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Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Kontaktanordnungen, bei denen eine elektrische Leitung im Speziellen deren elektrischer Leiter elektrisch mit einem elektrischen oder elektronischen Bauteil, insbesondere einem Stanzgitter, einer Platine oder einer isolierten Leiterbahn elektrisch zu verbinden ist. Ferner betrifft sie auch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Kontaktanordnung.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, elektrische Bauteile mittels Schneidklemmen zu verbinden. Hierbei werden elektrische Leitungen mit einem Leiter und einer den Leiter umgebenden Isolation einzeln in die Schneidklemme gepresst, wobei die Kontaktschenkel der Schneidklemmen die Isolation durchtrennen und eine elektrische Verbindung mit dem Leiter herstellen. Solche Schneidklemmen kommen beispielsweise in der Netzwerktechnik zum Anschließen von Netzwerkdosen an das Netzwerk oder auch in der internen Verkabelung elektronischer Geräte bzw. Baugruppen bei Verbindungen von elektrischen Leitungen mit Steckverbindungen zum Einsatz. Hierbei werden die Schneidklemmen vielfach als integraler Bestandteil der Steckverbinder und damit des elektrischen oder elektronischen Bauteils ausgestaltet. Daher muss die elektrische Leitung durch ein separates Gehäuseelement gegen ein Lösen aus der Schneidklemme gesichert werden. Darüber hinaus ist die Integration der Schneidklemmen in das elektrische oder elektronische Bauteil mit einem erhöhten Fertigungsaufwand verbunden und schwierig automatisiert zu realisieren.
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Ferner beschreibt die
DE 101 52 006 A1 einen Stator für eine elektrische Maschine. Bei dieser kommt eine Schneidklemme zum Einsatz, die an einem ihrer Enden eine Fahne zum Verbinden mit einem Steckkontakt aufweist. Auf der entgegengesetzten Seite sind die Kontaktschenkel der Schneidklemme mit einer zugehörigen einseitig offenen Aussparung ausgebildet, um mehrere in einem Gehäuse geführte elektrische Leitungen elektrisch zu kontaktieren. Die Schneidklemme wird durch Rasthaken, die sich in dem Gehäuse verkeilen, gehalten. Auch hier sind für die Kontaktierung wenigstens vier Bauteile, das Gehäuse in dem die elektrischen Leitungen geführt sind, die elektrischen Leitungen selbst, die Schneidklemme und der Verbindungsleiter, der mit den Kontaktfahnen der Schneidklemme zu verbinden ist, vorgesehen um letztlich einen Kontakt zwischen den elektrischen Leitungen und dem Verbindungsleiter herzustellen.
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Die
US 4,784,613 ,
US 4,455,057 und
US 2002/0042216 A1 offenbaren jeweils eine Schneidklemmtechnologie zum Kontaktieren und Festlegen von elektrischen Leitungen mit Rasthaken zur Erzeugung einer formschlüssigen Verbindung.
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Die
WO 95/10863 zeigt eine Schneidklemme ohne Rasthaken. Aus der
DE 197 43 353 A1 ist eine Anordnung zur elektrischen Kontaktierung von Kabelabschirmungen vorbekannt. Die
US 7,001,213 B2 beschreibt ein geschirmtes Kontaktelement zum Kontaktieren einer Mehrzahl von Koaxialkabeln.
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Angesichts der vorstehenden Ausführungen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine elektrische Kontaktanordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen elektrischen Kontaktanordnung vorzuschlagen, die flexibler als im Stand der Technik bekannt einsetzbar sind und eine schnelle und gut automatisierbare Montage mit wenigen Teilen ermöglichen, sodass Kosten eingespart werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Kontaktanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
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Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Schneidklemme zu schaffen, die den Leiter einer elektrischen Leitung mit einem elektrisch leitenden Abschnitt eines bevorzugt flachen elektrischen oder elektronischen Bauteils sowohl elektrisch verbindet als auch an dem elektrischen oder elektronischen Bauteil festlegt. Dies wird dadurch realisiert, dass die Schneidklemme an den freien Enden ihrer Kontaktschenkel Rasthaken aufweist, die in zwei Aussparungen des elektrischen oder elektronischen Bauteils eingeführt werden und das elektrische oder elektronische Bauteil hintergreifen, um die Schneidklemme formschlüssig an dem elektrischen oder elektronischen Bauteil festzulegen. Dadurch wird auch die elektrische Leitung über den die Kontaktschenkel verbindenden Steg mechanisch (hier formschlüssig) an dem elektrischen oder elektronischen Bauteil befestigt. Indem die Kontaktschenkel auch den elektrisch leitenden Abschnitt des elektrischen oder elektronischen Bauteils durchdringen, kann gleichzeitig eine Kontaktierung der elektrischen Leitung mit dem elektrisch leitenden Abschnitt realisiert werden. Dadurch kommt die elektrische Kontaktanordnung der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen mit drei Bauteilen, der elektrischen Leitung, der Schneidklemme und dem elektrischen oder elektronischen Bauteil aus. Darüber hinaus ist die Schneidklemme kostengünstig herstellbar und eine schnelle und automatisierbare Montage gewährleistet. Dadurch ist die elektrische Kontaktanordnung kosteneffizient.
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Dementsprechend definiert die vorliegende Erfindung eine elektrische Kontaktanordnung umfassend eine elektrische Leitung und ein elektrisches oder elektronisches Bauteil. Die elektrische Leitung kann zweilagig mit einem Leiter und einer den Leiter umgebenden Isolation ausgestaltet sein. Die elektrische Leitung kann aber auch mehr als zwei Lagen umfassen. Das elektrische oder elektronische Bauteil ist bevorzugt flach und weist einen elektrisch leitenden Abschnitt auf. Bei dem elektrischen oder elektronischen Bauteil kann es sich um ein Stanzgitter, eine Platine oder eine isolierte Leiterbahn handeln. Bei einem Stanzgitter kann das gesamte elektrische oder elektronische Bauteil aus einem elektrisch leitenden Material gebildet sein. Bei einer Platine können zum Beispiel die aufgedruckten Leiterbahnen den elektrisch leitenden Abschnitt bilden. Bei einer isolierten Leiterbahn ist ähnlich einer elektrischen Leitung ein elektrischer Leiter vorgesehen, der von einer Isolation umgeben ist. Der elektrische Leiter bildet dann den elektrisch leitenden Abschnitt.
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Ferner ist erfindungsgemäß eine elektrisch leitende Schneidklemme vorgesehen. Diese wird vorzugsweise als Stanzteil aus einem flachen Materialzuschnitt hergestellt. Das Material für die Schneidklemme ist ein elektrisch leitendes Material. Sie weist zwei Kontaktschenkel auf, die über einen Steg miteinander verbunden sind und zwischen sich eine einseitige Öffnung bilden. Sie hat damit im Wesentlichen eine U-förmige Gestalt. Die Kontaktschenkel weisen zwei entgegengesetzte Enden auf. Ein Ende ist mit dem Steg verbunden, während das andere Ende ein freies Ende ist. Zum Kontaktieren des Leiters der elektrischen Leitung wird die elektrische Leitung in die Aussparung der Schneidklemme eingebracht bzw. eingepresst, wobei die Kontaktschenkel die Isolation durchtrennen bzw. durchdringen und den Leiter elektrisch kontaktieren.
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Erfindungsgemäß weist die Schneidklemme an den freien Enden der Kontaktschenkel jeweils einen, vorzugsweise nur einen Rasthaken auf. Das elektrische oder elektronische Bauteil weist ferner zwei korrespondierende Aussparungen oder Öffnungen auf, die das elektrische oder elektronische Bauteil im Bereich des elektrisch leitenden Abschnitts vollständig durchdringen, das heißt auch den elektrisch leitenden Abschnitt durchdringen. Werden die Kontaktschenkel der Schneidklemme mit ihren freien Enden in die entsprechenden Aussparungen eingeführt, können die Rasthaken nach innen federn und durch Zurückfedern das elektrische oder elektronische Bauteil auf einer Seite hintergreifen, die der elektrischen Leitung gegenüberliegt. Dadurch wird die Schneidklemme und damit auch die elektrische Leitung formschlüssig mit dem elektrischen oder elektronischen Bauteil verbunden bzw. daran befestigt. Gleichzeitig wird die Schneidklemme mit dem elektrisch leitenden Abschnitt elektrisch kontaktiert, nämlich an der Stelle, an der der elektrisch leitende Abschnitt mit den in die Aussparung eingeführten Kontaktschenkeln in Kontakt gelangt. Da die Schneidklemme zum Hintergreifen wieder ausfedert, wird hier ein Druckkontakt zwischen den innenliegenden Flächen des elektrisch leitenden Abschnitts innerhalb der Öffnung und den nach außen zu dieser Fläche hingerichteten Bereichen der Kontaktschenkel realisiert.
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Erfindungsgemäß wird der Rasthaken angewinkelt ausgeführt. Damit werden Kontaktprobleme verhindert, die durch das Nachinnenfedern der Kontaktschenkel und das Stauchen der elektrischen Leitung im Bereich der Schneidklemme entstehen können. Nach dem Einrasten federt die Schneidklemme zurück und es könnte sein, dass dadurch die Schneidklemme einen geringen oder gar keinen Anpressdruck mehr auf die Leitung ausübt. Um diesen Effekt auszuschließen sollen die Scheidklemmen während der Montage vorteilhafterweise nicht nach innen federn und anschließend zurückfedern.
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Entsprechend der Erfindung wird eine elektrische Kontaktanordnung mit einem einfach und kostengünstig hergestellten Montage- und Kontaktelement geschaffen, der Schneidklemme. Es handelt sich um eine sehr kostengünstige und leicht zu montierende elektrische Kontaktanordnung. Darüber hinaus ist die Kontaktierung auch gut automatisierbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können auch mehrere Leitungen oder mehrere Leiter einer Leitung über eine Schneidklemmbrücke verbunden werden. Dabei weist die Schneidklemme mehrere nebeneinander angeordnete Öffnungen auf, die durch benachbarte Kontaktschenkel begrenzt sind. Dabei können nur die außenliegenden Kontaktschenkel jeweils mit Rasthaken versehen sein. Es ist aber auch denkbar, jeden Kontaktschenkel mit einem Rasthaken zu versehen oder nur einige davon, je nachdem wie es die Gegebenheiten erfordern.
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Des Weiteren definiert die vorliegende Erfindung auch ein entsprechendes Verfahren zum elektrischen Kontaktieren einer elektrischen Leitung und eines elektrisch leitenden Abschnitts eines elektrischen oder elektronischen Bauteils wie sie oben beschrieben wurden. Hierfür werden Kontaktschenkel der Schneidklemme in die Aussparungen des elektrischen oder elektronischen Bauteils eingeführt, wodurch die elektrische Leitung in die Öffnung der Schneidklemme eingebracht und der Leiter mit den Kontaktschenkeln elektrisch kontaktiert wird. Ferner gelangen die Rasthaken in Eingriff mit dem elektrischen oder elektronischen Bauteil, sodass die Schneidklemme mit dem elektrischen oder elektronischen Bauteil formschlüssig verbunden wird. Gleichzeitig wird eine elektrische Kontaktierung zwischen dem leitenden Abschnitt und der Schneidklemme und damit dem Leiter der elektrischen Leitung realisiert.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung die alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der obigen Merkmale umgesetzt werden können, sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ersichtlich. In den begleitenden Zeichnungen zeigen:
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1 in den Darstellungen a) und b) eine elektrische Kontaktanordnung gemäß einer nicht unter den Wortlaut der geltenden Ansprüche fallenden Ausführungsform, die lediglich zur Erläuterung der Erfindung dient, vor dem vollständigen Verrasten der Schneidklemme in den Aussparungen des elektrischen oder elektronischen Bauteils und in der Darstellung c) nach der vollständigen Verrastung;
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2 eine elektrische Kontaktanordnung gemäß einer nicht unter den Wortlaut der geltenden Ansprüche fallenden Ausführungsform, die lediglich zur Erläuterung der Erfindung dient, in den Darstellungen a) und b) vor dem vollständigen Verrasten der Rasthaken in den Aussparungen des elektrischen oder elektronischen Bauteils.
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3 und 4 elektrische Kontaktanordnungen mit abgewinkelten Rasthaken gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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In den verschiedenartigen Ansichten werden gleiche Bezugszeichen für gleiche oder vergleichbare Elemente verwendet und zur Vermeidung von Wiederholungen auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet.
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Die 1a bis 1c zeigen eine elektrische Kontaktanordnung gemäß einer nicht unter den Wortlaut der geltenden Ansprüche fallenden Ausführungsform, die lediglich zur Erläuterung der Erfindung dient.
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Es ist eine elektrische Leitung 10, ein elektrisches oder elektronisches Bauteil 20, sowie eine Schneidklemme 30 dargestellt. Die elektrische Leitung weist einen elektrisch leitenden Leiter 11 sowie eine diesen elektrischen Leiter umgebende Isolation 12 auf.
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Bei dem elektrischen oder elektronischen Bauteil gemäß dieser Ausführungsform handelt es sich um ein Stanzgitter, das aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, sodass das Stanzgitter selbst den elektrisch leitenden Abschnitt 21 bildet. Das elektrische oder elektronische Bauteil 20 weist zwei Aussparungen 22 auf. Diese sind bei der dargestellten Ausführungsform rechteckig ausgebildet und durchdringen das elektrische bzw. elektronische Bauteil 20 vollständig im Bereich des elektrisch leitenden Abschnitts 21. Die Aussparungen 22 sind dabei derart dimensioniert, dass ein Einführen der später beschriebenen Rasthaken 34 möglich ist.
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Die Schneidklemme 30 ist ein Stanzteil, das aus einem elektrisch leitenden Materialzuschnitt ausgestanzt ist. Die Schneidklemme 30 weist eine U-Form auf. Es sind zwei im Wesentlichen parallel verlaufende Kontaktschenkel 31 vorgesehen, zwischen denen eine Öffnung 33 definiert ist. Die beiden Kontaktschenkel 31 sind über einen Steg 32 miteinander verbunden. Die Öffnung 33 kann an ihrem offenen Ende, welches dem Steg 32 abgewandt ist, aufgeweitet sein, um ein leichteres Einführen der Leitung 10 zu ermöglichen. Auch ist es denkbar, dass die Öffnung 33 kontinuierlich ausgehend vom Steg 32 zu ihrem einseitig offenen Ende größer wird.
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An den dem Steg 32 abgewandten freien Enden der Kontaktschenkel 31 ist jeweils ein und nur ein Rasthaken 34 angeordnet. Zum Verrasten der Rasthaken 34 sind die Kontaktschenkel 31 zueinander hin und voneinander weg elastisch verformbar bzw. federnd.
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Die elektrische Kontaktanordnung in 1 wird dadurch hergestellt, dass zunächst die elektrische Leitung 10 zwischen den Aussparungen 22 auf einer Oberfläche des elektrischen oder elektronischen Bauteils 20 positioniert wird. Anschließend wird die Schneidklemme 30 mit dem einseitig offenen Ende der Öffnung 33 auf die Leitung 10 aufgesetzt und die freien Enden der Kontaktschenkel 31 mit den Rasthaken 34 in die Aussparung 22 des elektrischen oder elektronischen Bauteils 20 eingeführt. Durch Drücken der Schneidklemme in Richtung des elektrischen oder elektronischen Bauteils federn die Kontaktschenkel 31 aufeinander zu und die Rasthaken 34 gelangen durch die Aussparung 22 hindurch bis sie wie in 1c dargestellt, nach außen zurückfedern und das elektrische oder elektronische Bauteil 20 auf der Seite hintergreifen, die der Oberfläche auf der die Leitung 10 aufliegt, entgegengesetzt ist. Während dieses Vorganges wird die Leitung 10 weiter in die Öffnung 33 eingepresst und die nach innen gerichteten Flächen der Kontaktschenkel 31 durchdringen die Isolation 12. Dadurch kommen die Kontaktschenkel mit dem Leiter 11 in Kontakt, wie es aus 1c ersichtlich ist. Ferner gelangt die Schneidklemme im Bereich der Aussparungen 22 mit dem elektrisch leitenden Abschnitt 21 in Kontakt. Dadurch wird ein elektrischer Kontakt des elektrisch leitenden Abschnitts 21 über die Schneidklemme 30 mit dem elektrischen Leiter 11 realisiert. Darüber hinaus wird die Schneidklemme 30 über die Rasthaken 34 formschlüssig mit dem elektrischen oder elektronischen Bauteil 20 verbunden und hält dadurch auch die elektrische Leitung 10 formschlüssig an dem elektrischen oder elektronischen Bauteil 20.
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Bei der nicht unter den Wortlaut der geltenden Ansprüche fallenden Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist, ist lediglich das elektrische oder elektronische Bauteil 20 anders gestaltet. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich nicht um ein Stanzgitter sondern um eine isolierte Leiterbahn. Diese weist einen elektrischen Leiter, der den elektrisch leitenden Abschnitt 21 bildet, sowie eine diesen elektrischen Leiter umgebende Isolation 23 auf. Dabei durchdringen die Aussparungen 22 sowohl die Isolation 23 als auch den elektrisch leitenden Abschnitt 21 wie es am besten aus 2b ersichtlich ist. Ansonsten unterscheidet sich diese Ausführungsform nicht von der in 1 dargestellten.
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3 und 4 zeigen erfindungsgemäße Ausführungsformen bei denen die Rasthaken 34 zum Kontaktschenkel 31 abgewinkelt sind, in 3 um 50° und 4 um 90°. Während der Montage federn die Schneidklemmen nicht nach innen, da die Kräfte überwiegend senkrecht zum Kontaktschenkel 31 wirken. Damit werden Kontaktprobleme verhindert, die durch das Nachinnenfedern der Kontaktschenkel und das Stauchen der elektrischen Leitung im Bereich der Schneidklemme entstehen könnten.
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Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr sind verschiedenartige Abwandlungen möglich. Zum Beispiel können auch, wie es zuvor erwähnt wurde, mehrere elektrische Leitungen oder Leitungen mit mehreren elektrischen Leitern durch eine Schneidklemmenbrücke mit dem elektrisch leitenden Abschnitt 21 verbunden werden. Auch sind andere elektrische oder elektronische Bauteile als die dargestellten denkbar, zum Beispiel eine Platine auf der die Leiterbahnen den elektrisch leitenden Abschnitt 21 bilden. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ergibt sich daher aus den folgenden Patentansprüchen.
