Beschreibung

Die Erfindung geht aus von einer Leiterkartenanordnung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.

Derartige Leiterkartenanordnungen sind oft in Gehäusen von elektrischen Geräten, Steuereinheiten oder ähnlichen Systemen verbaut.

Stand der Technik

Die oben erwähnten Gehäuse sind, insbesondere im industriellen Umfeld, starken Vibrationen ausgesetzt, wodurch insbesondere die Steckverbindungen der implementierten Leiterkarten leiden und ausfallen können.

Die EP 3794684 A1 zeigt ein Leiterkartenkontaktelement, dessen Kontaktsteckung in der Leiterkarte ein gewisses Spiel aufweist, wodurch bestimmte Vibrationsbelastungen ausgeglichen werden können. Mit einem solchen Kontaktelement können zwei Leiterkarten mit einem Kabel miteinander kontaktiert werden. Hierbei ist auf eine geeignete Kabelführung zu achten.

WO 2021/013297 A1 zeigt ein Leiterkartenkontaktelement zum Kontaktieren von zwei Leiterkarten. Mit dem Anschlussende wird das Kontaktelement fest auf einer ersten Leiterkarte befestigt. Mit dem anderen Ende durchdringt es eine Kontaktöffnung einer zweiten Leiterkarte. Durch eine spezielle Geometrie verklemmt sich das zweite Ende in dieser Kontaktöffnung. Hierdurch wird ein Vibrationsspielraum erzeugt. Allerdings verschleißt der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktelement und der Kontaktöffnung bei einer kontinuierlich anhaltenden Vibrationsbelastung mit der Zeit.

Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zur vorliegenden Anmeldung den folgenden Stand der Technik recherchiert:

DE 10206 106 A1 , DE 102017 120357 A1 , WO 2020/167603 A1 ,

EP 3794684 A1 und WO 2021/013297 A1.

Aufgabenstellung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin eine zuverlässige Leiterkartenanordnung vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.

Die erfindungsgemäße Leiterkartenanordnung besteht aus einer ersten Leiterkarte. Auf der Leiterkarte sind zumindest zwei senkrecht abstehende erste Kontaktelemente befestigt. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise an Kontaktöffnungen, die von einem leitenden Material umgeben sind, welche wiederum mit zumindest einer Leiterbahn der Leiterkarte verbunden ist.

Die Leiterkartenanordnung besteht weiterhin aus einer zweiten Leiterkarte. Vorzugsweise sind die erste und zweite Leiterkarte parallel zueinander angeordnet bzw. ausgerichtet. Auf der zweiten Leiterkarte sind zumindest zwei senkrecht von der Leiterkarte abstehende zweite Kontaktelemente, vorzugsweise an dafür vorgesehene Kontaktöffnungen, befestigt.

Die Kontaktelemente sind Bestandteil der erfindungsgemäßen Leiterkartenanordnung. Die Kontaktelemente der beiden Leiterkarten korrespondieren zueinander. Das bedeutet, dass die ersten Kontaktelemente mit den ihnen zugeordneten zweiten Kontaktelementen miteinander gesteckt sind. Vorzugsweise handelt es sich bei den ersten Kontaktelementen um Buchsenkontakte und bei den zweiten Kontaktelementen um Stiftkontakte. Hierbei sind Stift und Buchse der Kontaktelemente derart ausgestaltet, dass der Stift, bei unterschiedlichen Stecktiefen in die Buchse hinein, weiterhin einen guten elektrischen Kontakt zur Buchse aufweist.

Die Leiterkarenanordnung weist weiterhin ein Kunststoffgehäuse auf. Das Kunststoffgehäuse ist auf der ersten Leiterkarte montiert. In dem Kunststoffgehäuse sind die ersten Kontaktelemente formschlüssig gehalten. Das bedeutet, dass die ersten Kontaktelemente keinen oder einen nur sehr geringen Bewegungsspielraum innerhalb des Kunststoffgehäuses haben. Die zweiten Kontaktelemente sind in dem Kunststoffgehäuse verschiebbar gelagert. Die Verschieberichtung der zweiten Kontaktelemente liegt senkrecht zur zweiten Leiterkarte. Geometrisch betrachtet bedeutet dies, dass die Verschieberichtung der zweiten Kontaktelemente im Kunststoffgehäuse parallel zum Normalenvektor der Leiterplattenebene der zweiten Leiterkarte ausgerichtet ist.

Vorzugsweise sind die ersten und/oder die zweiten Kontaktelemente jeweils an der ihnen zugeordneten Leiterkarte über eine Schraubverbindung befestigt. Eine derartige Schraubverbindung hat sich als einfach realisierbar und zuverlässig erwiesen.

Vorzugsweise sind die ersten Kontaktelemente über ein U-förmiges Schraubblech mit einer Gewindeöffnung und einer dazu passenden Schraube an der ersten Leiterkarte befestigt. Dabei ist das U-förmige Schraubblech räumlich zwischen den Leiterkarten angeordnet und fest auf der ersten Leiterkarte montiert bzw. darin verankert. Das Schraubblech hat in diesem Fall einen elektrischen Kontakt zu den Kontaktöffnungen und/oder einer Leiterbahn der Leiterkarte.

Vorzugsweise weist die erste Leiterkarte Öffnungen zur Montage des Kunststoffgehäuses auf. Das Kunststoffgehäuse weist zu den Öffnungen korrelierende zylinderförmige Dorne auf. Die Dorne sind in die ihnen jeweils zugeordnete Öffnung einsteckbar und darin verklemmbar.

Hierdurch wird das Kunststoffgehäuse an der ersten Leiterkarte befestigt.

Vorzugsweise sind die zweiten Kontaktelemente verdrehsicher im Kunststoffgehäuse gelagert. Dadurch wird eine gleichmäßige Stift- Buchsenbewegung gewährleistet.

Die zweiten Kontaktelemente, also die Stiftkontaktelemente, sind verdrehsicher und verliersicher im Kunststoffgehäuse gehalten und können sich hoch und runter (Bewegungsrichtung senkrecht zu den Leiterkarten) bewegen.

Betrachtet man die Leiterkartenanordnung als Ganzes, sind durch die oben aufgeführten technischen Mittel die erste und zweite Leiterkarte relativ zueinander beweglich angeordnet. Dabei bewegt sich die zweite Leiterkarte parallel zur ersten Leiterkarte hin oder von dieser weg.

Hierdurch wird insbesondere die Vibrationssicherheit des Systems verbessert. Neben der Vibrationssicherheit können durch die Bewegung der Kontaktelemente auch die „Montagetoleranzen“ der Leiterkarten zueinander ausgeglichen werden. Hierdurch werden insbesondere mechanische Spannungen in den Leiterkarten vermieden.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Leiterkartenanordnung,

Fig. 2 eine Explosionszeichnung der Leiterkartenanordnung,

Fig. 3 eine geschnittene Draufsicht auf ein Kunststoffgehäuse der Leiterkartenanordnung,

Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht der Leiterkartenanordnung in einer ersten Spielstellung und

Fig. 5 eine geschnittene Seitenansicht der Leiterkartenanordnung in einer zweiten Spielstellung.

Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.

Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leiterkartenanordnung 1. Die Leiterkartenanordnung 1 weist eine erste Leiterkarte 2 auf. Auf bzw. an der ersten Leiterkarte 2 sind erste

Kontaktelemente 4 befestigt bzw. elektrisch daran kontaktiert. Die ersten Kontaktelemente 4 stehen senkrecht von der ersten Leiterkarte 2, in Richtung einer zweiten Leiterkarte 3, ab. Die zweite Leiterkarte 3 ist ebenfalls Bestandteil der Leiterkartenanordnung 1. Auf bzw. an der zweiten Leiterkarte 3 sind senkrecht davon abstehende zweite

Kontaktelemente 5 befestigt bzw. elektrisch daran kontaktiert. Die Kontaktelemente 4, 5 sind in einem Kunststoffgehäuse 6 angeordnet und in Figur 1 daher nicht zu sehen. Das Kunststoffgehäuse 6 ist auf der ersten Leiterkarte 2 montiert.

Die erste Leiterkarte 2 und die zweite Leiterkarte 3 sind parallel zueinander ausgerichtet. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in elektrischen Geräten zu finden, wobei die erste Leiterkarte 2 an einer ersten Geräteinnenwand und die zweite Leiterkarte 3 an einer gegenüberliegenden, zweiten Geräteinnenwand angeordnet ist. Über entsprechende Gerätebuchsen an den Gerätewänden können die Leiterkarten 2, 3 dann von außen über einen Steckverbinder kontaktiert werden.

Die ersten Kontaktelemente 4 sind als Buchsenkontakte und die zweiten Kontaktelemente 5 sind als Stiftkontakte ausgeführt. In Figur 2 ist zu erkennen, dass die ersten und zweiten Kontaktelemente 4, 5 zueinander korrelieren, bzw. miteinander gesteckt sind.

Die Kontaktelemente 4, 5 sind jeweils an Kontaktöffnungen 8, die aus einer im Wesentlichen kreisrunden Durchgangsöffnung mit einem elektrisch leitenden Randbereich besteht, über eine Schraubverbindung kontaktiert. Die Leiterkarten 2 und 3 bilden einen Innenbereich, in welchem sich die Kontaktelemente 4 und 5 befinden. Zur Kontaktierung der Kontaktelemente 4 und 5 werden Schrauben 7 von außen in die Kontaktöffnungen 8 eingeführt. Die Kontaktelemente 4, 5 stehen dann innenseitig senkrecht von der jeweiligen Leiterkarte 2, 3 ab. Mit innenseitig ist der Raum zwischen den beiden Leiterkarten 2, 3 gemeint.

Auf der ersten Leiterkarte 2 sind über den jeweiligen Kontaktöffnungen U- förmige Schraubbleche 9 mit einer Gewindeöffnung montiert bzw. befestigt. Hiermit werden die ersten Kontaktelemente 4 an der ersten Leiterkarte 2 befestigt.

In Figur 3 ist eine geschnittene Draufsicht auf das Kunststoffgehäuse 6 zu sehen. Die Blickachse ist dabei von oben auf die erste Leiterkarte 3 gerichtet, die aber in Figur 3 nicht dargestellt ist. Es ist zu erkennen, dass die zweiten Kontaktelemente 5 verdrehsicher im Kunststoffgehäuse 6 angeordnet sind. Die zweiten Kontaktelemente 5 können innerhalb des Kunststoffgehäuses 6 jedoch senkrecht zur Papier- bzw. Bildebene hoch und runter bewegt werden.

In den Figuren 4 und 5 ist die Leiterkartenanordnung 1 aus seitlicher Perspektive geschnitten dargestellt. Das Kunststoffgehäuse 6 ist über Dorne 11 auf der ersten Leiterkarte 2 befestigt. Es ist zu sehen, dass die zweiten Kontaktelemente 5 im Kunststoffgehäuse 6 sich in Richtung des Doppelpfeils 10 bewegen können. Die Stift-Buchsenverbindung bietet hierfür ausreichend Spiel, ohne dass die elektrische Kontaktierung zwischen den Kontaktelementen 4, 5 abbricht. Dadurch kann sich die zweite Leiterkarte 3 relativ zur ersten Leiterkarte 2 in Richtung des Doppelpfeils 10 bewegen. Das Spiel hierfür beträgt lediglich wenige Millimeter, ist jedoch in vibrationsbelasteten Anwendungen von entscheidender Bedeutung für die Langlebigkeit des gesamten Systems.

In Figur 4 ist die maximal entfernte Position zwischen erster Leiterkarte 2 und zweiter Leiterkarte 3 dargestellt. Die Figur 5 zeigt hingegen die maximal nahe Position zwischen den Leiterkarten 2, 3. Dabei sind die unterschiedlichen Positionsebenen E1, E2 der zweiten Leiterkarte 3 eingezeichnet. Der Höhenunterschied dieser Ebenen ist in den Figuren mit dem Großbuchstaben „D“ gekennzeichnet. Der Höhenunterschied D kann auch als Spiel bzw. Bewegungsspielraum bezeichnet werden.

Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden. Bezugszeichenliste

1 Leiterkartenanordnung

2 Erste Leiterkarte

3 Zweite Leiterkarte

4 Erste Kontaktelemente

5 Zweite Kontaktelemente

6 Kunststoffgehäuse

7 Schraube

8 Kontaktöffnung

9 Schrabblech

10 Doppelpfeil 11 Dorn E Ebene D Höhenunterschied