DE102017011113A1

DE102017011113A1 - Elektrisches Verbindungselement mit einer Stromschiene

Info

Publication number: DE102017011113A1
Application number: DE102017011113.8A
Authority: DE
Inventors: Andre Sweha; Stefan Steinkamp
Original assignee: Kostal Kontakt Systeme GmbH
Current assignee: KOSTAL KONTAKT SYSTEME GMBH & CO. KG, DE
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2037-12-01
Also published as: DE102017011113B4

Abstract

Beschrieben wird ein elektrisches Verbindungselement mit einer im Wesentlichen streifenförmigen Stromschiene, die durch Gabelfederkontakte kontaktierbar ist, mit einem Kunststoffkörper, der die Endabschnitte der Stromschiene durch zwei Außenwände einfasst und dabei seitlich an der Stromschiene mehrere Kontaktierungsstellen für Gabelfederkontakte freilässt, wobei die Kontaktierungsstellen durch die Stromschiene übergreifende Trennwände getrennt sind, die einstückig durch den Kunststoffkörper ausgebildet sind, wobei die Außenwände und die Trennwände des Kunststoffkörpers durch eine parallel zu der aufsteckseitigen Schmalseite der Stromschiene und fluchtend zur Ebene der Stromschiene angeordnete Verstärkungsrippe miteinander verbunden sind, wobei die Verstärkungsrippe einstückig mit dem Kunststoffkörper ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Verbindungselement mit einer im Wesentlichen streifenförmigen Stromschiene, die durch Gabelfederkontakte kontaktierbar ist, mit einem Kunststoffkörper, der die Endabschnitte der Stromschiene durch zwei Außenwände einfasst und dabei seitlich an der Stromschiene mehrere Kontaktierungsstellen für Gabelfederkontakte freilässt, wobei die Kontaktierungsstellen durch die Stromschiene übergreifende Trennwände getrennt sind, die einstückig durch den Kunststoffkörper ausgebildet sind.
In elektrischen oder elektronischen Geräten sind als Mittel zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen Gerätekomponenten, wie beispielsweise mehreren Schaltungsträgern, Stromschienen etabliert, die durch Gabelfederkontakte kontaktiert werden. Dabei ist es vorteilhaft, dass an einer Stromschiene mehrere Kontaktierungsstellen vorgesehen werden können, die es ermöglichen, über Gabelfederkontakte entweder mehrere Komponenten an die Stromschiene anzuschließen oder aber auch eine Komponente mehrfach mit der Stromschiene zu verbinden, um die Eigenschaften der elektrischen Verbindung (Stromtragfähigkeit, Übergangswiderstand) und auch der mechanischen Verbindung (Stabilität) zu verbessern. Vorteilhaft ist auch, dass solche Verbindungen bei Bedarf relativ leicht trennbar und auch wiederherstellbar sind.
Elektrische Geräte mit streifenförmigen Stromschienen, die von Gabelfederkontakten kontaktiert werden, sind aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 10 2006 000 958 A1 und DE 10 2006 000 959 A1 bekannt. Die Gabelfederkontakte verbinden hier die Stromschienen mit einer oder mehreren Leiterplatten. Die Stromschienen sind jeweils in einem Gehäuse befestigt, wobei die Stromschienen einstückig angeformte Flachstecker ausbilden, die als Anschlussmittel aus dem Gehäuse herausgeführt sind.
Die 4 und 5 zeigen als weiteren Stand der Technik einen Kunststoffkörper, der zu Halterung einer nicht dargestellten streifenförmigen Stromschiene vorgesehen ist. Der Kunststoffkörper kann innerhalb eines elektrischen oder elektronischen Geräts angeordnet werden und ermöglicht eine stabile Anordnung der Stromschiene, etwa an einem Schaltungsträger.
Durch die ständig fortschreitende Miniaturisierung bei elektrischen und besonders bei elektronischen Geräten steht für solche Verbindungselemente immer weniger Bauraum zur Verfügung. Hierdurch wird es erforderlich, sowohl die metallenen Stromschienen und Gabelfederkontakte als auch die die Stromschienen tragenden Kunststoffkörper immer kleiner und auch schlanker auszuführen.
Hierbei ergibt sich das Problem, dass mit kleinerer Baugröße immer geringere absolute Toleranzen einzuhalten sind. Ein besonderes Problem besteht darin, dass beim Erkalten eines spritzgegossenen Kunststoffkörpers an verschiedenen Stellen ein unterschiedlicher Materialschwund auftreten kann, der zu einem Verzug des Kunststoffkörpers führt. Dies ist in den 4 und 5 für einen Kunststoffkörper nach dem Stand der Technik dargestellt.
Hierdurch ergibt sich ein Zielkonflikt bei der Herstellung eines sowohl schlanken und besonders kleinbauenden als auch zugleich toleranzarmen Kunststoffkörpers zur Halterung einer Stromschiene.
Es stellte sich die Aufgabe, ein gattungsgemäßes elektrisches Verbindungselement zu schaffen, bei dem das vorgenannte Problem gelöst oder zumindest deutlich verringert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Außenwände und die Trennwände des Kunststoffkörpers durch eine parallel zu der aufsteckseitigen Schmalseite der Stromschiene und fluchtend zur Ebene der Stromschiene angeordnete Verstärkungsrippe miteinander verbunden sind, wobei die Verstärkungsrippe einstückig mit dem Kunststoffkörper ausgebildet ist.
Die Verstärkungsrippe aus Kunststoff befindet sich somit in Steckrichtung der Gabelfederkontakte noch vor der Stromschiene. Daher werden die Gabelfederkontakte nun über die Verstärkungsrippe hinweg auf die Stromschiene aufgeschoben.
Das Einbringen eines einzelnen stabilisierenden Kunststoffelements zwischen einander kontaktierende Metallteile ist nach diesseitiger Kenntnis ungewöhnlich, wenn nicht sogar einzigartig. Bei dieser Anwendung ergibt sich so die Möglichkeit, Stromschienenverbinder zu realisieren, welche sehr kleinbauend ausgeführt sein können und somit kostbaren Bauraum sparen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert werden. Es zeigen

1 ein elektrisches Verbindungselement,
2 ein elektrisches Verbindungselement mit angefügten Gabelfederkontakten,
3 ein elektrisches Verbindungselement als Teil eines elektrischen oder elektronischen Geräts,
4 einen Kunststoffkörper nach dem Stand der Technik, und
5 den Kunststoffkörper gemäß der 4 mit einem realistisch berechneten Verzug.

Die 4 und 5 zeigen jeweils einen als Bestandteil eines elektrischen Verbindungselements vorgesehenen Kunststoffkörper 10' nach dem Stand der Technik. Der Kunststoffkörper 10' besteht aus einem thermoplastischen Material, das ist in einem Spritzgießwerkzug einstückig geformt wurde.
Der Kunststoffkörper 10' bildet mehrere zueinander parallele Wände 11', 12', 13', 14', aus, wobei zwei Außenwände 11', 12' hier deutlich höher aufragen als zwei zwischen den Außenwänden 11', 12' angeformte Trennwände 13' 14'. An den Außenwänden 11', 12' ist zur Erhöhung der Steifigkeit zusätzlich jeweils ein Stabilisierungsblock 15', 16' angeformt.
Außenwände 11', 12' und Trennwände 13', 14' sind an ihren Unterseiten mit einer gemeinsamen Grundfläche 17' verbunden. Sowohl in die Außenwände 11', 12' als auch die Trennwände 13', 14' ist ein sich in Längsrichtung des Kunststoffkörpers 10' erstreckender Einschnitt 18' eingebracht. Die Höhe des Einschnitts 18' erstreckt sich fast über die gesamte Höhe der Trennwände 13', 14' und ist zusätzlich längs der Grundfläche 17' geführt. Von der Unterseite der Grundfläche 17' her kann so eine als Flachkontakt ausgeführte (in den 4 und 5 nicht dargestellte) Stromschiene in den Einschnitt 18' eingesetzt werden.
Ein besonderes Problem eines solchen Kunststoffkörpers 10' ist durch die 5 angedeutet. Durch unterschiedliche Materialstärken entlang des Kunststoffkörpers 10' kommt es, bedingt durch Schwindungseffekte nach dem Spritzgießvorgang zu einem Materialverzug. Danach sind insbesondere die Außenwände 11', 12' und Trennwände 13', 14' nicht mehr parallel zueinander ausgerichtet, was das Einsetzen einer Stromschiene in den Kunststoffkörper 10' verhindern oder zumindest sehr erschweren kann. Dieses bedeutet eine erschwerte Montage und eine erhöhte Ausschussrate, bedingt durch den Kunststoffkörper 10', wenn dieser erforderliche Toleranzen nicht einhalten kann oder durch die Montage der Stromschiene zerstört wird.
Die konstruktiv überraschend einfache Lösung des Problems wird durch die 1 verdeutlicht. Die 1 zeigt ein erfindungsgemäß ausgeführtes Verbindungselement mit einem Kunststoffkörper 10, in den bereits eine Stromschiene 20 eingesetzt ist. Im Unterschied zu dem in der 4 dargestellten Kunststoffkörper 10' weist dieser Kunststoffkörper 10 zusätzlich eine mit den Außenwänden 11, 12 und den Trennwänden 13, 14 verbundene Verstärkungsrippe 19 auf, die oberhalb und parallel zur eingesetzten Stromschiene 20 ausgerichtet ist.
Die 2 zeigt das erfindungsgemäß ausgeführte Verbindungselement, an dessen Stromschiene 20 an den Kontaktierungsstellen 24 zwischen den Trennwänden 13, 14 mehrere Gabelfederkontakte 30 angefügt sind. Da die Gabelfederkontakte 30 im Innenbereich ausgeschnitten sind, stört die Verstärkungsrippe 19 im eingebauten Zustand nicht.
Während der Kontaktierung müssen die Gabelfederkontakte 30 über die Verstärkungsrippe 19 geschoben werden. Wie die 2 verdeutlicht, behindert die Verstärkungsrippe 19 auch nicht das Aufschieben der Gabelfederkontakte 30 auf die Stromschiene 20. Ganz im Gegenteil kann bei eng beieinanderstehenden Gabelfederkontaktenden die Verstärkungsrippe 19 das Anfügen der Gabelfederkontakte 30 an die Stromschiene 20 sogar unterstützen, indem die Verstärkungsrippe 19 die Gabelfederkontaktenden des Gabelfederkontakts 30 zunächst öffnet, bevor diese auf die Stromschiene 20 treffen.
Dadurch, dass sich die Gabelfederkontakte 30 über der Verstärkungsrippe 19 aufweiten, wird die Steckkraft des Aufweitens nicht an die Stromschiene 20 und damit auch nicht an Kontaktstellen (etwa Lötstellen) der Stromschiene 20 weitergeleitet, welche die Stromschiene 20 gegebenenfalls mit einem Schaltungsträger ausbildet.
Diese Entkopplung gelingt dadurch, dass sich der Kunststoffkörper 10 etwa auf einem Schaltungsträger 41 abstützt, der in der 3 dargestellt ist. Die 3 verdeutlicht darüber hinaus, wie das elektrische Verbindungselement zwei Schaltungsträger 41, 42 elektrisch miteinander verbinden kann.
In den ersten Schaltungsträger 41 sind hierzu elektrischen Flachstecker 26 (in der 2 erkennbar) eingesetzt und verlötet, während in den zweiten Schaltungsträger 42 Kontaktelemente der Gabelfederkontakte 30 eingesetzt sind, die in der 2 beispielhaft als Einpresskontakte 32 dargestellt sind. Darüber hinaus ist der zweite Schaltungsträger 42 auch mechanisch mit dem Schaltungsträger 41 verbunden. Dies wird durch eine hohe Steifigkeit der stromführenden Kontaktteile ermöglicht. Die Gabelfederkontakte 30 halten über die Einpresskontakte 32 fest mit dem Schaltungsträger 42 zusammen, die Gabelfederkontakte 30 sind über eine hohe Kontaktnormalkraft mit der Stromschiene 20 fest verbunden und diese wiederum durch eine Verlötung in dem Schaltungsträger 41.
Bezugszeichenliste

10, 10': Kunststoffkörper
11, 12, 11', 12': Außenwände
13, 14, 13', 14': Trennwände
15', 16': Stabilisierungsblöcke
17': Grundfläche
18': Einschnitte
19: Verstärkungsrippe
20: Stromschiene
24: Kontaktierungsstellen
26: Flachstecker
30: Gabelfederkontakte
32: Einspresskontakte
41: erster Schaltungsträger
42: zweiter Schaltungsträger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006000958 A1 [0003]
DE 102006000959 A1 [0003]

Claims

Elektrisches Verbindungselement mit einer im Wesentlichen streifenförmigen Stromschiene (20), die durch Gabelfederkontakte (30) kontaktierbar ist, mit einem Kunststoffkörper (10), der die Endabschnitte der Stromschiene (20) durch zwei Außenwände (11, 12) einfasst und dabei seitlich an der Stromschiene (20) mehrere Kontaktierungsstellen (24) für Gabelfederkontakte (30) freilässt, wobei die Kontaktierungsstellen (24) durch die Stromschiene (20) übergreifende Trennwände (13, 14) getrennt sind, die einstückig durch den Kunststoffkörper (10) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwände (11, 12) und die Trennwände (13, 14) des Kunststoffkörpers (10) durch eine parallel zu der aufsteckseitigen Schmalseite der Stromschiene (20) und fluchtend zur Ebene der Stromschiene (20) angeordnete Verstärkungsrippe (19) miteinander verbunden sind, wobei die Verstärkungsrippe (19) einstückig mit dem Kunststoffkörper (10) ausgebildet ist.