Adapter zur Montage von als Steckmodule ausgeführten ein- oder mehrpoligen Überspannungsschutzgeräten sowie Verwendung eines derartigen Adapters
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Adapter zur Montage von als Steckmodule ausgeführten, ein- oder mehrpoligen Überspannungsschutzgeräten auf einem Verdrahtungsträger, wobei der Adapter einen Sockel und mindestens eine, nach oben offene und durch Seitenwände begrenzte Ka mmer aufweist, von deren Unterseite sich mehrere Montagefortsätze erstrecken, welche jeweils eine Kontur aufweisen, die im Wesentlichen entsprechenden Öffnungen im Verdrahtungsträger komplementär ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines derartigen Adapters zur lötfreien Montage und stoßstromfesten Verbindung von Steckmodulen auf bzw. mit Verdrahtungsträgern, insbesondere Leiterplatten, hier wiederum
insbesondere mehrlagige, durchkontaktierte Leiterplatten .
Aus der CH 439 462 ist ein Adapter für knopfförmige Überspannungsabieiter zum Einsetzen in Fassungen mit federnden Kontaktelementen bekannt. Die dortigen Adapter sind als Fassungen zu verstehen, in die Überspannungsabieiter ei ngesetzt werden sollen . Konkret weist der vorbekannte Adapter zwei den elektrisch leitenden Fassungsteilen zugewandte, U-förmig ausgebildete, gleichartige Schienen auf, zwischen denen der Ableiter durch Anheben einer zwischen den Schienen befindlichen Blattfeder einsetzbar ist.
Darüber hinaus sind zwei g leiche, aus Isolierstoff bestehende Gehäusehälften vorhanden . Durch Zapfen und Durchbruch an der jeweiligen Gehäusehälfte können die beiden Hälften, um 180° versetzt, zusammengefügt werden . Ein solcher Adapter kann dann mit einem Verdrahtungsträger verbunden werden.
Die DE 41 11 025 AI zeigt eine Vorrichtung zum Befestigen von Reiheneinbaugeräten in Schalttafeln. Dabei soll die Befestigung auch ohne bekannte Mittel zur H utschienenmontage realisierbar sein . Die Vorrichtung besteht hierfür aus einer Bodenplatte, zwei Trägerelementen und einer Blende. Die in
eine Frontplatte eingepassten Geräte werden mit den Trägerelementen mittels einer Rastvorrichtung verrastet. Die beiden Trägerelemente sind dann mittels endseitlg angeordneter Auflage- und Rastvorrichtungen kippsicher in die Bodenplatte in Rastaufnahmen fixierbar. Durch die vorgesehenen Rastmittel kann die Vorrichtung ohne Nutzung von Schraubelementen oder dergleichen zusammengebaut werden.
Bekannt ist weiterhin ein Adapter mit Mitteln zur Befestigung auf einer
Tragschiene nach DE 202 16 516 Ul, Dieser Adapter ermöglicht eine
Anpassung von z.B. Schützen oder Leistungsschaltern für eine Montage auf Hutschienen. Dort vorgesehene Rastmittel wirken mit einem Schieber zusammen, wobei ein federnder Rastarm als bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist.
Die gattungsbildende DE 10 2009 004 346 B4 betriff einen Adapter zur
Montage von ein- und mehrpoligen Überspannungsschutzgeräten, selbige ausgeführt als herstellerspezifische Standard-Steckmodule, in Endgeräte, umfassend einen Sockel mit Mitteln zum elektrischen Verbinden der im jeweiligen Sockel aufgenommenen, austauschbaren Standard-Steckmodule mit der Endgeräte-Applikationsschaltung. Die Vorrichtung nach DE 10 2009 004 346 B4 soll es ermöglichen, Standard-Steckmodule ohne irgendwelche
Veränderungen in verschiedene Applikationen einsetzen zu können oder aber auch ohne besondere Anforderungen an den Aufbau oder die Konstruktion des betreffenden Endgeräts zu stellen. Diesbezüglich weist der Adapter einen Sockel mit mindestens zwei, nach oben offene, durch Seitenwände begrenzte Kammern auf, von deren Unterseite sich mindestens ein Montage- und
Justagefortsatz erstreckt. Der entsprechende Montage- und Justagefortsatz weist eine Querschnittsform auf, die zu einer Öffnung im Verdrahtungsträger des Endgeräts im Wesentlichen komplementär Ist.
Ergänzend sind außerhalb des vom jeweiligen Steckmodul besetzbaren
Kammerbereichs Anschlussbereiche herausgeführt, welche eine unmittelbare oder mittelbare elektrische Verbindung zum Verdrahtungsträger der Endgeräte- Applikationsschaltung gestatten.
Die DE 10 2009 004 346 B4 schafft also eine Möglichkeit, die kostengünstige Technik von Reiheneinbaugeräten auch für speziellere Endgeräte-Applikationen zu nutzen.
Nach der DE 10 2009 004 346 B4 ist es jedoch grundsätzlich erforderlich, Anschl ussteile im Bereich des Sockels herauszuführen, die einerseits eine Verbindung zum Steckmodul herstellen und die andererseits den entsprechenden elektrischen Anschluss bzw. die Verbindung hin zur Endgeräte- Applikation sicherstellen . Dabei ist die Verbindung über eine Lötfahne, aber auch über Schrauben oder Stifte ausführbar.
Üblicherweise werden Überspannungsschutzgeräte oder Gerätekombinationen durch eine Lötverbindung mit Verdrahtungsträgern, insbesondere Leiterplatten verbunden. Dies ist erforderlich, um bei hohen Stoßströmen den Kontaktwiderstand gering zu halten und bei auftretenden elektromechanischen Kräften eine Zerstörung der Verbindungen zu verhindern .
Diese bekannten Lötprozesse zum Verbi nden der Überspannungsschutzgeräte mit dem Trägersystem haben den Nachteil, dass die Schutzkombination bereits montageseitig thermisch belastet wird. Darüber hinaus ist der Fertigungsaufwand hoch .
Obwohl lötfreie Steck- oder Rastverbindungen von Leiterplatten mit Kabeln oder Leiterplatten mit sonstigen elektronischen Bauteilen vorbekannt sind, sind derartige Verbindungstechnologien i m Überspannungsschutzbereich problematisch, und zwar bedingt durch die nur sehr geringe Stoßstromtragfähigkeit.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten Adapter zur Montage von als Steckmodule ausgeführten, ein- oder mehrpoligen Überspannungsschutzgeräten auf einem Verdra htungsträger anzugeben, wobei mit Hilfe des Adapters eine lötfreie Montage ohne
elektrische Kontaktierung realisierbar sein soll, sowie weiterhin die
geschaffene mechanische und elektrische Verbindung stoßstromfest ist und daher allen im jeweiligen Belastungsfall auftretenden Kräften widersteht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, den Adapter so auszubilden, dass sich eine Selbstarretierung der gesamten Baueinheit aus Verdrahtungsträger, Adapter und Steckmodul ergibt und Manipulationen an dieser Anordnung weitgehend ausgeschlossen werden können .
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Adapter zur Montage von als Steckmodule ausgeführten, ein- oder mehrpoligen Überspannungsschutzgeräten auf einem Verdrahtungsträger gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind .
Erfindungsgemäß ist darüber hinaus die Verwendung des vorgestellten
Adapters zu r lötfreien Montage und stoßstromfesten Verbindung von
Steckmodulen a uf bzw. mit Verdrahtungsträgern, hier insbesondere
Leiterplatten .
Es wird demnach von einem Adapter zur Montage von als Steckmodule ausgeführten, ein- oder mehrpoligen Überspannungsschutzgeräten auf einem Verdrahtungsträger ausgegangen . Die Steckmodule können hier Standard- Steckmodule des entsprechenden Herstellers sein, die auch in diesbezüglich übliche Basisteile einsetzbar und entsprechend verwendbar sind .
Der erfindungsgemäße Ada pter weist einen Sockel und m indestens eine, nach oben offene u nd durch Seitenwände begrenzte Kammer auf. Die Kammer dient der Aufnahme des jeweiligen Steckmoduls. Von der Unterseite der Kammer erstrecken sich mehrere Montagefortsätze, welche jeweils eine Kontur aufweisen, die im Wesentlichen entsprechenden Öffnungen im Verdrahtungsträger komplementär ist. Auf diese Weise kann der Adapter m it seinen
Montagefortsätzen in die Öffnungen im Verdrahtungsträger eingesteckt werden.
Erfindungsgemäß besitzen die Montagefortsätze eine Hakenform oder eine hakenähnliche Form, um nach Einsetzen des Adapters mit seinen Montagefortsätzen in die Öffnungen im Verdrahtungsträger durch Verschiebung desselben in der Ebene des Verdrahtungsträgers diesen zu untergreifen und zu fixieren.
Weiter sind erfindungsgemäß im Sockel Durchbrüche a usgebildet, deren
Abmessungen das Hindurchführen von Steckanschlüssen des Steckmoduls hin zum Verdrahtungsträger ermöglichen.
Darüber hinaus sind im Verdrahtungsträger metallisierte Ausnehmungen entsprechend der Abmessungen der Steckanschlüsse des Steckmoduls ausgebildet, und zwar derart, dass die Ausnehmungen nach Einsetzen des Adapters und dessen Verschiebung kongruent zu den Durchbrüchen im Sockel befindlich sind . Auf diese Weise kann nach Einsetzen des Steckmoduls eine selbstsichernde Arretierung des Verbunds Adapter, Steckmodul und
Verdrahtungsträger nebst elektrischer Kontaktierung realisiert werden.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Steckanschlüsse des Steckmoduls U- förmig gebogen ausgebildet, wobei sich zwischen den U-Schenkeln ein
Stützelement befindet. Das Stützelement kann ein am Gehäuse des
Steckmoduls angeformter Kunststofffortsatz sein und das Stützelement dient der Stabilisierung der U-förmigen Steckanschl üsse beim Hineindrücken in die entsprechenden Durchkontaktierungsausnehmungen des Verdrahtungsträgers.
Der Querschnitt der Stecka nschlüsse weist bevorzugt eine Rechteckform auf. Die Ausnehm ungen im Verdrahtungsträger besitzen eine komplementäre Gestalt. Die Abstufung der Abmessungen bezüglich Steckanschlüsse und Ausnehmungen im Verdrahtungsträger ist so gewählt, dass ein kraftschlüssiger Sitz mit guter elektrischer Kontaktierung gegeben ist.
Die Ausnehmungen im Verdrahtungsträger sind bevorzugt als elektrische Durch kontaktierungen ausgebildet und stehen mit entsprechenden
Leiterbahnen der Endgeräteschaltung in Verbindung .
Zwischen den Seitenwänden der Kammer und dem Steckmodu l sind an sich bekan nte Rastmittel vorhanden .
Auf dem Verdrahtungsträger u nterhalb des Sockels ist mindestens eine
Verdrahtungsträger- Befestigungsbohrung vorhanden, deren Zugang durch den Adapter nach dessen Montage auf dem Verdrahtungsträger verdeckt ist. Ein Entfernen des Verdrahtungsträgers durch Abschrauben ist durch diese
Maßnahme nicht möglich, zumindest aber erschwert.
Die Rastmittel in den Seitenwänden der Kammer umfassen dort vorgesehene Öffnungen, in welche jeweils eine Rastnase, die seitlich am Steckmodul befindlich ist, eingreift. Die jeweilige Rastnase befindet sich am Ende einer beweglichen Betätigungsfläche und weist eine Einführschrige zum leichteren Hineingleiten in die jeweilige Öffnung der jeweiligen Seitenwand auf.
Die Betätigungsflächen entsprechen denjenigen üblicher Steckmodule, bei denen der Austausch im Fehlerfall durch Betätigung, d .h. Druck auf die Betätigungsfläche möglich ist. Wenn insofern bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform solche Manipulationen ausgeschlossen werden sollen, greift die erfindungsgemäße Lösung, wonach die Seitenwände im gesteckten Zustand und nach erfolgter Verrastung des Steckmoduls die Betätigungsflächen überwiegend oder vollständig bedecken . Damit ist es n icht mehr möglich, durch Druck auf die Betätigungsflächen das Steckmodul zu entfernen .
Selbstverständlich kann - wenn dies gewünscht ist - a uch die Höhe der Seitenwände begrenzt werden, um eine freie Zugänglichkeit zu den
Betätigungsflächen des Steckmoduls zu gewährleisten .
Eine erfindungsgemäße Verwendung des Adapters besteht in der lötfreien Montage und stoßstromfesten Verbindung von Steckmodulen auf bzw. mit Verdrahtungsträgern, hier insbesondere Leiterplatten und wiederum
insbesondere mehrlagigen, durchkontaktierten Leiterplatten.
Die Erfindung soll anhand ei nes Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen :
Fig . 1 eine perspektivische Darstellung der Elemente Verdrahtungsträger,
Adapter und Steckmodul vor der Montage;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung von Adapter und Verdrahtungsträger einschließlich Montagefortsätzen in dem eingesetzten, jedoch noch nicht verriegelten Zustand zwischen Adapter und Verdrahtungsträger;
Fig. 3 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Flg. 2, jedoch mit
Verriegelung zwischen Adapter und Verdrahtungsträger durch entsprechende Verschiebung, wobei die hakenförmigen Montagefortsätze die Verdrahtungsträgerunterseite untergreifen mit dem Ziel der Befestigung des Adapters auf dem Verdrahtungsträger, und
Fig. 4 eine Anordnung ähnlich derjenigen nach den Fig. 2 und 3, jedoch mit eingerastetem Steckmodul, wobei die Steckanschlüsse des Steckmoduls kraftschlüssig in Durch kontaktierungsausnehmungen des Verdrahtungsträgers sitzen und im Ergebnis in Verbindung mit der Verriegelung zwischen den Baugruppen die gewünschte
Stoßstromfestigkeit entsteht.
Der in den Figuren dargestellte Adapter 1 besteht aus einem Sockel 2, welcher eine nach oben offene, durch Seitenwände 3 begrenzte Kammer 4 bildet.
Von der Unterseite 5 des Sockels 2 erstrecken sich mehrere Montagefortsätze 6, die eine Kontur aufweisen, die im Wesentlichen entsprechenden Öffnungen 7 im Verdrahtungsträger 8 komplementär sind.
Die Montagefortsätze 6 besitzen eine Hakenform, wie dies aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist. Diesbezüglich schließt sich an eine sich in Längsrichtung des Adapters 1 orientierte Anformung 61 eine Abwinklung 62 an.
Die Abwinklung 62 weist solche Abmessungen auf, dass durch Verschieben des Adapters in Pfeilrichtung (siehe Fig. 2) der entsprechende Montagefortsatz 6 mit Adapter gegenüber dem Verdrahtungsträger 8 fixiert ist.
Es untergreift also das Teil 62 des Montagefortsatzes 6 die Unterseite des Verdrahtungsträgers 8, um die gewünschte Arretierung zu bewirken.
Im Sockel 2, d.h. im Boden des Sockels 2, befinden sich in den Figuren nicht gezeigte Durchbrüche. Diese sind so ausgebildet, dass deren Abmessungen das Hindurchführen von Steckanschlüssen 9 des Steckmoduls 10 ermöglichen.
Im Verdrahtungsträger 8 sind metallisierte Ausnehmungen 11 entsprechend der Abmessungen der Steckanschlüsse 9 des Steckmoduls 10 ausgebildet
derart, dass die Ausnehmungen 11 nach Einsetzen des Adapters 1 und dessen Verschiebung (siehe Pfeilrichtung nach Flg. 2) kongruent zu den Durchbrüchen im Sockel befindlich sind, so dass nach Einsetzen des Steckmoduls 10 eine selbstsichernde Arretierung des Verbunds Adapter 1, Steckmodul 10 und Verdrahtungsträger 8 nebst elektrischer Kontaktierung gegeben ist.
Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Steckanschl üsse 9 des Steckmoduls 10 U-förmig ausgebildet, wobei sich zwischen den U-Schenkeln ein Stützelement 12 befindet.
Der Querschnitt der Steckanschl üsse 9 besitzt bevorzugt eine Rechteckform, wobei die Ausnehmungen 11 im Verdrahtungsträger 8 ebenfalls eine
komplementäre rechteckförmige Gestalt besitzen.
Die Ausnehmungen 1 1 im Verdrahtungsträger 8 sind als elektrische
Durch kontaktierungen ausgebildet und stehen mit entsprechenden (nicht gezeigten) Leiterbahnen in Verbindung .
Zwischen den Seitenwänden 3 der Kammer 4 und dem Steckmodul 10 sind Rastmittel vorhanden .
Die Rastmittel in den Seitenwänden 3 der Kammer 4 umfassen Öffnungen 13, in welche jeweils eine Rastnase 14 des Steckmoduls 10 eingreift.
Die jeweiligen Rastnasen 14 befinden sich am Ende einer beweglichen
Betätigungsfläche 15.
Wie aus der Fig . 4 ersichtlich ist, bedecken die Seitenwände 3 des Adapters 1 im gesteckten Zustand des Steckmoduls 10 und nach erfolgter Verrastung desselben die Betätigungsfläche 15 nahezu vollständig. Damit ist es ohne Aufwand bzw. ohne Werkzeugeinsatz nicht mehr möglich, die
Betätigungsflächen 15 derart in Richtung Zentrum des Steckmoduls 10 zu bewegen, dass die Rastnasen 14 die Öffnungen 13 freigeben. Es ist also hierdurch das Steckmodul 10 im Sockel 1 und bezüglich des Verdrahtungsträgers gesichert.
Bei den vorstehenden Erläuterungen wurde davon ausgegangen, dass in den Seitenwänden 3 eine jeweilige Öffnung 13 vorhanden ist, die mit einer
Rastnase 14 des Steckmoduls 10 in Wirkverbindung tritt. Selbstverständlich ist hier a uch eine kinematische Umkehr der Ausbildung oder Anordnung
Öffnungen / Rastnase möglich, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
Die Steckanschlüsse 9 können aus Kupfermaterial bestehen, welches
galvanisch mit Nickel überzogen ist. Beispielsweise kön nen hier Blechstreifen in einer Breite von 6 mm und mit einer Dicke von 0, 5 mm zur Anwendung kom men . Die im Verdrahtungsträger 8 realisierte metal lisierte Ausnehmung ist beispielsweise jeweils eine Kontaktöffnung im Maß 9,2 mm x 2,9 mm
entsprechend der vorstehend erläuterten Ausführungsform der Blechstreifen- Steckanschl üsse. Die beschriebene Verriegelung mit Hi lfe der speziellen
Montagefortsätze verhindert ein Lösen der Verbindung bei mechanischer Belastung, so dass insgesamt die erforderlichen Festigkeiten auch unter Stoßstrom bedingungen gegeben sind .