Leiterplattensteckvorrichtung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Leiterplattensteckvorrichtung zum Verbinden von Anschlussleitungen eines Steckteils mit Leiterbahnen einer Leiterplatte.

Stand der Technik

Um Leitungen eines Anschlusskabels mit Leiterbahnen auf einer Leiterplatte zu verbinden sind verschiedene Direktsteckvorrichtungen bekannt. Sie bestehen oft aus einem leistenförmigen Steckteil, das auf ein Steckfeld aufgesteckt wird, das am Rand der Leiterplatte ausgebildet ist und in welchem Leiterbahnen durch Kontaktflächen herausgeführt sind.

Derartige Leiterplattendirektsteckvorrichtungen werden auch beim Anschluss von Telekommunikationsanlagen verwendet. Hierbei kann beim Anschluss einer ISDN-Anlage gefordert sei, dass am sogenannten S0-Port der Anlage entweder ein externes ISDN-Amt oder ein internes S0-Gerät anzuschließen ist. Diese beiden Anschlusskonfigurationen sind im Servicehandbuch zur ISDN-Telekommunikationsanlage des Typs HiPath 3000/5000 V4.0 beschrieben. Die beiden Anschlüsse erfordern eine Änderung in der S0-4-Draht-Schnittstelle, einmal sind die Anschlussleitungen durchgehend verbunden und einmal paarweise gekreuzt. Bislang hat man das Kreuzen der Anschlussleitungen von Hand durchgeführt, d.h. es wurde an der Anlage vor Ort ein Gehäusedeckel abgenommen und SR- und SX-Adern in der Anschlussdose manuell vertauscht. Das manuelle Umlegen der Leitungen ist nicht nur zeitaufwendig, sonder kann auch zu Fehlern führen.

Um eine Anschlussbelegung einer Leiterplattensteckvorrichtung zu ändern, sind DIL-Schalter oder Mehrfachsteckvorrichtungen bekannt.

Eine andere Lösungsmöglichkeit bieten speziell ausgeführte Kontaktiervorrichtungen. Sie bestehen i.d.R. aus einem, am Rand der Leiterplatte ausgebildetes Steckfeld, auf das eine Brückenfederleiste aufgesteckt wird. Durch ein Verbindungslayout auf der Leiterplatte wird die gewünschte Anschlussbelegung der Leiterplattensteckvorrichtung vorgegeben. Eine derartige Kontaktiervorrichtung ist beispielsweise aus der nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 103 17 588 der Anmelderin bekannt.

Aus der DE 198 199 06 A 1 ist eine ISDN-Vierdraht- Schnittstelle bekannt, bei der eine Umschaltung zwischen internen und externen Betrieb automatisch durch elektronische Schalter erfolgt.

Das Ändern der Anschlussbelegung einer Steckvorrichtung ist im bekannten Stand der Technik stets mit einem, mehr oder weniger großen Aufwand für zusätzliche Baukomponenten verbunden. Man ist bestrebt, den Aufwand für zusätzliche Baukomponenten möglichst gering zu halten.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leiterplattensteckvorrichtung zum Verbinden von

Anschlussleitungen eines Steckteils mit Leiterbahnen einer Leiterplatte zu schaffen, bei der eine Änderung der Anschlussbelegung auf einfache Weise und mit geringen Herstellungskosten möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Leiterplattensteckvorrichtung der eingangs genannten Art durch folgende Merkmale gelöst:

- das Steckteil enthält Kontaktelemente, die mit den Anschlussleitungen verbunden sind, zur steckbaren Aufnahme des Steckteils ist an einem Rand der Leiterplatte ein Steckfeld ausgebildet, das Steckfeld enthält Kontaktflächen, durch die Leiterbahnen am Rand herausgeführt sind, wobei

Leiterbahnen, die durch eine Kontaktfläche und Leiterbahnen, die durch zumindest zwei Kontaktflächen herausgeführt sind, vorhanden sind, zwischen dem Steckteil und dem Steckfeld ist eine Kodierführung ausgebildet, die eine erste

Steckposition, und eine, zur ersten Steckposition seitlich in einem Abstand in Ebenen der Leiterplatte versetzte zumindest eine weitere Steckposition vorgibt, wobei den Kontaktelementen in der einen und in der zumindest einen weiteren

Steckposition unterschiedliche Kontaktflächen zugeordnet sind.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Änderung einer Anschlussbelegung einfach durch ein seitliches Umstecken eines Steckteils herbeigeführt werden kann. Für das Steckteil sind im Steckfeld zumindest zwei Steckplätze vorgesehen. Jeder Steckplatz ist nach Art einer Schlüssel-Schloss-Konfiguration durch eine mechanische Kodierführung vorgegeben, d.h. auf dem Steckfeld sind nur bestimmte Steckpositionen zugelassen. Die Kodierführung ist durch Formschluss zwischen Steckteil und Steckfeld hergestellt. Ein Verbindungslayout verbindet Leitungen auf der Leiterplatte mit Kontaktflächen im Steckfeld so, dass Leiterbahnen und Anschlussleitungen vorgebbar zugeordnet werden können. Oder anders ausgedrückt, das Verbindungslayout legt die verschiedenen Verbindungsmöglichkeiten zwischen

Leiterbahnen und Anschlussleitungen fest. Eine Änderung der Anschlussbelegung erfordert nur ein Umstecken, nicht aber zusätzliche Baukomponenten wie DIL-Schalter oder spezielle Kodiereinrichtungen. Da der Aufwand für das Verbindungslayout und für die mechanische Kodierung vergleichsweise gering ist, ist dadurch die Realisierung einer Änderungsmöglichkeit einer Anschlussbelegung auf einfache Weise möglich. Es entsteht kein Aufwand für zusätzliche Baukomponenten. Die Herstellungskosten sind gering.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierführung durch einen im

Aufnahmeschacht des Steckteils ausgebildeten Kodiersteg besteht, der mit korrespondierenden Kodierausnehmungen im Steckfeld zusammenwirkt. Jede zugelassene Steckposition entspricht einer Anschlussbelegung beim Abgriff der zu den Kontaktflächen im Steckfeld geführten elektrischen Signalen.

Für einen ISDN-Anschluss ist in einer bevorzugten

Ausführungsform die Leiterplattensteckvorrichtung wie folgt gekennzeichnet: Das Steckfeld weist 6 Kontaktflächen auf. Von diesen ist eine erste Kontaktfläche mit einer ersten

Leiterbahn und eine zweite Kontaktfläche mit einer zweiten Leiterbahn verbunden. Ein, zur ersten Kontaktfläche benachbartes Kontaktflächenpaar ist mit einer dritten Leiterbahn und ein, zur zweiten Kontaktfläche benachbartes Kontaktflächenpaar ist mit einer vierten Leiterbahn verbunden. Beidseitig angrenzend an der ersten Kontaktfläche ist jeweils eine Kodierausnehmung ausgebildet, in welche der Kodiersteg einschiebbar ist. Dadurch sind im Steckfeld zwei Steckpositionen kodiert, in welchen entweder eine durchgehende oder eine paarweise gekreuzte Verbindung hergestellt ist. Um die Anschlussbelegung zu ändern ist es also nur erforderlich, dass das Steckteil zwischen dem ersten

und dem zweiten Steckplatz umgesteckt wird. Das SO-Port eines ISDN-Anschlusses kann so auf einfache Weise zwischen einem Anschluss eines ISDN-Amts und einem Anschluss eines ISDN- Gerätes umkonfiguriert werden. Es entfällt ein manuelles Kreuzen von Anschlussleitungen. Die technische Realisierung ist kostengünstig. Das Steckteil wird bevorzugt Kunststoffspritzgusstechnik hergestellt. Der Kodiersteg kann auf einfache Weise während des Spritzgießen des Steckteils Hergestellt werden. Die Kodierausnehmungen im Steckfeld lassen sich einfach durch Fräsen der Leiterplatte herstellen.

Eine geringe Breite des Steckteils lässt sich dadurch erreichen, dass die Kontaktflächen und Kodierausnehmungen rechteckförmig ausgebildet sind und im Steckfeld in Steckerrichtung zueinander parallel verlaufend angeordnet werden.

Bevorzugt ist, wenn der Kodiersteg gegenüberliegende Breitflächen des Aufnahmeschachtes verbindet. Dadurch dient der Kodiersteg neben der mechanischen Kodierung gleichzeitig auch als Versteifung im Aufnahmeschacht. Die Wände des Aufnahmeschachts können dadurch sehr dünnwandigen ausgebildet werden, was weniger Material bei der Herstellung erfordert.

Um beim Aufstecken des Steckteils das Einfädeln des

Kodiersteges in eine Kodierausnehmung möglichst einfach zu gestalten, ist es günstig, wenn der Kodiersteg bis zur Öffnungsebene des Aufnahmeschachtes geführt ist. Wenn die Kodierausnehmungen langlochförmig gestalte sind, können die Abmessungen vorteilhaft so gewählt sein, dass die, in der Öffnungsebene des Steckteils liegende Stirnfläche beim Einschieben eine Anschlagsfläche bildet. Ein elektrischer Kontakt zwischen Kontaktelementen und Kontaktflächen wird erst dann hergestellt, wenn sich das Steckteil korrekt in der gewählten Einschubposition platziert ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Aufnahmeschacht breiter ist, als das Steckfeld. Die Abmessungen sind so gewählt, dass in einer eingesteckten Stellung eine innere Seitenfläche des Aufnahmeschachtes an der zugewandten Seitenfläche des Steckfeldes anliegt.

Um Anschlussleitungen, die bereits an einem Stecker vom Typ RJ-45 angeschlagen sind, mit dem Steckteil zu verbinden, ist in einer Variante der Erfindung vorgesehen, dass das Steckteil an einer zur Öffnung des Aufnahmeschachtes abgewandten Rückseite eine Mini-Western-Buchse (gemäß DIN EN 60603-7) aufweist, in welche ein Miniwesternstecker mit angeschlossenen Anschlussleitungen steckbar ist. Das Steckteil bildet hier einen Adapter, dessen Anschlussbelegung wahlfrei einfach durch Umstecken zwischen der ersten und der zweiten Steckposition auf dem Steckfeld geändert werden kann.

Um Anschlussleitungen direkt mit dem Steckteil zu verbinden ist in einer anderen Variante vorgesehen, dass das Steckteil mit Schraubklemmen versehen ist.

Hinsichtlich der Kontakteigenschaften und der mechanischen Festlegung des Steckteils auf dem Steckfeld ist es günstig, wenn die Kontaktelemente als gabelförmige Kontaktfedern ausgebildet sind. Dadurch umgreifen die Kontaktfedern in einer aufgesteckten Stellung den äußeren Rand des Steckfeldes und halten das Steckteil durch Federkraft.

Und die Kontakteigenschaften weiter zu verbessern und diese während einer möglichst langen Gebrauchsdauer aufrecht zu erhalten, kann es günstig sein, wenn die Kontaktfedern und/oder die Kontaktflächen mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung, besonders bevorzugt mit einer Beschichtung aus Gold oder einer Goldlegierung, versehen sind.

Als Werkstoff für das Steckteil wird bevorzugt ein feuerhemmender, polymerer Werkstoff verwendet. Die Fertigung in großen Stückzahlen kann mit Vorteil durch KunststoffSpritzgießen erfolgen.

Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Leiterplattensteckvorrichtung bei einer ISDN- Telekommunikationsanlage angewandt, um das S0-Port entweder für einen (externen) digitalen Amts-Anschluss oder für einen (internen) ISDN-Endgeräte-Anschluss einzurichten.

Günstige ist, wenn die erste und die zweite Kodierausnehmung in einem Rastermaß beabstandet und benachbart zur ersten Kontaktfläche angeordnet ist. Durch diese asymmetrische Anordnung ist sichergestellt, dass das Steckteil nicht in einer um 180 Grad gedrehten Stellung auf der Steckfeld aufgeschoben werden kann.

Kursbeschreibung der Zeichnung

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug genommen in denen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildung der Erfindung an Hand eines dargestellten Ausführungsbeispiels zu entnehmen sind. Es zeigt:

Figur 1 die erfindungsgemäße Leiterplattensteckvorrichtung, bei der das Steckteil vor dem Einschieben in die erste Steckposition dargestellt ist;

Figur 2 die erfindungsgemäße Leiterplattensteckvorrichtung, bei der das Steckteil vor dem Einschieben in die zweite Steckposition dargestellt ist;

Figur 3 das auf das Steckfeld aufgesteckte Steckteil in einer Schnittzeichnung, wobei das Anschlusskabel durch ein RJ-45-Verbindung angeschlossen ist;

Figur 4 das auf das Steckfeld aufgesteckte Steckteil in einer Schnittzeichnung, wobei das Anschlusskabel durch eine Schraubklemmverbindung angeschlossen ist.

Ausführung der Erfindung

In den Figuren 1 und 2 ist als Ganzes mit den Bezugszeichen 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leiterplattensteckvorrichtung gekennzeichnet, wie es beispielsweise bei einer ISDN-Telekommunikationsanlage zur Konfiguration einer Anschlussbelegung eines ISDN-Anschlusses verwendet wird.

Die räumlichen Darstellungen in Figur 1 und Figur 2 zeigen ein leistenförmiges Steckteil 3, das sich jeweils in einer Stellung vor dem Aufstecken auf das Steckfeld 4 der Leiterplatte 2 befindet. An das Steckteil 3 ist ein Anschlusskabel 20 mit Anschlussleitungen 26 angeschlagen. Das Steckteil 3 weist einen quaderförmigen Aufnahmeschacht 15 auf, in welchem vier Kontaktelemente 11,12,13,14 zu sehen sind. Im Aufnahmeschacht 15 ist ferner ein Kodiersteg 23 ausgebildet, der sich zwischen gegenüberliegenden Breitseiten des Aufnahmeschachtes 15 erstreckt. Im dargestellten Anwendungsfall eines ISDN-Anschlusses stehen den vier Kontaktelementen 11,12,13,14 des Steckteils (3) sechs Kontaktflächen 5,6,7,8,9,10 auf dem Steckfeld 4 gegenüber,

wobei die Kontaktflächen in einer Reihe nebeneinander angeordnete sind.

Das Steckfeld 4 springt zungenförmig von einem Rand 24 der Leiterplatte 2 vor. Die Kontaktflächen 5,6,7,8,9,10 sind rechteckförmig ausgebildet und mit vier Leiterbahnen 31,32,33,34 der Leiterplatte 2 verbunden.

Ferner ist das Steckfeld 4 mit zwei Kodierausnehmungen 21 und 22 versehen. Diese Kodierausnehmung 21 und 22 sind in einem Abstand 25 angeordnet und durch Einfräsungen am Steckfeld 4 hergestellt. Sie verlaufen beiderseits zur und parallel mit der Kontaktfläche 9. Sie bilden eine Schlüsselnut für den Kodiersteg 23.

Durch die gewählte asymmetrische Anordnung des Kodiersteges 23 und der Kodierausnehmungen 21,22 ist ausgeschlossen, dass das Steckteil 3 in einer um 180 Grad gewendeten Position aufgesteckt werden kann.

In der Darstellung der Figur 1 befindet sich der Kodiersteg 23 in einer Einschubposition zum Einschieben in die erste Kodierausnehmung 21. Die Figur 2 zeigt demgegenüber die seitlich nach links verschobene zweite Einschubposition. Der Kodiersteg 23 steht hier der zweiten Kodierausnehmung 22 gegenüber. Der Kodiersteg 23 weist eine Breite von 0,7 mm auf. Die erste und die zweite Kodierausnehmung 21,22 ist geringfügig breiter als der Kodiersteg, so dass das Steckteil 3 von Hand leicht auf das Steckfeld 4 aufgesteckt werden kann. Die beiden Kodierausnehmungen 21 und 22, sowie die

Kontaktflächen 5,6,7,8,9,10 sind jeweils im Rastermaß (1,27 Millimeter bis 3,5 Millimeter) beabstandet. Die Kontaktflächen 5,6,7,8,9,10 sind im dargestellten

Ausführungsbeispiel auf einer Oberseite der Leiterbahn herausgeführt; es ist aber auch denkbar, dass die Kontaktflächen an der Ober- und/oder an der Unterseite herausgeführt sind. Die Verbindung zwischen den Kontaktflächen 5,6,7,8,9,10 und den Leiterbahnen 31,22,33,44 ist durch ein Verbindungslayout 30 auf der Leiterplatte 2 vorgegeben. Wie aus Figur 1 und Figur 2 ersichtlich, ist im vorliegenden Anwendungsfall durch dieses Verbindungslayout 30 die Kontaktfläche 6 nur mit der Leiterbahn 31 (ISDN-Signal SX2) und die Kontaktfläche 9 nur mit der Leiterbahn 33 (ISDN-Signal SXl) verbunden. Demgegenüber ist die Leiterbahn 32, die das ISDN-Signal SR2 führt, im Steckfeld 4 durch zwei Kontaktflächen 5 und 7 herausgeführt. Ebenso ist die Leiterbahn 34, welche das ISDN- Signal SRI führt, zweifach im Steckfeld 4 herausgeführt, nämlich durch die Verbindung mit der Kontaktfläche 8 und durch die Verbindung mit der Kontaktfläche 10. Mit anderen Worten, im Steckfeld sind Kontaktflächen vorhanden, die nur mit einer Leiterbahn verbunden sind (Kontaktflächen 6 und 9) und andererseits gibt es Leiterbahnen 32 und 34, die im

Steckfeld 4 jeweils in zwei Kontaktflächen 5 und 7 bzw. 8 und 10 münden. Infolge dieser Zuordnung können die ISDN-Signale SXl und SX2 im Steckfeld 4 jeweils an einer Kontaktfläche, die ISDN-Signale SRI bzw. SR2 hingegen jeweils an zwei Kontaktflächen abgegriffen werden.

Im vorliegenden Anwendungsfall bedeutet dies, dass, wenn am S0-Bord eines Kommunikationssystems entweder ein externes ISDN-Amt oder ein internes SO Gerät angeschlossen werden soll, so lässt sich die geforderte paarweise Kreuzung von Anschlussleitungen einfach dadurch erreichen, indem das Steckteil 3 mit dem Kodiersteg 23 entweder in die erste Kodierausnehmung 21 oder seitlich versetzt in die zweite Kodierausnehmung 22 eingesteckt wird. Der Pfeil 29 kennzeichnet in Figur 1 und Figur 2 die Steckrichtung.

Es ergibt sich folgende Zuordnung zwischen Kontaktelementen und ISDN-Signalen:

In der ersten Steckposition ist der Kodiersteg 23 in der ersten Kodierausnehmung 21 eingeschoben (Figur 1) .

In der zweiten Steckposition ist der Kodiersteg 23 in der zweiten Kodierausnehmung 22 eingeschoben (Figur 2) .

Wie aus dem Vergleich der beiden Tabellen ersichtlich, sind die von den Kontaktelementen 11,12,13,14 des Steckteils 3 abgegriffenen ISDN-Signale in den jeweiligen Steckpositionen paarweise gekreuzt, was einem manuellen Vertauschen von Anschlussadern gleichkommt.

Da das Steckteil 3 nur in diese erste beziehungsweise zweite Steckposition auf das Steckfeld 4 aufgesteckt werden kann, sind Fehler beim Konfigurieren des ISDN-Anschlusses, wie es

beim manuellen Vertauschen der Anschlussadern vorkommen kann, ausgeschlossen.

Wie in Figur 1 und in Figur 2 gezeichnet, weist der quaderförmige Aufnahmeschacht 15 des Steckteils 3 Seitenwände 16 und 17 auf. Die Breite des Aufnahmeschachts 15 ist breiter als die Breite des Steckfeldes 4. Der Kodiersteg 23 teilt den Aufnahmeschacht 15 unsymmetrisch in einen, in Blickrichtung gesehenen größeren linken und in einen kleineren rechten Teilschacht. Im linken Teilschacht befinden sich die

Kontaktelemente 11,12 und 13. Zwischen den Kontaktelementen 12 und 13 ist ein Rasterplatz frei; auch der zur Innenfläche 16 bzw. 17 liegende äußere Platz ist in jedem Teilschacht frei gelassen. Die Kontaktelemente 11,12 und 13,14 sowie die Kontaktflächen 5,6,7,8,9,10 und Kodierausnehmungen 21,22 sind jeweils im Abstand 25 (Rastermaß) beabstandet nebeneinander angeordnet.

In der in Figur 1 dargestellten ersten Einschubstellung fluchtet die innere Seitenfläche 16 mit der korrespondierenden Seitenfläche 18 des Steckfeldes 4. Die Abmessungen sind so gewählt, dass beim Steckvorgang (Pfeil 29) die Flächen 16 auf der Fläche 18 anliegt. Auf diese Weise entsteht eine zusätzliche Führung beim Einschieben. Gleiches gilt für die in Figur 2 dargestellte zweite Einschubstellung. Beim Einstecken in diesen Steckplatz liegt die, in Blickrichtung gesehene rechte Seitenfläche 17 des Steckteils 3 an der Seitenfläche 19 des Steckfeldes 4. Auch hier bildet die Anlage der Flächen 17 und 19 eine zusätzliche Führung.

Der Kodiersteg 23 weist eine Stirnfläche 36 auf, die bündig mit der Öffnungsebene des Aufnahmeschachtes 15 abschließt. Die längliche Tiefe der Kodierausnehmung 21 bzw. 22 ist so

bemessen, dass die Stirnfläche 36 beim Einsteckecken als Anschlag wirkt.

Die Anschlussleitungen 26 des Kabels 2 können mit dem Steckteil 3 entweder steckbar oder fest angeschlossen sein. Die Schnittzeichnung in Figur 3 zeigt in einer ersten Variante den Anschluss des Anschlusskabels 20 durch einen RJ- 45-Steckverbinder 27. In der Figur 4 ist in einer zweiten Variante der Anschluss durch eine Schraubklemme 28 hergestellt. Der Steckverbinder 27 bzw. die Schraubklemme 28 sind jeweils an einer dem Aufnahmeschacht 15 abgewandten Seite des Steckteils 3 ausgebildet. Wie aus der Schnittdarstellung ersichtlich, sind die Kontaktelemente gabelförmig ausgebildet.

Selbstverständlich kann die mechanische Kodierung 23,21,22 auch durch eine anders ausgeführte Formpaarung zwischen Steckfeld 4 und Aufnahmeschacht 15 realisiert sein. Beispielsweise können die Kodierausnehmungen durch im Steckfeld 4 ausgebildete und in Steckrichtung 29 verlaufende Nuten gebildet sein. In diese Nuten greift dann - anstelle des Kodiersteges 23 - eine im Aufnahmeschacht in Richtung des Steckfeldes vorspringende Kodierleiste oder ein ähnlich kongruent ausgebildeter Kodieransatz ein.

Zusammenstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Leiterplattensteckvorrichtung

2 Leiterplatte 3 Steckteil

4 Steckfeld 5,6,7,8,9,10 Kontaktflächen 11,12,13,14 Kontaktelemente

15 Aufnahmeschacht 16 Seitenfläche in 15

17 Seitenfläche in 15

18 Seitenfläche von 4

19 Seitenfläche von 4

20 Anschlusskabel 21 Erste Kodierausnehmung

22 Zweite Kodierausnehmung

23 Kodiersteg 24 Rand von 2

25 Abstand zwischen 21 und 22 26 Anschlussleitungen von 20

27 RJ-45-Stecker

28 Schraubklemme

29 Pfeil, Steckrichtung

30 Verbindungslayout 31 zweite Leiterbahn

32 vierte Leiterbahn

33 erste Leiterbahn

34 dritte Leiterbahn

35 Stirnfläche