 ist der Übersicht halber nur eines abgebildet.
  • Der Grundkörper 2 des Gleitelements 1 ist länglich mit einem in etwa quadratischen Querschnitt ausgeführt. Durch den gesamten Grundkörper 2 erstreckt sich eine Durchgangsöffnung 6. Die Durchgangsöffnung 6 ist zur Aufnahme einer Gewindestange 11 vorgesehen.
  • An einem Ende der Durchgangsöffnung 6, das hier rechts dargestellte Ende, ist die Gewindebuchse 4 vorgesehen. Die Gewindebuchse 4 verfügt an ihrer Außenseite über eine Rändelung 4.1. Die Rändelung 4.1 ist zum Einpressen der Gewindebuchse 4 in die Durchgangsöffnung 6 des Grundkörpers 2 vorgesehen. Durch das Einpressen der Gewindebuchse 4 in den Grundkörper 2 wird diese darin gehalten und fixiert.
  • Auf der Innenseite der ringförmigen Gewindebuchse 4 ist ein Innengewinde 7 vorgesehen. Das Innengewinde 7 dient zur Aufnahme einer Gewindestange 11 an welcher das Gleitelement 1 durch Drehen der Gewindestange 11 verschoben werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann auf die Gewindebuchse 4 verzichtet werden und das Innengewinde 7 als integraler Bestandteil der Durchgangsöffnung 6 ausgebildet werden.
  • Vorteil der Nutzung der Gewindebuchse 4 ist jedoch, dass diese einen weit geringeren Verschleiß aufweist, als ein eingeformtes Gewinde im Grundkörper 2. Durch die besseren Materialeigenschaften einer Gewindehülse aus Metall kann das Gewinde länger und öfter benutzt werden, bei deutlich geringeren Verschleißerscheinungen.
  • Auf der, der Gewindebuchse 4 gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers 2, sind diesem zwei Aufnahmen 5 eingeformt. Die als Schlitze ausgeführten Aufnahmen 5 erstrecken sich von der Stirnseite des Grundkörpers 2 über fast die gesamte Länge des Grundkörpers 2. Die Aufnahmen 5 sind zur Aufnahme jeweils eines Kontaktelements 3 vorgesehen. Der Übersicht halber ist in der 1 nur eines der beiden Kontaktelemente 3 dargestellt.
  • Erfindungsgemäß erstrecken sich die Aufnahmen 5 von der hier dargestellten Unterseite des Grundkörpers 2 bis zu der hier dargestellten Oberseite des Grundkörpers 2. Einen Schnitt durch eine der Aufnahmen 5, mit einem darin aufgenommenen Kontaktelement 3 ist in der 2 im Detail gezeigt.
  • Der Schnitt der 2 geht der Länge nach durch eine der Aufnahmen 5. Die Aufnahme 5 im Grundkörper 2 ist dreiseitig offen ausgebildet. An der dargestellten Oberseite, sowie Unterseite ragt das Kontaktelement 3 jeweils aus der Aufnahme 5 auf die Außenseite des Grundkörpers 2. Dies dient der Kontaktierung zweier, über und unter dem Gleitelement 1 angeordneter Leiterkarten 10.
  • Die links dargestellte Öffnung der Aufnahme 5 ist für die Montage des Kontaktelements 3 in der Aufnahme 5 vorgesehen. Von der dargestellten, linken Seite her kann das Kontaktelement 3 in die Aufnahme 5 eingeführt und in dieser verrastet werden. Dazu befindet sich innerhalb der Aufnahme 5 ein Rastbereich 2.1.
  • Der Rastbereich 2.1 ist als Steg in der als Schlitz ausgebildeten Aufnahme 5 vorgesehen. Mittig angeordnet, kann das Kontaktelement 3 beidseitig um den Rastbereich 2.1 greifen und an diesem verrastet werden. Das achssymmetrisch ausgebildete Kontaktelement 3 verfügt dafür über zwei Kontaktschenkel 3.3, welche entlang des Rastbereichs 2.1 verlaufen und diesen zwischen sich einschließen.
  • Im linken Bereich sind die Kontaktschenkel 3.3 des Kontaktelements 3 miteinander verbunden. Am gegenüberliegenden, rechts dargestellten Ende der Kontaktschenkel 3.3 ist jedem Kontaktschenkel 3.3 eine Befestigungsnase 3.4 angeformt. Diese ist zum jeweils gegenüberliegenden Kontaktschenkel 3.3 zugewandt. Die Befestigungsnasen 3.4 dienen so als Rasthaken mittels welchen das Kontaktelement 3 um den Rastbereich 2.1 greift. Das Kontaktelement 3 rastet so auf dem Rastbereich 2.1 auf und ist so im Grundkörper 2 des Gleitelements 1 gesichert.
  • An die Kontaktschenkel 3.3 des Kontaktelements 3 schließt sich jeweils ein Federarm 3.2 an. Diese sind in diesem Ausführungsbeispiel S-förmig ausgeformt. Durch die S-Form wird ein besonders vorteilhafter Federweg ermöglicht. An den Enden der Federarme 3.2 ist jeweils ein Kontaktpunkt 3.1 ausgebildet. Die Kontaktpunkte 3.1 befinden sich außerhalb des Gehäuses 2 und können so jeweils eine Leiterkarte 10 kontaktieren, welche oberhalb bzw. unterhalb des Gleitelements 1 angeordnet ist.
  • Das Kontaktelement 3 ist vorzugsweise als gestanztes Blechteil ausgeführt. Besonders vorteilhaft daran ist, dass dieses nicht gebogen oder in mehreren Ebenen gefertigt ist. Durch den Stanzprozess können sehr feine Konturen dem Blechteil zugefügt werden. Ein Biegeprozess ist immer sehr aufwändig und ungenau. Zudem ist beim Stanzen keine plastische Verformung des Materials nötig, wodurch das Kontaktelement 3 an jeder Stelle seine Festigkeit und Flexibilität, sowie Federeigenschaften beigehält.
  • In der 2 ist zudem auch die Gewindebuchse 4 im rechten Bereich zu erkennen. Diese ist in die Durchgangsöffnung 6 eingepresst und durch die Rändelung 4.1 an ihrer Außenseite im Gehäuse 2 fixiert. Durch die Gewindebuchse 4 und die Durchgangsöffnung 6 kann eine Gewindestange 11 geführt werden, auf welche das Gleitelement 1 verschiebbar ist.
  • Eine Systemanwendung mit mehreren Gleitelementen 1 ist in der 3 gezeigt. Das System besteht dabei aus drei, übereinander angeordneten Leiterkarten 10, 10', 10''. Zur besseren Darstellung ist die oberste Leiterkarte 10 nur schematisch dargestellt.
  • Zwischen den Leiterkarten 10, 10', 10'' ist jeweils ein Trägerrahmen angeordnet. Der Trägerrahmen ist einerseits als Abstandshalter und zur Befestigung der Leiterkarten 10, 10', 10'' vorgesehen. Zum anderen sind in den Trägerrahmen mehrere Gewindestangen 11 nebeneinander angeordnet. An der Vorderseite verfügt jede Gewindestange 11 über eine Kupplung – hier schematisch rund dargestellt – die zum Drehen der Gewindestange 11 dient.
  • Auf den parallel zueinander angeordneten Gewindestangen 11 ist jeweils ein Gleitelement 1 angeordnet. Auch diese wurden schematisch vereinfach dargestellt. Die Gleitelemente 1 können durch drehen der jeweiligen Gewindestange 11 auf dieser axial bewegt werden. Auf den Leiterkarten 10, 10', 10'' vorgesehene Leiterbahnen können so durch die Kontaktpunkte 3.1 der Kontaktelemente 3 der Gleitelemente 1 kontaktiert werden. Eine elektrische Verbindung zwischen den Leiterkarten 10 und 10' oder 10' und 10'' wird so erzeugt.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Gleitelemente 1 ist so eine kostengünstig Herstellung und Installation ohne großen Arbeitsaufwand möglich. Zudem ist die Vorrichtung wartungsarm und unempfindlich gegen Fehlfunktionen.
  • Zudem ist ein nach der vorliegenden Erfindung ausgestaltetes System aus einer Vielzahl von Gleitelementen 1 einfach durch eine robotergestützte Vorrichtung bedienbar. So kann ein beweglicher Motor die einzelnen Gewindestangen 11 nacheinander anfahren und durch Drehung die Gleitelemente 1 bewegen. Über eine entsprechende Datenverbindung können so verschiedene elektrische Schaltungen per Fernwartung betätigt werden. Der Einsatz eines Technikers vor Ort ist nicht weiter nötig.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gleitelement
    2
    Grundkörper
    2.1
    Rastbereich
    3
    Kontaktelement
    3.1
    Kontaktpunkt
    3.2
    Federarm
    3.3
    Kontaktschenkel
    3.4
    Befestigungsnase
    4
    Gewindebuchse
    4.1
    Rändelung
    5
    Aufnahme
    6
    Durchgangsöffnung
    7
    Innengewinde
    10
    Leiterkarte
    11
    Gewindestange

Claims (12)

  1. Gleitelement (1) zur Kontaktierung zweier Leiterkarten (10), bestehend aus einem Grundkörper (2) und zumindest einem Kontaktelement (3), wobei der Grundkörper (2) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und das zumindest eine Kontaktelement (3) aufnimmt, wobei das Kontaktelement (3) an zumindest zwei, gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers (2) Kontaktpunkte (3.1) bildet, welche sich außerhalb des Grundkörpers (2) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (1) eine Durchgangsöffnung (6) ausbildet, welche sich durch den Grundkörper (2) des Gleitelements (1) erstreckt, wobei die Durchgangsöffnung (6) zur Aufnahme einer Gewindestange (11) vorgesehen ist, und die Durchgangsöffnung (6) zumindest bereichsweise ein Innengewinde (7) aufweist, und dass das Gleitelement (1) an der Gewindestange (11) durch Drehen der Gewindestange (11) verschiebbar ist.
  2. Gleitelement (1) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (7) in einer Gewindebuchse (4) angeordnet ist, wobei die Gewindebuchse (4) in der Durchgangsöffnung (6) angeordnet ist.
  3. Gleitelement (1) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebuchse (4) an ihrer Außenseite eine Rändelung (4.1) aufweist und dass die Rändelung (4.1) in die Durchgangsöffnung (6) des Grundkörpers (2) eingreift.
  4. Gleitelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) zumindest eine Aufnahme (5) zur Aufnahme des zumindest einen Kontaktelements (3) ausbildet.
  5. Gleitelement (1) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (5) als Schlitz durch den Grundkörper (2) ausgebildet ist.
  6. Gleitelement (1) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahme (5) ein Rastbereich (2.1) zur Verrastung des Kontaktelements (3) in der Aufnahme (5) ausgebildet ist.
  7. Gleitelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (3) zumindest zwei Federarme (3.2) ausbildet, wobei an den freien Enden der Federarme (3.2) jeweils einer der zumindest zwei Kontaktpunkte (3.1) angeordnet ist.
  8. Gleitelement (1) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (3.2) in etwa S-förmig ausgebildet sind.
  9. Gleitelement (1) nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (3) zwei Kontaktschenkel (3.3) ausbildet, wobei jedem der zwei Kontaktschenkel (3.3) ein Federarm (3.2) angeformt ist.
  10. Gleitelement (1) nach den Ansprüchen 9 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das die zwei Kontaktschenkel (3.3) den Rastbereich (2.1) im Grundkörper (2) umgreifen.
  11. Gleitelement (1) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Kontaktschenkel (3.3) eine Befestigungsnase (3.4) ausgebildet ist, wobei die Befestigungsnasen (3.4) eine Sicherung des Kontaktelements (3) am Rastbereich (2.1) ermöglichen.
  12. Gleitelement (1) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (3) als ein gestanztes, flaches Blechteil ausgebildet ist.
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