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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anschlussklemme zur Montage an einem
Flächenelement, insbesondere an einer Leiterplatte, sowie
auf ein Anschlusssystem für ein Flächenelement
mit zumindest einer Anschlussklemme.
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Eine
Anschlussklemme dient dem lösbaren Anschluss oder der Verbindung
von Leitern untereinander oder an einer elektronischen Baugruppe.
Die Leiter werden dazu in einen von einem zumindest teilweise metallisch
leitenden Anschlusskörper begrenzten Klemmraum eingeführt
und klemmkontaktiert. Die Anschlussklemme ist beispielsweise als Schraubenklemme,
als Federkraftklemme, als Schneidanschlussklemme oder als Fahrstuhlklemme ausgeführt.
Es ist bekannt, eine Anschlussklemme an einer Leiterplatte leitend
zu befestigen, um die auf der Leiterplatte angeordneten elektronischen
Bauteile mit einem Leiter zu kontaktieren. Hierzu weist die Anschlussklemme
ein Anschlusselement auf, mit dem sie auf die Leiterplatte gelötet
wird.
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Unter
einer Anschlussklemme ist hier auch ein Leiterplatten-Steckverbinder
zu verstehen, der auf ein als Leiterplatte ausgebildetes Flächenelement
montierbar. Dabei wird lediglich der Stecker oder die Buchse des
Leiterplatten-Steckverbinders auf der Leiterplatte befestigt. Im
korrespondierenden Bauteil ist eine Anzahl von Leitern klemmkontaktiert. Für
den Anschluss der klemmkontaktierten Leiter an die elektronischen
Bauteile der Leiterplatte werden der Stecker und die Buchse zusammengesteckt.
Der Leiterplatten-Steckverbinder bildet im somit gleichsam eine
zweiteilige Anschlussklemme.
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In
den vergangenen Jahren hat sich die sogenannte Oberflächenmontagetechnik
(englisch Surface-Mounting-Technology, SMT) zur Bestückung
einer Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen durchgesetzt. Fortan
wird diese Oberflächenmontagetechnik auch als SMT-Verfahren
bezeichnet. Dabei werden die elektronischen Bauteile, z. B. Widerstände oder
Kondensatoren, mittels lötfähiger Anschlussflächen
direkt auf die Leiterplatte gelötet. Für diese
Bauteile hat sich der Begriff „oberflächenmontierbares Bauteil” (englisch
Surface-Mounted-Device, SMD) durchgesetzt. Diese Bauteile werden
daher auch als SMD-Bauteile bezeichnet. Eine bekannte Anschlussklemme
lässt sich nicht ohne weiteres in einem Arbeitsgang mit
den oberflächenmontierbaren Bauteilen auf die Leiterplatte
auflöten. Dies liegt an der im Vergleich zu den oberflächenmontierbaren
Bauteilen größeren Baugröße
und/oder Masse der Anschlussklemme. So können durch die
Baugröße der Anschlussklemme „Schattenbereiche” entstehen,
so dass während der Dauer des Lötvorgangs nicht
genügend Wärmeenergie an ein an der Anschlussklemme
angeordnetes metallisches Anschlusselement gelangen kann. Mit Rücksicht
auf die anderen, wesentlich kleineren und empfindlicheren SMD-Bauteile kann
jedoch nicht so viel Wärmeenergie zugeführt werden,
dass das Anschlusselement der Anschlussklemme die notwendige Löttemperatur
erreicht. Es sind somit zusätzliche Maßnahmen
notwendig, um eine Anschlussklemme in Kombination mit oberflächenmontierbaren
Bauteilen auf eine Leiterplatte zu löten.
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Aus
der
DE 43 29 097 C1 ist
eine elektrische Anschlussklemme zur Leiterplattenmontage bekannt,
die mit einem metallischen federelastischen Anschlussstreifen auf
die Leiterplatte auflötbar ist. Da der Anschlussstreifen
dünn ausgebildet ist, lässt er sich im Rahmen
eines SMT-Verfahrens auf die Leiterplatte auflöten. Dabei
wird die Anschlussklemme auf der Leiterplatte befestigt und kontaktiert
zugleich eine Leiterbahn der Leiterplatte. Nachteilig hierbei ist jedoch,
dass die Befestigung der Anschlussklemme an der Leiterplatte nicht
sonderlich stabil ausgeführt ist. Es besteht daher immer
die Gefahr, dass die Anschlussklemme abgeschert wird. Dies kann beispielsweise
bei Montagearbeiten an der Baugruppe versehentlich geschehen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Anschlussklemme mechanisch stabil
an einem Flächenelement, insbesondere an eine Leiterplatte,
zu befestigen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, mit der
Anschlussklemme einen dem Flächenelement zugeordneten Leiter
zu kontaktieren.
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Die
erste Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst
durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1. Hierzu ist das Klemmengehäuse
der Anschlussklemme auf dem Flächenelement verschraubbar. Das
Flächenelement muss dabei nicht unbedingt als Leiterplatte
ausgebildet sein. Es kann sich bei dem Flächenelement auch
um eine Stromschiene o. dgl. handeln.
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In
einer vorteilhaften Variante ist dabei ein Gewindebolzen an der
im Montageendzustand dem Flächenelement zugewandten Seite
des Klemmengehäuses angeordnet. Die Verschraubung des Gewindebolzens
am Flächenelement erfolgt mit einer Schraubenmutter. Die
Schraubenmutter weist ein mit dem Gewindebolzen korrespondierendes
Schraubengewinde auf.
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In
einer weiteren zweckmäßigen Variante ist der Gewindebolzen
als Gewindeschaft einer Befestigungsschraube ausgebildet. Das Schraubengewinde ist
an dem Montageendzustand dem Flächenelement zugewandten
Seite des Klemmengehäuses angeordnet. Dazu ist am Klemmengehäuse
beispielsweise ein eine Gewindebohrung mit dem Schraubengewinde
tragendes Element angeordnet.
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Bei
beiden Varianten wird die Anschlussklemme einfach durch Verschrauben
mittels eines Schraubendrehers oder eines Gabelschlüssels
am Flächenelement befestigt.
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Die
zweite Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst
durch eine Anschlussklemme nach einem der Ansprüche 1 bis
4, bei der im Montageendzustand der Anschlussklemme am Flächenelement
durch die Schraubverbindung zwischen dem Klemmengehäuse
und dem Flächenelement ein leitender Kontakt zu einem dem
Flächenelement zugeordneten Leiter hergestellt ist.
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In
einer vorteilhaften Variante durchbricht dabei der Anschlusskörper
der Anschlussklemme das Klemmengehäuse. Im Montageendzustand
liegt der Anschlusskörper an einem unter das Klemmengehäuse
geführten Leiter an. Auf diese Weise ist eine flächige
und daher sichere Kontaktierung erreichbar. Der Leiter ist dabei
insbesondere als Leiterbahn oder als Kontaktfahne ausgeführt.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung sind der Anschlusskörper
und der Leiter über die Schraubverbindung leitend miteinander
verbunden. Hierzu ist insbesondere vorteilhaft der die Schraubverbindung
bereitstellende Gewindebolzen mit dem Anschlusskörper verbunden
und durchgreift eine Ausnehmung im Leiter. Dabei ist die Ausnehmung
im Leiter im Wesentlichen deckungsgleich zur Bohrung im Flächenelement.
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Als
unterstützende Maßnahme zur Verbesserung der Kontaktierung
zwischen Anschlusskörper und Leiter kann die Bohrung in
der Leiterplatte metallisch eingefasst sein.
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In
einer vorteilhaften Variante ist die Anschlussklemme als Leiterplatten-Steckverbinder
ausgeführt.
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Eine
derartige Anschlussklemme lässt sich somit in einfacher
Weise am Flächenelement befestigen. Dabei wird zudem mindestens
ein dem Flächenelement zugeordneter Leiter kontaktiert.
Mittels der Schraubverbindung lässt sich ein leitender
Kontakt zwischen der Anschlussklemme und dem Leiter herstellen,
der nicht von der Qualität einer Lötverbindung abhängt.
Der Leiter wird in immer derselben Weise sicher kontaktiert. Beim
Anschließen eines Kabels an die Anschlussklemme besteht
so nicht das Risiko, dass versehentlich beispielsweise durch ei ne Schraubbewegung
oder dergleichen die Anschlussklemme vom Flächenelement
abgeschert wird.
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Bei
einer als Leiterplatten-Steckverbinder ausgeführten Anschlussklemme
besteht beim Lösen oder Zusammenstecken des Steckers und
der Buchse nicht mehr die Gefahr, dass das an der Leiterplatte befestigte
Bauteil versehentlich abgeschert wird.
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Weiterhin
kann die Anschlussklemme bei jedem beliebigen Fertigungsschritt
ohne Löten am Flächenelement befestigt werden.
Eine auf dem Flächenelement angeordnete elektrische Baugruppe lässt
sich vollständig nach dem SMT-Verfahren fertigen. Derartige
Baugruppen zeichnen sich insbesondere durch eine höhere
Strombelastbarkeit auf.
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Die
Verwendung einer derartigen Anschlussklemme ist nicht auf die Befestigung
an einem als Leiterplatte ausgebildeten Flächenelement
beschränkt. Vielmehr kann das Flächenelement auch nach
Art einer Klemmenaufnahme ausgestaltet sein. Diese Klemmenaufnahme
lässt sich beispielsweise am Ende einer Stromschiene anformen.
Die Stromschiene wird z. B. über als Kontaktbleche oder
Kontaktzungen ausgebildete Leiter kontaktiert.
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Die
Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Anschlusssystem
für ein Flächenelement, insbesondere für
eine Leiterplatte, mit einer mittels ihrem Klemmengehäuse
am Flächenelement verschraubbaren Anschlussklemme. Die
Anschlussklemme ist nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet.
Hierbei sind die für die Anschlussklemme beschriebenen Varianten
mit ihren Vorzügen auf das Anschlusssystem sinngemäß zu übertragen.
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Nachfolgend
werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen die einzelnen
Figuren:
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1 eine
erste Anschlussklemme,
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2 und 3 die
Anschlussklemme aus 1 beim Montieren an einem Flächenelement,
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4 bis 6 die
Anschlussklemme der 1 bis 3 im Montageendzustand
am Flächenelement,
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7 eine
zweite Anschlussklemme,
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8 und 9 die
Anschlussklemme aus 7 beim Montieren an einem Flächenelement,
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10 bis 12 die
Anschlussklemme der 7 bis 9 im Montageendzustand
am Flächenelement,
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13 jeweils
die erste Anschlussklemme der 1 bis 6 und
die zweite Anschlussklemme der 7 bis 12 im
teilmontierten Zustand an einem zweiten Flächenelement,
sowie
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14 die
beiden Anschlussklemmen der 13 im
Montageendzustand an ihrem Flächenelement.
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1 zeigt
drei Anschlussklemmen 1, die in Querrichtung 2 in
einem gemeinsamen Klemmengehäuse 3 nebeneinander
angeordnet sind. Jede Anschlussklemme 1 weist einen metallischen
Anschlusskörper 4 auf. In vertikaler Richtung 5 oberhalb des
Anschlusskörpers 4 ist eine nicht sichtbare Klemmschraube
in einem ebenfalls nicht sichtbaren Schraubenkanal geführt.
Die Klemmschraube ist über eine an der Oberseite des Klemmengehäuses 2 angeformte
Zugangsöffnung 6 mit einem Werkzeug, beispielsweise
einem Schraubendreher, zugänglich. Für die Kontaktierung
wird ein in den FIG nicht dargestellter elektrischer Leiter in den
von den Wandungen des Anschlusskörpers 4 gebildeten
Klemmraum 7 eingeführt. Anschließend
wird die Klemmschraube in den Schraubenkanal hineingeschraubt. Dabei
bewegt sie ein Kontaktblech 8 in vertikaler Richtung 5 nach
unten und klemmkontaktiert den in den Klemmraum 7 eingeführten
Leiter.
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An
der Unterseite eines jeden Anschlusskörpers 4 ist
ein zylinderförmiges Kontaktstück 9 angeformt.
An das Kontaktstück 9 schließt sich in
vertikaler Richtung 5 ein Gewindebolzen 10 an.
Die Unterseite des Kontaktstücks 9, an die sich
der Gewindebolzen 10 anschließt, ist als Kontaktfläche 11 ausgebildet.
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2 und 3 zeigen
die Montage der drei im Klemmengehäuse 3 zusammengefassten
Anschlussklemmen 1 an einem Flächenelement 12.
In das Flächenelement 12, das insbesondere als
Leiterplatte ausgeführt ist, ist in Querrichtung 2 eine
Anzahl von Bohrungen 13 eingebracht. Jede Bohrung 13 ist mit
einer zur Unterseite des Flächenelements 12 durchgängigen
metallischen Einfassung 14 versehen. An der Unterseite
des Flächenelements 12 sind eine Anzahl von in
Längsrichtung 15 verlaufenden Kontaktzungen 16 nebeneinander
angeordnet. Jede Kontaktzunge 16 weist eine zu einer Bohrung 13 im Wesentlichen
deckungsgleiche Ausnehmung 17 auf. Die Kontaktzungen 16 sind
gleichsam dem Flächenelement 12 zugeordnete elektrische
Leiter.
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Für
die Montage werden die drei Gewindebolzen 10 der drei Anschlussklemmen 1 durch
drei Bohrungen 13 des Flächenelements 12 gesteckt.
Dabei durchgreift jeder Gewindebolzen 10 auch zugleich
eine Ausnehmung 17 einer Kontaktzunge 16.
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Die 4 bis 6 zeigen
die drei Anschlussklemmen 1 im Montageendzustand am Flächenelement 12.
Nach dem Durchstecken der Gewindebolzen 10 durch die Bohrungen 13 werden
die Gewindebolzen 10 von der Unterseite des Flächenelements 12 her
mit Schraubenmuttern 18 verschraubt. Auf diese Weise sind
die Anschlussklemmen 1 fest am Flächenelement 12 befestigt.
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Jede
Kontaktfläche 11 einer Anschlussklemme 1 liegt
flächig an einer metallischen Einfassung 14 einer
Bohrung 13 auf. Da die metallische Einfassung 14 in
vertikaler Richtung 5 durchgängig ausgeführt
ist liegt die Unterseite der Einfassung 14 flächig an
der Kontaktzunge 16 an. Auf diese Weise wird die Kontaktzunge 16 kontaktiert.
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Da
der Anschlusskörper 4, das Kontaktstück 9,
die metallische Einfassung 14 und der Gewindebolzen 10 metallisch
leitend ausgeführt sind, ist so in einfacher Weise ein
leitender Kontakt zwischen einer Kontaktzunge 16 und einem
in der Anschlussklemme klemmkontaktierten Leiter hergestellt.
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7 zeigt
drei weitere Anschlussklemmen 1', die ebenfalls in Querrichtung 2 in
einem gemeinsamen Klemmengehäuse 3 angeordnet
sind. Der Unterschied zu den Anschlussklemmen 1 der 1 bis 6 besteht
im zylinderförmigen Kontaktstück 9' an
der Unterseite der Anschlussklemmen 1'. Jedes Kontaktstück 9' weist
eine in vertikaler Richtung 5 verlaufende Gewindebohrung 20 auf,
in die ein Schraubengewinde 19 eingebracht ist.
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Die 8 und 9 zeigen
die Montage der drei im Klemmengehäuse 3 zusammengefassten
Anschlussklemmen 1' auf einem Flächenelement 12, das
identisch zum in den 2 bis 6 gezeigten Flächenelement
ist. Für die Befestigung einer jeden Anschlussklemme 1' am
Flächenelement 12 wird eine Befestigungschraube 21 durch
die Bohrung 13 und damit durch die Ausnehmung 17 in
der Kontaktzunge 16 gesteckt und mit ihrem als Schraubenschaft
ausgebildeten Gewindebolzen 10 mit dem Schraubengewinde 19 verschraubt.
Auf diese Weise sind die Anschlussklemmen 1' am Flächenelement 12 befestigt.
Der Montageendzustand der drei Anschlussklemmen 1' am Flächenelement 12 ist
in den 10 bis 12 gezeigt.
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13 zeigt
in einer gemeinsamen Darstellung die Montage von jeweils drei in
einem gemeinsamen Klemmengehäuse 3 zusammengefassten
Anschlussklemmen 1 bzw. 1' an einem zweiten Flächenelement 22.
Das Flächenelement 22 ist als Klemmenhalterung
ausgebildet und in einem Kunststoffspritzverfahren hergestellt.
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Jedes
Flächenelement 22 weist drei Bohrungen 23 auf.
Für die Montage der Anschlussklemmen 1, 1' wird
jeweils das Klemmengehäuse 3 auf das Flächenelement 22 aufgesetzt.
Dabei durch greifen die zylinderförmigen Kontaktstücke 9, 9' die
Bohrungen 13 im Flächenelement. Auf diese Weise
ist eine bequeme Montage der Anschlussklemmen 1, 1' am Flächenelement 22 möglich,
ohne dass sich die Anschlussklemmen 1, 1' gegenüber
dem Flächenelement 22 verschieben können.
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Anschließend
wird eine leitende Verbindung zwischen einer Anschlussklemme 1, 1' und
einer Kontaktzunge 16 hergestellt. Dies geschieht für
die Anschlussklemmen 1 in der in den 1 bis 6 beschriebenen
Weise. Dazu durchgreift jeder Gewindebolzen 10 eine Ausnehmung 17 in
einer Kontaktzunge 16 und wird mit einer Mutter 18 verschraubt.
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Entsprechend
wird zum Anschluss einer Anschlussklemme 1' eine Schraube 21 durch
die Ausnehmung 17 in der Kontaktzunge 16 gesteckt
und mit der Gewindebohrung 20 des Kontaktstücks 9' verschraubt.
Dies ist in der 14 dargestellt.
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Das
als Klemmenaufnahme ausgebildete Flächenelement 22 kann
an einer elektrischen Baugruppe, an einer Stromschiene o. dgl. angeformt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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