Elektrische Verteilereinrichtung und Verfahren zur Montage selbiger
Die Erfindung betrifft eine elektrische Verteilereinrich- tung, insbesondere ein Verteilerstück, zum Anschluss an
Schirmungseinrichtungen aufweisende Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen, wobei die Verteilereinrichtung ein leitfähiges Gehäuse zur Bildung einer Schirmung und mindes¬ tens einen im Gehäuse angeordneten Leiterbahnenträger zum Verschalten der unterschiedlichen Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen aufweist.
Zur Übertragung von elektrischen Signalen oder auch von elektrischer Leistung von einer Maschine oder Anlage zu mehreren anderen Maschinen oder Anlagen existieren Verteilersysteme. Diese Verteilersysteme bestehen z. B. aus einer als Verteilerstück ausgebildeten elektrischen Verteilereinrichtung zum Anschluss an als Steckanschlüsse oder Leitun¬ gen ausgebildeten Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtun- gen. Das Verteilerstück ist dabei zum Beispiel als T-Stück oder als H-Stück ausgebildet. Für die elektrische
Verschaltung der einzelnen Leitungselemente der unterschiedlichen Steckanschlüsse weist das Verteilerstück z. B. einen als starre oder flexible Leiterplatte ausgebildeten Leiterbahnenträger im Gehäuseinneren auf. Bei einer derartigen Anordnung kann eine Umspritzung mit Kunststoff dafür sorgen, dass das Verteilerstück dicht gegen Partikel und Flüssigkeiten ist (Schutzart IP 67) . Die Leiterplatte wird durch ein ein- oder mehrteiliges Gehäuse bzw. Innengehäuse für den Umspritzungsprozess in Position gehalten.
Zur Vermeidung von elektrischen und magnetischen Störeinflüssen ist das Verteilerstück mit einer elektrisch leitenden Schirmung versehen. Um eine derartige EMV-Schirmung (EMV: Elektromagnetische Verträglichkeit) zu etablieren,
gibt es verschiedene Ansätze. Eine gängige Möglichkeit ist es, dass die als Schirmhülsen ausgebildeten Schirmungseinrichtungen von Steckanschlüssen mit auf die Leiterplatte gelötet werden und somit die Anbindung der Schirmung über die Leiterplatte erfolgt. Weiterhin gibt es leitfähige Me¬ tallgehäuse, die mit einem einseitig leitfähigen beschich¬ teten Kunststoffdeckel versehen sind und anschließend mit Vergussmasse aufgefüllt werden. Auch eine Doppelumspritzung ist bekannt, die einen isolierenden Kern und eine äußere Umspritzung durch einen leitfähig gemachten Kunststoff um- fasst .
Die Patentschrift US 5,906,513 zeigt ein geschirmtes T- Stück zum Anschluss an drei einen jeweiligen Satz Leitungs- elemente und je eine Schirmhülse aufweisenden Steckan¬ schlüssen, mit einem leitfähigem Gehäuse zur Bildung einer Schirmung des T-Stücks und mit einer im Gehäuse angeordne¬ ten starren Leiterplatte zum Verschalten der Leitungselemente der unterschiedlichen Steckanschlüsse mit einander, wobei eine der Schirmhülsen den Leiterbahnenträger elektrisch kontaktiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Verteilereinrichtung und ein Verfahren zur Montage selbiger anzugeben, die eine sichere Kontaktierung des die Schirmung bildenden Gehäuses mit den Schirmungseinrichtungen der Lei- tungs- und/oder Anschlusseinrichtungen bei einfacher Montage gewährleisten. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausge¬ staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .
Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Verteilereinrichtung ist vorgesehen, dass die Schirmungseinrichtungen über den Leiterbahnenträger mit mindestens einem darauf
befestigbaren Kontaktelement leitend verbindbar sind und das Gehäuse leitfähige Gehäuseteile aufweist, wobei mindes¬ tens einer der Gehäuseteile mindestens eine Struktur mit mindestens einem elastischen Kontaktvorsprung zum elektrischen Kontaktieren des befestigten Kontaktelements und ein anderer der Gehäuseteile mindestens eine Klemmeinrichtung mit zwei Klemmbacken zum Verklemmen des Kontaktvorsprungs mit dem befestigten Kontaktelement beim Zusammensetzen der Gehäuseteile aufweist. Diese elektrische Verteilereinrich¬ tung gewährleistet, dass beim Zusammenbau selbiger durch das Zusammensetzen der beiden elektrisch leitfähigen
Gehäuseteile eine elektrische Kontaktierung der Schirmungs¬ einrichtungen der Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen mit dem die Schirmung der Verteilereinrichtung bildenden leitfähigen Gehäuses sicher erfolgt, wenn ein entsprechendes Kontaktelement eingebaut ist. Ist eine elektrische Kon- taktierung des leitfähigen Gehäuses der Verteilereinrichtung mit den Schirmungseinrichtungen der Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen nicht gewünscht, so wird auf das Kontaktelement verzichtet, so dass der Kontaktvorsprung „ins Leere greift" bzw. die Kontaktvorsprünge „ins Leere greifen" und das leitfähige Gehäuse und die Schirmungsein¬ richtungen - so sie denn nicht über einen anderen Pfad miteinander elektrisch kontaktiert sind - elektrisch voneinander isoliert bleiben. Die Kontaktierung ist somit optional, was ein weiterer Vorteil ist.
Die elektrische Verteilereinrichtung ist bevorzugt ein Verteilerstück, bevorzugt ein T-Stück oder ein H-Stück. Der Leiterbahnenträger kann auch zur Kontaktierung der Kontakt- und/oder Leitungselemente der Leitungs- und/oder Anschluss-
einrichtungen untereinander genutzt werden. Er ist insbesondere als starre oder flexible Leiterplatte ausgebildet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Leiterbahnenträger das Kontaktelement aufweist und die Schirmungseinrichtungen über den Leiterbahnenträger mit dem mindestens einen darauf befestigten Kontaktelement leitend verbunden sind. In die¬ ser Konfiguration mit Kontaktelement ergibt sich somit die sichere Kontaktierung von leitfähigem Gehäuse der Vertei- lereinrichtung und den Schirmungseinrichtungen der entsprechenden Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen.
Mit Vorteil sind zwei parallel angeordnete Leiterbahnenträ¬ ger vorgesehen, zwischen denen das Kontaktelement angeord- net ist und wobei das Kontaktelement diese miteinander ver¬ bindet .
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gehäuseteile zur Bildung des leitfähi- gen Gehäuses als zwei Gehäusehälften, insbesondere
Gehäusehalbschalen, ausgebildet sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird das leitfähige Gehäuse bzw. der leitfä¬ hige Teil eines Gesamtgehäuses durch die beiden
Gehäusehälften gebildet. Dies schließt somit nicht aus, dass weitere, insbesondere nicht leitfähige Gehäuseteile vorhanden sind. Die leitfähigen Gehäuseteile bestehen bevorzugt aus Metall.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin- dung ist vorgesehen, dass der Kontaktvorsprung und/oder mindestens eine der Klemmbacken eine Auflaufschräge für das Verklemmen des Kontaktvorsprungs mit dem Kontaktelement aufweist. Die Auflaufschräge ermöglicht es, den Anpress¬ druck der Klemmbacken beim zusammensetzen zu variieren.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Struktur eine im We¬ sentlichen U-förmige Struktur mit zwei als elastische
Schenkel der U-Form ausgebildeten Kontaktvorsprüngen zum Umgreifen bzw. „Einfangen" des Kontaktelements ist und die Klemmbacken als Klemmbacken zum beidseitigen Verklemmen der Schenkel mit dem Kontaktelement beim Zusammensetzen der Gehäuseteile ausgebildet ist. Handelt es sich bei den
Gehäuseteilen um Gehäusehälften bzw. Gehäusehalbschalen, so umgreift die U-förmige Struktur von einer Seite das an dem Leiterbahnenträger befestigte und kontaktierte Kontaktele¬ ment. Wird anschließend die zweite Gehäusehälfte aufge¬ setzt, so umgreift deren Klemmeinrichtung mit den beiden Klemmbacken von der anderen Seite die Endbereiche der U- förmigen Struktur. Beim Zusammensetzen der beiden
Gehäusehälften verklemmen nun die Klemmbacken die beiden
Schenkel mit dem Kontaktelement. Da sowohl die Struktur als auch die Klemmbacken elektrisch leitfähig sind, werden beide Gehäuseteile elektrisch kontaktiert. Ist mindestens eine Auflaufschräge vorgesehen, so erhöht sich der Druck beim „Schließen" der beiden Gehäusehälften.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kontaktelement in den Leiterbahnenträ ger eingepresst ist. Ist das Kontaktelement ein zylindri¬ scher Kontaktstift, so wird dieser Kontaktstift zur Kontak tierung innerhalb des Leiterbahnenträgers in eine
Durchkontaktierung (via) eingepresst. Bevorzugt ist das Kontaktelement als zylindrischer Kontaktstift ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung ist vorgesehen, dass die Verteilereinrichtung mindestens eine Führungseinrichtung zur Führung der Gehäuseteile beim Zusammensetzen aufweist. Diese Führungseinrichtung kann z. B ein Führungsstift sein.
Mit Vorteil sind zwei, insbesondere symmetrisch am mindes¬ tens einen Leiterbahnenträger befestigte und kontaktierte Kontaktelemente vorgesehen, wobei ein erstes der Kontakt¬ elemente von einer U-förmigen Struktur der ersten
Gehäusehälfte und das zweite der Kontaktelemente von einer U-förmigen Struktur der zweiten Gehäusehälfte umgriffen wird und eine jeweilige Klemmeinrichtung der jeweils ande¬ ren Gehäusehälfte die Schenkel der U-Form der je einen Gehäusehälfte mit dem zugeordneten Kontaktelement ver- klemmt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das elektrisch leitfähige Gehäuse Durchbrüche zum Umspritzen des Leiterbahnenträgers im Inneren des Gehäuses nach dem Zusammensetzen der
Gehäuseteile aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Leiterbahnenträger weiterhin Hülsen zur zentrierenden Führung der Leitungselemente der Steckan- Schlüsse aufweist. Diese Hülsen sind bevorzugt in den Leit¬ erbahnenträger, insbesondere Durchkontaktierungen des Leiterbahnenträgers, eingepresst.
Weist das Gehäuse entsprechende Durchbrüche auf, so kann der/die sich im Innenraum des Gehäuses befindenden Leiterbahnenträger anschließend mit elektrisch isolierendem Material umspritzt werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Leiterbahnenträger im Innenraum des Gehäuses mit elektrisch isolierendem Material umspritzt ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Montage einer elektrischen Verteilereinrichtung, insbesondere eines Verteilerstücks, zum Anschluss an Leitungs- und/oder An- Schlusseinrichtungen mit Schirmungseinrichtungen. Die Ver-
teilereinrichtung weist ein leitfähiges Gehäuse mit leitfä¬ higen Gehäuseteilen zur Bildung einer Schirmung der Verteilereinrichtung und mindestens einen im Gehäuse angeordneten Leiterbahnenträger zum Verschalten der Leitungselemente der unterschiedlichen Steckanschlüsse miteinander auf. Die Schirmungseinrichtungen sind über den Leiterbahnenträger mit mindestens einem darauf befestigten Kontaktelement lei¬ tend verbunden. Mindestens einer der Gehäuseteile weist mindestens eine Struktur mit mindestens einem elastischen Kontaktvorsprung zum elektrischen Kontaktieren des Kontaktelements und ein anderer der Gehäuseteile mindestens eine Klemmeinrichtung mit zwei Klemmbacken auf, die beim Zusammensetzen der Gehäuseteile den Kontaktvorsprung mit dem Kontaktelement verklemmt und dabei elektrisch kontaktiert. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klemmeinrichtung den Kontaktvorsprung mittels einer Auflaufschräge mit dem Kontaktelement ver¬ klemmt .
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Leiterbahnenträger anschließend im Innern des 1eitfähigen Gehäuses durch min- destens einen Durchbruch im Gehäuse mit elektrisch isolie- rendem Material umspritzt wird . Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die an¬ liegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
eine perspektivische Darstellung einer als Ii- Stück ausgebildeten Verteilereinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht des in Fig. 1 ge¬ zeigten H-Stücks,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des quer ge¬ schnittenen H-Stücks der Fig. 1, wobei eine
Gehäusehälfte angehoben ist, und
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der anderen
Hälfte des quer geschnittenen H-Stücks der Fig. 1 bis 3 mit zusammengesetzten Gehäusehälften.
Die Figur 1 zeigt eine als Verteilerstück, genauer als Ii- Stück, ausgebildete Verteilereinrichtung 10 mit vier Lei- tungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12. Jede der Lei- tungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 ist als Steckan- schluss 14 ausgebildet und weist einen in einem
Steckereinsatz geführten Satz Leitungselemente 16 auf. Weiterhin weist jede der Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 eine als Schirmhülse ausgebildete Schirmungsein¬ richtung 18 auf. Zwischen den Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 befindet sich innerhalb eines Gehäuses 20 der Verteilereinrichtung (10) ein von diesem Gehäuse 20 und den Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 eingehaus- ter Innenraum 22 der Verteilereinrichtung 10. Auf jeder der Seiten der als H-Stück ausgebildeten Verteilereinrichtung 10 ist ein Steckanschluss-Paar mit je zwei parallel zuei¬ nander ausgerichteten Steckanschlüssen 14 angeordnet. Jeder der Steckanschlüsse 14 eines der beiden Steckanschluss- Paare ist dabei koaxial zu einem entsprechenden Steckan- schluss 14 des anderen Steckanschluss-Paares auf der gegen¬ überliegenden Seite der Verteilereinrichtung 10 angeordnet. Durch diese Anordnung und den sich über die volle Breite der Seite erstreckenden Innenraum 22 der Verteilereinrichtung 10 ergibt sich die charakteristische H-Form des H- Stücks .
Im Mittelteil 24 mit Innenraum 22 der Verteilereinrichtung 10 sind zwei parallel zueinander angeordnete und sich über die Breite erstreckende Leiterbahnenträger 26, 28 angeord- net. Diese sind beide als starre Leiterplatten ausgebildet. Der eine der Leiterbahnenträger 26 ist dem einen Steckan- schluss-Paar, der andere der Leiterbahnenträger dem anderen Steckanschlusspaar zugeordnet. In jeden der Leiterbahnenträger 26, 28 sind Stifte und/oder Hülsen 30 zur Kontaktie- rung des jeweiligen Leiterbahnenträgers 26, 28 mit den zu¬ geordneten Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 bzw. der beiden Leiterbahnträger 26, 28 untereinander ein- gepresst . Die Fig. 2 zeigt die entsprechende Situation in einer ge¬ schnittenen Seitendarstellung. Der Teil der Hülsen 30, die der Kontaktierung der Leitungselementesätze 16 der einzel¬ nen Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 dienen, sind dazu mit den einzelnen Leitungselementen verbunden. Die Leiterbahnenträger 26, 28 weisen Leiterbahnen (hier nicht gezeigt) zum Verschalten der Leitungselementesätze 16 der unterschiedlichen Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtungen 12 miteinander auf. Das Gehäuse 20 wird von zwei als Gehäusehälften 32, 34 aus¬ gebildeten Gehäuseteilen 36, 38 gebildet. Die beiden
Gehäusehälften 32, 34 sind als Gehäusehalbschalen ausgebildet, die den Innenraum 22 mit den Leiterbahnenträgern 26, 28 im zusammengesetzten Zustand vollumfänglich (360°) über- greifen. Die Verteilereinrichtung 10 weist weiterhin zwei, die beiden Leiterbahnenträger 26, 28 miteinander starr verbindende und dabei elektrisch kontaktierende Kontaktelemen¬ te 40, 42 auf. Beide Kontaktelemente 40, 42 sind als mit ihren jeweiligen Endbereichen in den einen Leiterbahnenträ-
ger 26 sowie in den anderen Leiterbahnenträger 28 einge- presste zylindrische Kontaktstifte 44, 45 ausgebildet.
Jede der Gehäusehälften 32, 34 weist auf ihrer jeweiligen Innenseite eine Struktur 46, 48 auf, wobei jede der Struk¬ turen 46, 48 zwei Kontaktvorsprünge 50, 52 besitzt. Jede der Strukturen 46, 48 ist dabei als eine U-förmige Struktur mit als elastische Schenkel der U-Form ausgebildeten Kontaktvorsprüngen 50, 52 ausgebildet.
Weiterhin weist jede der Gehäusehälften 32, 34 eine Klemmeinrichtung 54, 56 mit je zwei beabstandet zueinander ange¬ ordneten Klemmbacken 58, 60 auf. Der entsprechende Abstand A zwischen den Innenschenkeln der Klemmbacken 58, 60 ent- spricht in etwa dem Außenabstand der beiden als elastische Schenkel ausgebildeten Kontaktvorsprünge 50, 52 der Struk¬ tur 46, 48 der jeweils anderen Gehäusehälften 32, 34. Jede der Klemmbacken 58, 60 weist auf ihrer Innenseite eine Auf¬ laufschräge 62, 64 auf, so dass der Abstand der Klemmbacken am Grund der jeweiligen Klemmeinrichtung 54, 56 kleiner ist als der Abstand zwischen den Endbereichen der Klemmbacken 58, 60.
Jede der Gehäusehälften 32, 34 weist weiterhin eine Füh- rungseinrichtung 66, 68 zur Führung der Gehäuseteile beim Zusammensetzen auf.
Es ergibt sich folgende Funktion: Sind die Leitungs¬ und/oder Anschlusseinrichtungen 12 an den jeweiligen Leit- erbahnenträgern 26, 28 angeschlossen und diese über die als Kontaktstifte 44, 45 ausgebildeten Kontaktelemente 40, 42 miteinander kontaktiert, so werden die Leiterbahnenträger 26, 28 in eine der Gehäusehälften 32, 34 eingelegt. Dabei übergreift die im Wesentlichen U-förmige Struktur 46 der einen Gehäusehälfte 32 das eine Kontaktelement 40, so dass
dieses mit einem seiner Abschnitte zwischen den als elasti¬ schen Schenkel ausgebildeten Kontaktvorsprüngen 50, 52 angeordnet ist. Das zweite Kontaktelement 42 befindet sich dabei im Bereich der Klemmeinrichtung 58 der ersten
Gehäusehälfte 32.
Fig. 3 zeigt die entsprechende Situation. Wird die zweite Gehäusehälfte 34 aufgesetzt, also die beiden Gehäuseteile zusammengesetzt, so übergreift die Klemmeinrichtung 56 der zweiten Gehäusehälfte 34 die Enden der Kontaktvorsprünge
50, 52 der U-förmigen Struktur 46 der ersten Gehäusehälfte 32 und verklemmt dabei durch den beim Zusammensetzen mittels der Auflaufschrägen 62, 64 sich erhöhenden Druck die entsprechenden Kontaktvorsprünge 50, 52 der Struktur 46 mit dem ersten Kontaktelement 40.
Gleiches geschieht auch mit dem zweiten Kontaktelement 42. Hier übergreifen die Klemmbacken 58, 60 der Klemmeinrichtung 54 der ersten Gehäusehälfte 32 die Enden der Kontakt- vorsprünge 50, 52 der zweiten Struktur 48 der zweiten
Gehäusehälfte 34 und verklemmen durch den mit dem Zusammensetzen zunehmenden Druck durch die Auflaufschrägen 62, 64 die elastischen Kontaktvorsprünge 50, 52 mit dem Kontakt¬ element 42. Die entsprechende Situation ist mit Blick auf die andere Seite der Verteilereinrichtung 10 in Fig. 4 abgebildet .
Bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Verteilereinrichtung 10 wird somit das elektrisch leitende Gehäuse 20, be- stehend aus den in Gehäusehälften 32, 34 einfach und sicher für die Leiterbahnenträger 26, 28 mit den Schirmungseinrichtungen der Steckanschlüsse 12 verbunden. Durch das Verklemmen von Kontaktvorsprüngen 50, 52 und Kontaktelementen 40, 42 werden beide Gehäusehälften 32, 34 sicher kontak- tiert.
Mindestens einer der Gehäuseteile 36, 38, also der
Gehäusehälften 32, 34, weist einen Durchbruch auf, durch den die Leiterbahnenträger 26, 28 im Innenraum 22 der Verteilereinrichtung 10 nach dem Zusammensetzen der
Gehäuseteile 36, 38 mit elektrisch isolierendem Material umspritzt werden.
Durch die beiden leitfähigen Gehäusehälften 32, 34, die gleich ausgebildet sein können, wird somit eine EMV- Abschirmung realisiert. Diese Abschirmung der Verteilereinrichtung 10 lässt sich sowohl mit Steckanschlüssen als auch mit geschirmten Leitungen kombinieren. Die Verschaltung im Innern der Verteilereinrichtung 10 ist dabei vollumfänglich gekapselt. Somit kann die Schirmung wahlweise in die
Verschaltung integriert werden.
Bezugs zeichenliste
Verteilereinrichtung 10
Leitungs- und/oder Anschlusseinrichtung 12
Steckanschluss 14
Satz an Leitungselementen 16
Schirmungseinrichtung 18
Gehäuse 20
Innenraum 22
Mittelteil 24
Leiterbahnenträger 26
Leiterbahnenträger 28
Hülse 30
Gehäusehälfte 32
Gehäusehälfte 34
Gehäuseteil 36
Gehäuseteil 38
Kontaktelernent 40
Kontaktelernent 42
Kontaktstift 44
Kontaktstift 45
Struktur 46
Struktur 48
Kontakt orsprung 50
Kontakt orsprung 52
Klemmeinrichtung 54
Klemmeinrichtung 56
Klemmbacke 58
Klemmbacke 60
Auflaufschräge 62
Auflaufschräge 64
Führungseinrichtung 66
Führungseinrichtung 68