DE202018107453U1

DE202018107453U1 - Gerätestecker und Geräteanschlusssystem sowie Elektrogerät

Info

Publication number: DE202018107453U1
Application number: DE202018107453.9U
Authority: DE
Original assignee: Unger Kabel Konfektionstechnik GmbH
Current assignee: Unger Kabel Konfektionstechnik GmbH
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2028-12-29

Abstract

Gerätestecker (1) eines Geräteanschlusssystems zum internen elektrischen Kontaktieren einer Leiterplatine (4) eines Elektrogeräts mit einem Gerätesteckergehäuse, gekennzeichnet durch eine Schwingungsentkopplungseinrichtung, sodass bei einem fest in einem Gerätegehäuserahmen (13) des Elektrogeräts angeordneten Gerätesteckergehäuse und bei einer elektrischen Kontaktierung des Gerätesteckers mit der Leiterplatine, die Leiterplatine und das Gerätesteckergehäuse mechanisch schwingungsentkoppelt und/oder mechanisch kraftentkoppelt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gerätestecker eines Geräteanschlusssystems zum internen elektronischen Kontaktieren einer Leiterplatine eines Elektrogeräts mit einem Gerätesteckergehäuse sowie ein Geräteanschlusssystem und Elektrogerät.
Elektrische Geräte wie zum Beispiel Geschirrspüler, Waschmaschinen oder Backröhren benötigen für ihre Funktion elektrische Energie. Um diese sicher und dauerhaft aus dem Stromversorgungsnetz zu erhalten, benötigt jedes elektrische Gerät ein Geräteanschlusssystem. In seiner einfachsten Form besteht dieses aus einem länderspezifischen Netzstecker mit Netzleitung, welche im Geräteinneren mittels Klemmelement auf die Geräteinnenverdrahtung verbunden ist.
Der Nachteil dieser einfachsten Form eines Geräteanschlusssystems besteht darin, dass die länderspezifische Netzleitung bereits sehr früh im Gerätemontageprozess eingebaut werden muss, und sich daraus eine Vielzahl an Problemen für den Fertigungs- und Logistikprozess ergeben. Um dieses Problem für die Gerätehersteller vorteilhaft lösen zu können, wurden trennbare Geräteanschlusssysteme, bestehend aus einem Gerätestecker zum Anschluss der Geräteinnenverdrahtung oder der Geräteelektronik und einer Gerätedose mit angeschlossener länderspezifischen Netzleitung, entwickelt.
Durch den Einsatz derartiger Systeme werden die meisten Fertigungsprobleme, im Zusammenhang mit dem Netzanschluss, vorteilhaft gelöst und die Geräteherstellungskosten minimiert.
Insbesondere die Integration des Netzsteckers auf die Leiterplatte vereinfacht das Thema Netzanschluss elektrischer Geräte nochmals erheblich. Dazu wird der Netzstecker gleich konventioneller Bauteile einfach auf die Leiterplatte gelötet. Insbesondere im Bereich der Geräteherstellung weißer Ware findet diese Technologie zunehmend Anwendung, vereinfacht sie den Herstellungsprozess und minimiert sie die Herstellungskosten doch erheblich.
Aber diese Technologie birgt auch Risiken. Bei in den Gerätestecker eingesteckter Gerätedose mit angeschlossener Netzleitung erhöhen sich die Belastungen der Lötstellen vom Gerätestecker auf die Leiterplatte und es besteht die Gefahr eines Ausfalls. Durch den Ausfall dieser Lötstellen wird die Stromversorgung des Gerätes unterbrochen, und es besteht die Gefahr eines Gerätekomplettausfalles.
Im Stand der Technik wird dieser Ausfallgefahr mit verschiedensten Strategien begegnet. Diese reichen von der Ausblendung des Risikos über Einbindung des Gerätesteckers in das Gehäusekonzept bis hin zu aufwendigen, zusätzlichen Stütz- und Verbindungskonstruktionen des Gerätesteckers zum Gerätegehäuse und/oder zur Leiterplatte.
Gleich mittels welcher Strategie im Stand der Technik vorgegangen wird, es bleibt ein erhebliches Restrisiko der erhöhten Belastung der Lötstellen durch Schwingungseinkopplungen und Wärmeausdehnungsbewegungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein in der Herstellung kostengünstiges und in der Anwendung sicheres Geräteanschlusssystem für elektrische Geräte vorzuschlagen, welches alle Vorteile eines trennbaren Geräteanschlusssystems bietet und trotz der direkten Anbindung des Gerätesteckers auf die Geräteleiterplatte die dazu notwendigen Lötpunkte und die verbindenden Leiterbahnen nicht zusätzlich belastet und somit eine ausfallsichere direkte Stromversorgung der Leiterplatte generiert.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Gerätestecker gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gerätesteckers können den Ansprüchen 2 bis 9 entnommen werden. Zudem wird die Aufgabe gelöst durch ein Geräteanschlusssystem gemäß Anspruch 10 und einem Elektrogerät gemäß Anspruch 11.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist insbesondere gekennzeichnet durch ein zwischen Gerätestecker und Leiterplatte korrespondierendes Schwingungsentkopplungssystem mit Stromtragefunktion, welches auf der Leiterplattenseite an den dafür vorgesehenen Punkten in geeigneter Verbindungstechnologie an die Leiterplatte angebunden wird, und auf der Gerätesteckerseite an den dafür vorgesehenen Punkten mit geeigneter Verbindungstechnologie an die Kontaktstrecken des Gerätesteckers angebunden wird.
Das Schwingungsentkopplungssystem mit Stromtragefunktion ist dabei so ausgeprägt, dass die zum Einsatz kommenden Elemente in ihrer geometrischen und stofflichen Ausprägung so appliziert sind, dass sie eine dauerhaft sichere Stromtragfähigkeit bei ausreichender Schwingungs- und Bewegungskompensation aufweisen.
Gewährleistet wird dies beispielsweise durch ein Schwingungsentkopplungssystem mit Stromtragefunktion in Form einer Löthilfebank mit Leiterlitzen oder mittels einer flexiblen Leiterplatte als Verbindungselement zum Gerätestecker, oder mit einem Lötgerätestecker mit mäandernden Kontakten.
Gleich wie die konstruktive Umsetzung realisiert wurde, gelingt es auf diesem Weg die sich von der Netzanschlussseite des Geräteanschlusssystems in die Geräteleiterplatte einkoppelnden Schwingungen und/oder Bewegungen abzuschirmen oder entsprechend zu kompensieren.
Vorteilhaft bei den vorgeschlagenen Lösungen ist, dass wesentliche Teile des Gerätesteckers oder entsprechend des Gerätesteckersystems, wie beispielsweise das Gerätesteckergehäuse, die Platinensteckerdose, die Leiterplattenbank, die Platinensteckerwanne und auch die Gerätesteckerbank als Spritzgussteil gefertigt werden können.
Der Kern der Erfindung beruht insbesondere auf der Erkenntnis, dass mit vorgeschlagenen Technologien die direkte mechanische Kopplung eines Gerätesteckers mit einer Leiterplatine verhindert wird. Somit können sich mechanische Schwingungen, welche beispielsweise durch ein Rütteln an einer in den Gerätestecker eingebrachten Gerätedose oder durch andere mechanische Schwingungen, welche auf ein Gerätegehäuse des Elektrogerätes wirken und somit sich über den Gerätestecker des Standes der Technik direkt auf die Leiterplatine übertragen, verhindert werden.
Etwas längere Leiterlitzen als für das reine Überwinden der Distanz haben sich insbesondere deshalb vorteilhaft erwiesen, da die Leiterlitzen aufgrund ihrer Länge mechanische Schwingungen aufnehmen und kompensieren können ohne dass diese schädigend auf die Leiterplatine und somit auf die Kontaktierungskontakte auf der Leiterplatine sich auswirken.
Die mäandernden Kontaktierungsstifte nehmen je nach Ausgestaltung insbesondere horizontale oder vertikale Schwingungen auf. Somit wird auch hiermit der Eintrag mechanischer Energie in die Leiterplatte vermindert.
Das Verwenden einer Leiterplattenbank hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da dadurch ein mechanischer erster Übergang von Leiterlitzen zur Leiterplatine realisiert wird. Somit kompensiert die Leiterplattenbank mithin noch zusätzlich Schwingungen, welche sich andernfalls in Lötpunkte eingetragen würden. Zudem kann die Leiterplattenbank mit der übrigen Schwingungskopplungseinrichtung beim Fertigen und Bestücken der Leiterplatte analog einem elektrischen Bauteil wie einem elektrischen Widerstand oder einem Kondensator beispielsweise mittels eines Bestückungsroboters, welcher in einer Griffmulde der Schwingungskopplungseinrichtung eingreift und somit die Schwingungskopplungseinrichtung auf die Platine versetzt, bestückt werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, dass die Platinensteckerdose und die Gerätesteckerbank oder entsprechend die Leiterplattenbank und die Gerätesteckerbank einstückig ausgebildet und mit einer Soll-Bruchstelle versehen sind. So kann beim Zusammenbau des Elektrogeräts, beispielsweise durch einen Arbeiter, die Leiterplattenbank oder die Platinensteckdosen von Gerätesteckerbank mechanisch getrennt werden und mittels des Gerätesteckers händisch kontaktiert werden. Dies garantiert einen einfachen und sicheren Zusammenbau.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung eines Gerätesteckers mit mäanderförmigen Kontakten,
2 eine schematische Darstellung eines Gerätesteckers mit mäanderförmigen Kontakten auf einer Leiterplatte,
3 eine schematische Darstellung einer Steckerdose, welche über Leiterlitzen mit dem Gerätestecker verbunden ist, wobei in dem Gerätestecker eine Gerätedose mit angeschlossener Netzleitung eingesteckt ist,
4 eine schematische Darstellung einer auf eine Leiterplatt gelötete Steckerwanne mit eingesteckter Steckerdose und einen über Leiterlitzen verbunden Gerätestecker in welchem eine Gerätedose mit angeschlossener Netzleitung eingesteckt ist,
5 eine schematische Darstellung einer Leiterplattenbank im Bestückungszustand,
6 eine schematische Darstellung einer Leiterplattenbank mit auf einer Leiterplatte gelöteten Leiterlitzen,
7 eine schematische Darstellung einer Leiterplattenbank mit auf einer Leiterplatte gelöteten Leiterlitzen vor dem Verbinden mit dem Gerätestecker und
8 eine schematische Darstellung einer Leiterplattenbank mit auf einer Leiterplatte gelöteten Leiterlitzen, welche über eine Gerätesteckerbank mit dem Gerätestecker verbunden sind.

Die 1 zeigt den Gerätestecker 1 eines trennbaren Geräteanschlusssystems zum Auflöten mittels Lötstifte 3 auf eine Leiterplatte 4 mit mäandernden Kontakten 2.
Die dargestellte Mäanderung zur Schwingungs- und Kraftentkopplung des Gerätesteckers von den Lötstellen der Leiterplatte 4 kann auch in jede andere Raumdimension erfolgen.
Die 2 zeigt einen Gerätestecker 1 mit mäanderförmigen Kontakten 4 mittels Lötstiften 3 auf eine Leiterplatte 4 gelötet.
Die 3 zeigt einen Gerätestecker 1 mit über die Leiterlitzen 7 angeschlossener Steckerdose 8 und eingesteckter Gerätedose 5 mit angeschlossener Netzleitung 6.
Die 4 zeigt eine auf eine Leiterplatt 4 gelötete Steckerwanne 9 mit eingesteckter Steckerdose 8 und über Leiterlitzen verbunden Gerätestecker 1 in welchem eine Gerätedose 5 mit angeschlossener Netzleitung 6 eingesteckt ist.
Die 5 zeigt eine Leiterplattenbank 10 im Besückungszustand.
Die 6 zeigt eine Leiterplattenbank 10 mit Leiterlitzen 7 gelötet auf eine Leiterplatte 4.
Die 7 zeigt eine Leiterplattenbank 10 mit Leiterlitzen 7 gelötet auf einer Leiterplatte 4 vor dem Verbinden mit dem Gerätestecker 1.
Die 8 zeigt eine Leiterplattenbank 10 mit Leiterlitzen 7 gelötet auf einer Leiterplatte 4 verbunden über eine Gerätesteckerbank 11 mit dem Gerätestecker 1.
Bezugszeichenliste

1: Gerätestecker
2: Mäanderkontakte
3: Lötstifte
4: Leiterplatte
5: Gerätedose
6: Netzleitung
7: Leiterlitze
8: Steckerdose
9: Steckerwanne
10: Leiterplattenbank
11: Gerätesteckerbank
12: Powerkontaktklemmfeder
13: Gerätegehäuseblech
14: Robotergriffmulde
15: Sollbruchstelle

Claims

Gerätestecker (1) eines Geräteanschlusssystems zum internen elektrischen Kontaktieren einer Leiterplatine (4) eines Elektrogeräts mit einem Gerätesteckergehäuse, gekennzeichnet durch eine Schwingungsentkopplungseinrichtung, sodass bei einem fest in einem Gerätegehäuserahmen (13) des Elektrogeräts angeordneten Gerätesteckergehäuse und bei einer elektrischen Kontaktierung des Gerätesteckers mit der Leiterplatine, die Leiterplatine und das Gerätesteckergehäuse mechanisch schwingungsentkoppelt und/oder mechanisch kraftentkoppelt sind.
Gerätestecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsentkopplungseinrichtung mäandernde Kontaktierungsstifte (2), insbesondere mit ausgebildeten Lötkontakten (3) aufweist.
Gerätestecker nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsentkopplungseinrichtung flexible Leiterlitzen (7) aufweist, wobei die Leiterlitzen eine Schwingungsleiterlitzenlänge aufweisen, welche länger als eine minimale Leiterlitzenlänge ist, sodass die Leiterlitzen im Wesentlichen mechanische Schwingungen aufnehmen und kompensieren.
Gerätestecker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Leiterlitzen an einem Ende eine Platinensteckerdose (8) aufweisen, welche in eine Platinensteckerwanne (9) auf der Leiterplatine elektrisch kontaktierend einsteckbar sind.
Gerätestecker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Leiterlitzen an einem Ende eine Leiterplattenbank (10) aufweisen.
Gerätestecker nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Leiterlitzen am anderen Ende eine Gerätesteckerbank (11) zum Einstecken in das Gerätesteckergehäuse aufweisen.
Gerätestecker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplattenbank oder die Platinensteckerdose mit der Gerätesteckerbank einstückig ausgebildet ist.
Gerätestecker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Leiterplattenbank oder der Platinensteckerdose und der Gerätesteckerbank eine Sollbruchstelle (15) zum Trennen der Leiterplattenbank oder der Platinensteckerdose von der Gerätesteckerbank angeordnet ist.
Gerätestecker nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Platinensteckerdose, die Leiterplattenbank und/oder die Gerätesteckerbank eine Griffmulde (14) aufweist oder aufweisen.
Geräteanschlusssystem mit einem Gerätestecker nach einem der vorherigen Ansprüche.
Elektrogerät mit einem Geräteanschlusssystem nach Anspruch 10 oder einem Gerätestecker nach einem der Ansprüche 1 bis 9.