DE10347306A1

DE10347306A1 - Schirmanbindung

Info

Publication number: DE10347306A1
Application number: DE10347306A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. Söfker
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2003-10-08
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2023-10-09
Also published as: US20070054549A1; EP1671399A1; US7247052B2; EP1671399B1; WO2005036700A1; DE10347306B4

Abstract

Es handelt sich um eine Schirmanbindung zwischen einer elektrische und/oder elektonische Bauteile aufnehmenden Leiterplatte, die in einem Gehäuse angeordnet ist, und zumindest einer in einer Wand des Gehäuses angeordneten Anschlußbuchse mit einem metallenen, zylindrischen Buchsenmantel, der durch die Gehäusewand hindurchgeführt ist und an der Wandaußenseite eine Aufnahmeeinrichtung für einen Stecker mit einem entsprechenden metallenen Kupplungsteil aufweist, welches mit dem Schirm eines am Stecker anschließenden Kabels elektrisch verbunden ist. Um eine Schirmanbindung zu schaffen, bei der die elektrische Ankopplung des Buchsenmantels der Anschlußbuchse, der mit dem Potential der Abschirmung des anzuschließenden Kabels elektrisch verbunden ist, an die Leiterplatte, über die das Abschirmpotential weiter verteilt wird, beim Fügen des Gehäuses selbsttätig erfolgt, besteht die Schirmanbindung aus einem metallenen, ringförmigen Schirmelement, welches jeweils von der Ringebene weg an der einen Ringseite vorstehende Kontaktpins für die mechanische und elektrische Verbindung mit der Leiterplatte und an der anderen Ringseite vorstehende Federschenkel zur Kontaktierung des Buchsenmantels aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schirmanbindung zwischen einer in einem Gehäuse angeordneten Leiterplatte und zumindest einer in einer Wand des Gehäuses angeordneten Anschlußbuchse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist allgemein bekannt, eine elektrisch leitende Ankopplung der Abschirmung einer elektrischen Leitung an einem mit einem Gehäuse versehenen Gerät zu verbessern und zu vereinfachen. Hierzu beschreibt das Dokument DE 298 05 316 U1 ein winkelförmiges Schirmelement mit einem selbstfedernden Kontakt, welches im Bereich einer Gehäuseeinführung einer mit einer Abschirmung versehenen elektrischen Leitung angeordnet wird, um ohne zusätzlichen zeitlichen Aufwand die Ankopplung der Abschirmung an das Gehäuse vornehmen zu können. Aus dem Dokument DE 197 34 422 A1 gehen Schirmelemente hervor, die an Anschlußvorrichtungen für geschirmte elektrische Leitungen vorgesehen werden und die Form von Schutzkappen oder rechteckigen Gehäusen haben, die auf einen Montagerahmen aufgesteckt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schirmanbin dung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die elektrische Ankopplung des Buchsenmantels der Anschlußbuchse, der mit dem Potential der Abschirmung des anzuschließenden Kabels elektrisch kontaktiert, an die Leiterplatte, über die das Abschirmpotential weiter verteilt wird, beim Fügen des Gehäuses selbstätig erfolgt.

Diese Aufgabe wird bei einer Schirmanbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanpruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße, ringförmige Schirmelement ermöglicht es, die Schirmanbindung der Leiterplatte an den metallenen Buchsenmantel der Anschlußbuchse in besonders einfacher Weise vorzunehmen. Mit seinen Kontaktgliedern wird das Schirmelement auf die betreffende Leiterplatte aufgesteckt, und zwar an derjenigen Stelle, an der die durch das Zentrum der Ringebene des Schirmelementes senkrecht hindurchgehende Achse mit der Achse der zugeordneten Anschlußbuchse in der Geschlossenlage des Gehäuses zusammenfällt. So werden beim Zusammenbau des Gehäuses die darin anzuordnende Leiterplatte einerseits und die die Anschlußbuchse aufnehmende Gehäusewand relativ zueinander so zusammengebracht, daß sich der an der Innenseite der Gehäusewand vorstehende Buchsenmantel der Anschlußbuchse zwischen die Federschenkel des Schirmelementes unter deren Aufweitung selbstätig einführt. Von weiterem Vorteil ist, daß das Schirmelement sich in einfacher Weise herstellen läßt. Beim Ausstanzen aus einem Stahlblech sind nur wenige Biegevorgänge vorzusehen, um die von der Ringebene weg vorstehenden Kontaktglieder und Federschenkel in ihre funktionsgerechte Position zu bringen. So läßt sich auch eine Mehr- oder Vielzahl der Schirmelemente zugleich fertigen, die im Falle des Einzeleinsatzes leicht voneinander zu trennen sind oder als miteinander verbundene Schirmelemente verwendet werden können, um gleichzeitig die Schirmanbindung an mehreren Anschlußbuchsen in der betreffenden Gehäusewand vornehmen zu können, auf deren Anordnung zueinander die Anordnung der miteinander verbundenen Schirmelemente leicht abgestimmt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines ringförmigen Schirmelementes,
2 eine perspektivische Darstellung des Schirmelementes gemäß 1 in auf einer Leiterplatte montierten Anordnung vor dem Zusammenfügen mit der zugehörigen Anschlußbuchse in einer Gehäusewand,
3 eine der 2 entsprechende Darstellung in zusammengefügter Anordnung des Schirmelementes und der Anschlußbuchse,
4 eine der 2 entsprechende Darstellung zweier miteinander verbundener Schirmelemente für zwei nebeneinander angeordnete Anschlußbuchsen vor dem Fügevorgang,
5 die Anordnung der Schirmelemente und Anschlußbuchsen gemäß 4 in zusammengefügter Anordnung und
6 eine perspektivische Darstellung einer Mehrzahl von Schirmelementen in einstückiger, zusammenhängender Anordnung.
Im einzelnden zeigt 1 ein Schirmelement 1, welches mit seinen daran angeordneten Komponenten aus einem flachen Stahlblech ausgestanzt und in der nachstehend erörterten Weise partiell gebogen ist. Das Schirmelement 1 hat die Grundform eines Kreisringes, die durch den kreisförmigen Verlauf von Flachstegen 2 vorgegeben ist. Die Flachstege 2 haben eine Breite, die erheblich größer als ihre Dicke ist, welche von der Dicke des Stahlbleches bestimmt wird, aus dem das Schirmelement 2 ausgestanzt ist. Die Ringabschnitte bildenden Flachstege 2 sind in der Ringebene flachliegend angeordnet.
Die Flachstege 2 weisen jeweils an ihren beiden Enden Kröpfungen 3 auf, die von der Ringmitte weggerichtet sind und an die Abwinklungen 4 anschließen. Die Abwinklungen 4 gehen in Zwischenstege 5 über, die eben sind und die zur Ringebene des Schirmelementes 1 senkrecht stehen. Die Zwischenstege 5 haben einen gewissen Abstand von dieser Ringebene und daran schließen mittig jeweils in Richtung von der Ringebene weg Kontaktglieder 6 in Gestalt von Kontaktpins oder -pads an. Die Kontaktglieder 6 stehen somit an der einen Ringseite des Schirmelementes 1 bezogen auf die Ringebene vor und erstrecken sich in paralleler Richtung zu der senkrecht durch das Zentrum der Ringebene hindurchgehenden Achse.
An der von den Kontaktglieder 6 abliegenden Seite schließen an die Zwischenstege 5 Federschenkel 7 an, deren Länge so bemessen ist, daß sie an der zweiten Ringseite bezogen auf die Ringebene des Schirmelementes 1 vorstehen. In der Ausgangslage sind die Federschenkel 7 leicht nach innen hin in Richtung zu der durch das Zentrum der Ringebene hindurchgehenden Achse geneigt. An den freien Enden weisen die Federschenkel nach außen abgewinkelte Endabschnitte 8 auf, wobei sich im Biegebereich an den Innenseiten der Federschenkel 7 zu den abgewinkelten Endabschnitten 8 hin Kontaktstellen 9 befinden, die für die nachstehend beschriebene elektrische Ankopplung vorgesehen sind.
Insgesamt ist das Schirmelement 1 ein drehsymmetrisches Gebilde bezogen auf die senkrecht durch das Zentrum der Ringebene hindurchgehende Achse. Vorzugsweise hat das Schirmelement 1 drei, vier oder eine noch größere Anzahl abgewinkelter Zwischenstege 5 mit den Kontaktgliedern 6 und den Federschenkeln 7.
Wie 2 veranschaulicht, ist in der Funktionslage das Schirmelement 1 auf eine Leiterplatte 10 aufgesteckt. Das Abschirmungspotential, welches von dem Schirmelement 1 aufgenommen wird, wird von der Leiterplatte 10 in geeigneter Weise verteilt, um eine optimale Abschirmung zu erzielen. Die mechanische Befestigung und elektrische Kontaktierung des Schirmelementes 1 auf der Leiterplatte 10 erfolgt über die Kontaktglieder 6, die zu diesem Zweck als Lötpins ausgebildet sein können. Koaxial zu dem Schirmelement 1 bezogen auf die senkrecht durch die Ringebene des Schirmelementes 1 hindurchgehende Achse ist auf die Leiterplatte 10 ein Kontaktträger 12 einer Anschlußbuchse 11 fest aufgesetzt. Zu der Anschlußbuchse 11 gehört ferner ein metallener Buchsenmantel 15, der hohlzylindrisch ausgeführt ist. Der Buchsenmantel 15 ist fest in einen zylindrischen Ansatz 13 an einer Wand 14 eingesetzt, die zu einem die Leiterplatte 10 aufnehmenden Gehäuse gehört, welches in seiner Gesamtheit in der Zeichnung nicht wiedergegeben ist. Entscheidend ist, daß beim Zusammenbau bzw. Zusammenfügen des Gehäuses die Gehäusewand 14 und die Leiterplatte 10 so zueinander ausgerichtet sind und aufeinander zu bewegt werden können, daß der den Kontaktträger 12 umgebende Buchsenmantel 15 koaxial mit dem Schirmelement 1 ausgerichtet ist und bis zum Kontaktieren mit dem Schirmelement 1 verschoben werden kann.
Der Buchsenmantel 15 der Anschlußbuchse 11 steht an der Innenseite der Gehäusewand 14 vor und hat ein Innenende, welches an seiner Außenseite zu seiner freien Stirnseite hin mit einer Anfasung 16 versehen ist. Beim Fügen der Anschlußbuchse 11 fährt das Innenende des Buchsenmantels 15 zwischen die Federschenkel 7 des Schirmelementes 1 ein, die dadurch aufgeweitet werden. Dementsprechend hat das Innenende des Buchsenmantels 15 einen Außendurchmesser, der größer als der Durchmesser desjenigen Kreises ist, auf dem sich in der Ausgangslage die inneren Kontaktstellen 9 an den Federschenkeln 7 des Schirmelementes 1 befinden. Wie 3 zeigt, ist dadurch eine sichere Kontaktierung der Federschenkel 7 an dem Innenende des Buchsenmantels 15 sichergestellt.
Der Buchsenmantel 15 der Anschlußbuchse 11 hat ein von der Außenseite der Gehäusewand her je nach Anschlußart zugängliches Innengewinde oder Außengewinde zum Ankuppeln eines Steckers, der ein entsprechendes Gewindeteil zur Verschraubung mit dem Buchsenmantel 15 der Anschlußbuchse 11 aufweist. Dieses Gewindeteil des Steckers wiederum ist in üblicher Weise mit dem Schirm einer in einem Kabel geführten elektrischen Leitung verbunden, womit bei an die Anschlußbuchse 11 angesetztem Stecker eine elektrische Ankopplung des Leiterschirms an das Schirmelement 1 besteht.
Die 4 und 5 dienen zum einen der Veranschaulichung je einer Anschlußbuchse 11.1 und einer Anschlußbuchse 11.2, von denen der Buchsenmantel 15 der Anschlußbuchse 11.1 mit einem Außengewinde und der der Anschlußbuchse 11.2 mit einem Innengewinde versehen ist. Weiter machen die 4 und 5 deutlich, daß die den beiden Anschlußbuchsen 11.1 und 11.2 zugeordneten Schirmelemente 1 über Verbindungsstege 17 einander einstückig verbunden sind. So erreicht man eine verbesserte Abschirmung bei mehreren Leitungseingängen in das betreffende Gehäuse und auf die zugehörige Leiterplat te. Grundsätzlich können dann, wenn nur eine Verbindung der Schirmelemente zwischen zwei oder mehreren Anschlußbuchsen 11 erforderlich ist, die Kontaktglieder 6 am Schirmelement 1 ungenutzt bleiben oder sogar weggelassen werden. In diesem Fall werden die Schirmbleche 1 lediglich auf die Buchsenmäntel 15 der Anschlußbuchsen 11 aufgesteckt.
6 zeigt eine Mehrzahl der Schirmelemente 1, welche über die Verbindungsstege 17 einstückig miteinander verbunden sind. In dieser Form ergibt sich eine rationelle Fertigung der Schirmelemente 1, die gegebenenfalls unter Auftrennen der Verbindungsstege 17 vereinzelt werden können. Andererseits können die zusammenhängenden Schirmelemente 1 auch im Verbund zum Einsatz kommen, sofern sie zueinander solche Abstände einnehmen, welche der Anordnung von dementsprechend nebeneinander befindlichen Anschlußbuchsen 11 entspricht. Sowohl bei Einzelverwendung als auch beim Einsatz im Verbund gleichen die Federschenkel 7 der Schirmelemente 1 aufgrund ihrer Elastizität mögliche Toleranzen an den Buchsenmänteln 15 der Anschlußbuchsen 11 oder in der Anordnung mehrerer Anschlußbuchsen 11 zueinander aus.
Die Mehr- oder Vielzahl der Schirmelemente 1 kann in Gestalt eines Rasterfeldes oder -bandes hergestellt werden. Bei dem in 6 dargestellten Beispiel haben die Schirmelemente 1 jeweils vier Flachstege 2, entsprechend sind auch die übrigen Komponenten der Schirmelemente 1 vierfach vorhanden. Die Verbindungsstege 17 schließen in radialer Richtung vorzugsweise mittig an die Flachstege 2 an, je weils zwei benachbarte der Verbindungsstege 17 schließen demnach einen Winkel von 90° miteinander ein. Bei dem Rasterfeld gibt es somit zwei Fluchtrichtungen der Verbindungsstege 17, die ebenfalls einen Winkel von 90° miteinander einschließen. Die jeweils in einer dieser beiden Fluchtrichtungen angeordneten Verbindungsstege 17.1 und 17.2 sind gleich lang ausgeführt, ebenso können auch die in den beiden unterschiedlichen Fluchtrichtungen liegenden Verbindungsstege 17.1 und 17.2 gleich lang oder auch unterschiedlich lang sein. Dies hängt von der Konfiguration der Anschlußbuchsen 11 ab, wie sie an dem Gehäuse des jeweiligen Gerätes, insbesondere einer Sensor-Aktor-Box vorgesehen ist.

Claims

Schirmanbindung zwischen einer elektrische und/oder elektronische Bauteile aufnehmenden Leiterplatte, die in einem Gehäuse angeordnet ist, und zumindest einer in einer Wand des Gehäuses angeordneten Anschlußbuchse mit einem metallenen, zylindrischen Buchsenmantel, der durch die Gehäusewand hindurchgeführt ist und an der Wandaussenseite eine Aufnahmeeinrichtung für einen Stecker mit einem entsprechenden metallenen Kupplungsteil aufweist, welches mit dem Schirm eines am Stecker anschließenden Kabels elektrisch verbunden ist, gekennzeichnet durch ein metallenes, ringförmiges Schirmelement (1), welches jeweils von der Ringebene weg an der einen Ringseite vorstehende Kontaktglieder (6) für die elektrische Kontaktierung mit der Leiterplatte (10) und an der anderen Ringseite vorstehende Federschenkel (7) zur Kontaktierung des Buchsenmantels (15) aufweist.
Schirmanbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schirmelement (1) ein aus einem Stahlblech freigeschnittenes, einstückiges Stanzteil ist.
Schirmanbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehr- oder Vielzahl der Schirmelemente (1) über auftrennbare Verbindungsstege (17) einstückig zusammenhängende, aus dem Stahlblech freigeschnittene Stanzteile sind.
Schirmanbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der zusammenhängenden Schirmelemente (1) in einer Konfiguration miteinander angeordnet sind, die derjenigen einer Mehrzahl von Anschlußbuchsen (11) entspricht, die gemeinsam an der betreffenden Wand (14) des Gehäuses angeordnet sind.
Schirmanbindung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federschenkel (7) des Schirmelementes (1) mit ihren Kontaktstellen (9) auf einem Kreis angeordnet sind, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Buchsenmantels (15) der Anschlußbuchse (11) im Kontaktbereich ist.
Schirmanbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Buchsenmantel (15) der Anschlußbuchse (11) in der Funktionslage koaxial zum Schirmelement (1) zwischen dessen Federschenkeln (7) eingeschoben ist.
Schirmanbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Buchstenteil (15) an seinem Innenende eine dessen Durchmesser zum freien Ende hin verjüngende Anfasung (16) hat.
Schirmanbindung nach einem der Anspüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federschenkel (7) des Schirmelementes (1) an den Kontaktstellen (9) anschließende Endabschnitte (8) haben, die von der Ringmitte weg nach außen hin abgewinkelt sind.
Schirmanbindung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktpins (6) des Schirmelementes (1) senkrecht zur Ringebene des Schirmelementes (1) vorstehen.
Schirmanbindung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schirmelement (1) zwischen den Kontaktpins (6) und/oder den Federschenkeln (7) in der Ringebene flachliegende Flachstege (2) aufweist.
Schirmanbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flachstegen (2) des Schirmelementes (1) sich ein davon abgewinkelter, ebener Zwischensteg (5) befindet, der senkrecht zur Ringebene steht und an den die Kontaktpins (6) und/oder die Federschenkel (7) anschließen.
Schirmanbindung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der in einer Mehr- oder Vielzahl einstückig miteinander verbundenen Schirmelemente (1) die Ver bindungsstege (17) ebenfalls als flache, in der Ringebene flachliegende Stege ausgebildet sind.
Schirmanbindung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Schirmelement (1) drehsymmetrisch bezogen auf die durch das Zentrum der Ringebene senkrecht zu dieser hindurchgehenden Achse ausgebildet ist und zumindest drei Flachstege (2) aufweist, wobei an den dazwischen befindlichen Zwischenstegen (5) jeweils einer der Kontaktpins (6) sowie einer der Federschenkel (7) in entgegengesetzten Richtungen vorstehend angeordnet sind.
Schirmanbindung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander verbundenen Schirmelemente (1) jeweils vier Flachstege (2) haben, an denen mittig jeweils dementsprechend um 90° zueinander versetzt die Verbindungsstege (17) anschließen, wobei die Verbindungsstege (17.1) in der ersten der beiden um 90° zueinander versetzten Fluchtrichtungen miteinander gleich lang und die Verbindungsstege (17.2) in der zweiten der beiden Fluchtrichtungen miteinander gleich lang sind.
Schirmanbindung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Verbindungsstege (17.1) in der ersten Fluchtrichtung und die Längen der Verbindungsstege (17.2) in der zweiten Fluchtrichtung gleich oder unterschiedlich sind.