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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung, insbesondere zum elektrischen Verbinden eines Stromversorgungsanschlusses einer elektrischen Vorrichtung mit einer Stromversorgungssteuerung der elektrischen Vorrichtung.
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Eine elektrische Vorrichtung mit hohem Strombedarf, beispielsweise ein Elektromotor, hat in der Regel für jede Stromversorgungsleitung ein mehrteiliges elektrisches Verbindungsystem, das die Stromversorgungsleitung elektrisch mit einer Stromversorgungssteuerung der elektrischen Vorrichtung verbindet. Die Verbindungsysteme umfassen beispielsweise Kabel und Steckerpaare. Ein Steckerpaar besteht aus einem Steckkontakt und einem korrespondierenden Gegensteckkontakt. Beispielsweise besteht das Steckerpaar aus einem Flachsteckkontakt, der durch die Stromversorgungsleitung mit der elektrischen Vorrichtung verbunden ist, und einem korrespondierenden Hülsensteckkontakt, der beispielsweise mit einer Leiterplatte oder einem Stromkabel verbunden ist. Derartige Verbindungsysteme sind vielteilig und benötigen relativ viel Bauraum. Außerdem sind sie häufig nicht mediendicht, beispielsweise nicht dicht für Gase, Flüssigkeiten oder Staub, die in der Umgebung der elektrischen Vorrichtung vorhanden sein können.
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Der Erfindung liegt die Ausgabe zugrunde, eine hinsichtlich des Bauraums und der Mediendichtheit verbesserte Verbindungsanordnung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung umfasst ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement und eine Leiterplatte mit einer durchgehenden Einführungsöffnung, die eine wenigstens teilweise metallisierte Berandung aufweist und in die das Kontaktelement von einer ersten Leiterplattenseite der Leiterplatte einführbar ist, so dass das Kontaktelement kraftschlüssig mit der Leiterplatte verbunden ist und an der Metallisierung der Berandung anliegt. Außerdem umfasst die Verbindungsanordnung eine auf einer der ersten Leiterplattenseite gegenüberliegenden zweiten Leiterplattenseite angeordnete Einführungsöffnungsabdeckung, die die Einführungsöffnung kappenartig verschließt.
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Unter einer durchgehenden Öffnung der Leiterplatte wird eine Öffnung verstanden, die sich von der ersten Leiterplattenseite zu der zweiten Leiterplattenseite erstreckt.
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Die Formulierung, dass die Verbindungsanordnung ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement und eine Leiterplatte mit einer durchgehenden Einführungsöffnung mit den genannten Eigenschaften umfasst, schließt nicht aus, dass die Verbindungsanordnung mehrere Kontaktelemente und eine Leiterplatte mit mehreren Einführungsöffnungen, die jeweils einem Kontaktelement zugeordnet sind, umfasst. Entsprechend kann die Verbindungsanordnung mehrere Einführungsöffnungsabdeckungen umfassen, die jeweils wenigstens eine Einführungsöffnung kappenartig verschließen. Mit anderen Worten ist Anspruch 1 so zu verstehen, dass die Verbindungsanordnung wenigstens ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement und eine Leiterplatte mit wenigstens einer durchgehenden Einführungsöffnung sowie wenigstens eine Einführungsöffnungsabdeckung umfasst, wobei jede Einführungsöffnung eine wenigstens teilweise metallisierte Berandung aufweist, in jede Einführungsöffnung ein Kontaktelement, dem die Einführungsöffnung zugeordnet ist, von einer ersten Leiterplattenseite der Leiterplatte einführbar ist, so dass das Kontaktelement kraftschlüssig mit der Leiterplatte verbunden ist und an der Metallisierung der Berandung anliegt, und jede Einführungsöffnungsabdeckung auf der zweiten Leiterplattenseite angeordnet ist und wenigstens eine Einführungsöffnung kappenartig verschließt.
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Die Verbindungsanordnung ermöglicht eine kraftschlüssige Verbindung eines Kontaktelements mit der Leiterplatte durch Einführen des Kontaktelements in eine Einführungsöffnung der Leiterplatte. Dabei wird gleichzeitig eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktelement und der Metallisierung der Berandung der Einführungsöffnung hergestellt. Insbesondere wird somit eine lotfreie Verbindung des Kontaktelements und der Leiterplatte realisiert und es wird kein leiterplattenseitiges Verbindungselement wie ein Steckkontakt benötigt, um das Kontaktelement mechanisch und elektrisch mit der Leiterplatte zu verbinden. Dadurch werden der Aufwand und der Bauraum zum Verbinden des Kontaktelements und der Leiterplatte vorteilhaft reduziert. Überdies wird eine Mediendichtheit der Verbindung des Kontaktelements und der Leiterplatte durch das Verschließen der Einführungsöffnung mit einer Einführungsöffnungsabdeckung auf der zweiten Leiterplattenseite erreicht. Eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung mit mehreren Kontaktelementen und dazu korrespondierenden Einführungsöffnungen ermöglicht ferner vorteilhaft das Verbinden mehrerer Kontaktelemente mit der Leiterplatte in einem Prozessschritt, indem die Kontaktelemente gleichzeitig in jeweils eine Einführungsöffnung eingeführt werden.
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Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung weist ein Kontaktelement einen verformbaren Klemmabschnitt auf, der beim Einführen des Kontaktelements in eine Einführungsöffnung klemmbar ist. Beispielsweise weist der Klemmabschnitt einen größeren Durchmesser auf als ein vor dem Klemmabschnitt in die Einführungsöffnung einzuführender Endabschnitt des Kontaktelements und der Endabschnitt weist einen kleineren Durchmesser als die Einführungsöffnung auf. Ferner kann der Klemmabschnitt hohl oder geschlitzt und/oder gebogen ausgeführt sein.
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Die Ausführung eines Kontaktelements mit einem derartigen Klemmabschnitt ermöglicht ein kraftschlüssiges Verbinden des Kontaktelements mit der Leiterplatte, bei dem auch Toleranzen der Positionen des Kontaktelements und der korrespondierenden Einführungsöffnung, das heißt kleine fertigungsbedingte Abweichungen dieser Positionen von den Sollpositionen, durch die Verformbarkeit des Klemmabschnitts sowie den kleineren Durchmesser des Endabschnitts ausgeglichen werden können.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung weist die Berandung einer Einführungsöffnung wenigstens eine die Einführungsöffnung verengende Wölbung auf. Durch eine derartige Wölbung kann ein Kontaktbereich zwischen dem Kontaktelement und der Berandung der Einführungsöffnung definiert werden.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung weist eine Einführungsöffnungsabdeckung einen um die Einführungsöffnung herum verlaufenden, mit der Leiterplatte verbundenen Randbereich auf. Der Randbereich ist beispielsweise stoffschlüssig mit der Leiterplatte verbunden. Dies ermöglicht ein mediendichtes Verbinden der Einführungsöffnungsabdeckung mit der Leiterplatte durch ein, insbesondere stoffschlüssiges, Verbinden des Randbereichs mit der Leiterplatte.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung ist eine Einführungsöffnungsabdeckung aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff gefertigt. Beispielsweise ist der Randbereich der Einführungsöffnungsabdeckung im Fall einer aus einem metallischen Werkstoff gefertigten Einführungsöffnungsabdeckung durch Löten oder Kleben und im Fall einer aus einem Kunststoff gefertigten Einführungsöffnungsabdeckung durch Kleben mit der Leiterplatte verbunden.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung weist die Leiterplatte eine in einer Umgebung einer Einführungsöffnung angeordnete durchgehende Spannungsausgleichsöffnung auf. Beispielsweise verschließt die Einführungsöffnungsabdeckung, die die Einführungsöffnung verschließt, auch die Spannungsausgleichsöffnung. Auch hier schließt die Formulierung nicht aus, dass in der Umgebung der Einführungsöffnung mehrere Spannungsausgleichsöffnungen angeordnet sind. Derartige Spannungsausgleichsöffnungen erhöhen vorteilhaft die Elastizität der Leiterplatte im Verbindungsbereich des Kontaktelements mit der Leiterplatte und bewirken eine Kraftentlastung der Leiterplatte in dem Verbindungsbereich.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Verbindungsanordnung eine auf der ersten Leiterplattenseite anordenbare Dichtung auf, die nach dem Einführen eines Kontaktelements in eine Einführungsöffnung einen an die Einführungsöffnung grenzenden Abschnitt des Kontaktelements umschließt und um die Einführungsöffnung herum an der Leiterplatte anliegt. Beispielsweise ist die Dichtung eine elastische Feststoffdichtung, beispielsweise eine Gummidichtung, oder aus einem aushärtenden Klebstoff gefertigt. Durch eine derartige Dichtung kann vorteilhaft eine Mediendichtheit der Verbindung des Kontaktelements mit der Leiterplatte auch auf der ersten Leiterplattenseite erreicht werden.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Kontaktelement elektrisch mit einem Stromversorgungsanschluss einer elektrischen Vorrichtung verbindbar oder verbunden und die Leiterplatte weist eine Leiterbahn auf, durch die die Metallisierung der Berandung der dem Kontaktelement zugeordneten Einführungsöffnung elektrisch mit einer Stromversorgungssteuerung der elektrischen Vorrichtung verbindbar oder verbunden ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die elektrische Verbindung der Stromversorgungsanschlüsse einer elektrischen Vorrichtung mit einer Stromversorgungssteuerung der elektrischen Vorrichtung durch eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
- 1 eine erste Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Verbindungsanordnung,
- 2 eine zweite Schnittdarstelung der in 1 gezeigten Verbindungsanordnung,
- 3 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Verbindungsanordnung,
- 4 eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Verbindungsanordnung,
- 5 eine Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Verbindungsanordnung,
- 6 eine Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels einer Verbindungsanordnung,
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Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 (1) und 2 (2) zeigen zwei Schnittdarstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 1 mit verschiedenen Schnittebenen. Die Verbindungsanordnung 1 umfasst zwei elektrisch leitfähige Kontaktelemente 10, eine Leiterplatte 20, zwei Einführungsöffnungsabdeckungen 30 und zwei Dichtungen 40.
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Die Leiterplatte 20 weist für jedes Kontaktelement 10 eine dem Kontaktelement 10 zugeordnete durchgehende Einführungsöffnung 21 auf. Jede Einführungsöffnung 21 weist eine metallisierte Berandung auf. In jede Einführungsöffnung 21 ist das Kontaktelement 10, dem die Einführungsöffnung 21 zugeordnet ist, von einer ersten Leiterplattenseite 22 der Leiterplatte 20 einführbar, so dass das Kontaktelement 10 kraftschlüssig mit der Leiterplatte 20 verbunden ist und an der Metallisierung 23 der Berandung anliegt. Die Einführungsöffnungen 21 sind bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils oval ausgeführt.
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Jedes Kontaktelement 10 weist einen verformbaren Klemmabschnitt 11 auf, der beim Einführen des Kontaktelements 10 in die ihm zugeordnete Einführungsöffnung 21 klemmbar ist. Der Klemmabschnitt 11 weist einen größeren Durchmesser auf als ein vor dem Klemmabschnitt 11 in die Einführungsöffnung 21 einzuführender Endabschnitt 12 des Kontaktelements 10. Der Endabschnitt 12 jedes Kontaktelements 10 weist einen kleineren Durchmesser als die dem Kontaktelement 10 zugeordnete Einführungsöffnung 21 und einen ovalen Querschnitt auf. Außerdem ist der Klemmabschnitt 11 jedes Kontaktelements 10 geschlitzt ausgeführt, so dass er beim Einführen in die dem Kontaktelement 10 zugeordnete Einführungsöffnung 21 zusammendrückbar und dadurch in die Einführungsöffnung 21 klemmbar ist.
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Jede Einführungsöffnungsabdeckung 30 ist auf einer der ersten Leiterplattenseite 22 gegenüberliegenden zweiten Leiterplattenseite 24 angeordnet und verschließt kappenartig und mediendicht eine Einführungsöffnung 21. Ferner weist jede Einführungsöffnungsabdeckung 30 einen um die von ihr verschlossene Einführungsöffnung 21 herum verlaufenden, mit der Leiterplatte 20 verbundenen Randbereich 31 auf, der stoffschlüssig mit der Leiterplatte 20 verbunden ist. Die Einführungsöffnungsabdeckungen 30 sind beispielsweise jeweils aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff gefertigt. Beispielsweise ist der Randbereich 31 im Fall einer aus einem metallischen Werkstoff gefertigten Einführungsöffnungsabdeckung 30 durch Löten oder Kleben und im Fall einer aus einem Kunststoff gefertigten Einführungsöffnungsabdeckung 30 durch Kleben mit der Leiterplatte 20 verbunden.
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Die Dichtungen 40 sind auf der ersten Leiterplattenseite 22 angeordnet. Die Dichtungen 40 umschließen nach dem Einführen der Kontaktelemente 10 in die Einführungsöffnungen 21 jeweils einen an eine Einführungsöffnung 21 grenzenden Abschnitt eines Kontaktelements 10 und liegen um die Einführungsöffnung 21 herum an der Leiterplatte 20 an. Die Dichtungen 40 sind beispielsweise jeweils eine elastische Feststoffdichtung, beispielsweise eine Gummidichtung, oder aus einem aushärtenden Klebstoff gefertigt.
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3 (3) zeigt eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 1 mit einer Schnittebene, die parallel zur Leiterplatte 20 vor der ersten Leiterplattenseite 22 verläuft. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Einführungsöffnungen 21 im Wesentlichen rechteckig ausgeführt sind und die Klemmabschnitte 11 der Kontaktelemente 10 jeweils einen gebogenen Querschnitt aufweisen. Jeder Klemmabschnitt 11 wird beim Einführen in die ihm zugeordnete Einführungsöffnung 21 verformt und dadurch in die Einführungsöffnung 21 geklemmt. Ferner weist auch dieses Ausführungsbeispiel einer Verbindungsanordnung 1 analog zu dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel für jede Einführungsöffnung 21 eine die Einführungsöffnung 21 auf der zweiten Leiterplattenseite 24 verschließende Einführungsöffnungsabdeckung 30 auf.
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4 (4) zeigt eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 1 mit einer Schnittebene wie in 3. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Leiterplatte 20 in der Umgebung jeder Einführungsöffnung 21 eine schlitzartige durchgehende Spannungsausgleichsöffnung 25 aufweist. Ferner verschließt die Einführungsöffnungsabdeckung 30, die die jeweilige Einführungsöffnung 21 verschließt, auch die in ihrer Umgebung angeordnete Spannungsausgleichsöffnung 25.
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5 (5) zeigt eine Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 1 mit einer Schnittebene wie in 3. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Berandung jeder Einführungsöffnung 21 vier die Einführungsöffnung 21 verengende Wölbungen 26 aufweist und der Klemmabschnitt 11 jedes Kontaktelements 10 im Wesentlichen rechteckig ausgeführt ist und zwischen die Wölbungen 26 der Berandung der dem Kontaktelement 10 zugeordneten Einführungsöffnung 21 geklemmt wird.
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6 (6) zeigt eine Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 1 mit einer Schnittebene wie in 3. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Leiterplatte 20 in der Umgebung jeder Einführungsöffnung 21 zwei schlitzartige durchgehende Spannungsausgleichsöffnungen 25 aufweist. Ferner verschließt die Einführungsöffnungsabdeckung 30, die die jeweilige Einführungsöffnung 21 verschließt, auch die beiden in ihrer Umgebung angeordneten Spannungsausgleichsöffnungen 25.
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Bei allen in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Kontaktelemente 10 beispielsweise jeweils elektrisch mit einem Stromversorgungsanschluss einer elektrischen Vorrichtung verbindbar oder verbunden und die Leiterplatte 20 weist beispielsweise für jede Einführungsöffnung 21 eine Leiterbahn auf, durch die die Metallisierung 23 der Berandung der Einführungsöffnung 21 elektrisch mit einer Stromversorgungssteuerung der elektrischen Vorrichtung verbindbar oder verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungsanordnung
- 10
- Kontaktelement
- 11
- Klemmabschnitt
- 12
- Endabschnitt
- 20
- Leiterplatte
- 21
- Einführungsöffnung
- 22
- erste Leiterplattenseite
- 23
- Metallisierung
- 24
- zweite Leiterplattenseite
- 25
- Spannungsausgleichsöffnung
- 26
- Wölbung
- 30
- Einführungsöffnungsabdeckung
- 31
- Randbereich
- 40
- Dichtung
