Die Erfindung geht aus von einer Gerätebuchse nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1 , Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein elektrisches Gerät, weiches eine solche Gerätebuchse verwendet, nach der Gattung des nebengeordneten Anspruchs 11.

Gerätebuchsen sind hinlänglich bekannt. Sie werden insbesondere benötigt, um elektronische Bauteile auf einer Leiterkarte mit elektrischen Signale und/oder elektrischen Strömen zu versorgen. Die Gerätebuchsen weisen Kontaktelemente auf, die anschlussseitig mit einer Leiterbahn elektrisch leitend kontaktiert werden. In der Regel werden die Kontaktelemente dazu an so genannten Kontaktpads der Leiterkarte verlötet.

Leiterkarten werden in verschiedenen elektrischen Geräten eingesetzt. Hier müssen insbesondere Anschlussbereiche geschaffen werden, die die Leiterkarte mit elektrischen Energie versorgen. Hierfür werden Gerätebuchsen bereitgesteilt, die im industriellen Umfeld hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.

Stand der Technik

Die DE 102008007310 A1 zeigt ein Kontaktelement welches lötfrei auf einer Leiterplatte kontaktiert werden kann. Dazu weist das Kontaktelement einen nadelöhrähnlichen Kontaktbereich auf, der in eine entsprechende Kontaktöffnung, weiche elektrisch funktional analog zum Kontaktpad ausgeführt ist, eingesteckt wird und dort mechanisch verrastet. Derartige Kontaktelemente sind jedoch besonders vibrationsanfällig, so dass sie für viele industrielle Anwendungen und entsprechende Geräte nicht eingesetzt werden können. Außerdem sind derartige Kontaktelemente, insbesondere aufgrund ihrer flachen Geometrie, in ihrer Stromtragfähigkeit limitiert, so dass sie für eine Energieversorgung eines industriellen elektrischen Gerätes ausscheiden. Insbesondere zur Erdung des elektrischen Gerätes sind derartige Kontaktelemente ungeeignet.

Gerätebuchsen, in welchen Kontaktelemente für den Anschluss auf einer Leiterkarte verwendet werden, weisen oftmals einen geringen Schutz gegen das Eindringen von Medien (angegeben in verschiedenen IP- Klassen) auf.

Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zur vorliegenden Anmeldung den folgenden Stand der Technik recherchiert: WO 2019/072336 A1 , DE 102017 127482 A1 , DE 42 16809 C2,

EP 0 132664 B1 und DE 94 14 143 U1.

Aufgabenstellung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Gerätebuchse vorzuschlagen, die die obigen Nachteile verringert. Insbesondere soll eine Gerätebuchse vorgeschlagen werden, die vibrationsfest und einfach zu installieren ist und eine gute Dichtigkeit gegen das Eindringen von Medien, wie Staub und Wasser, aufweist.

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 Gerätebuchse ist für einen werkzeuglosen und insbesondere lötfreien elektrischen Anschluss auf einer Leiterkarte vorgesehen. Die Gerätebuchse bzw. deren Kontaktelemente können werkzeuglos auf der Leiterkarte montiert werden.

Die Gerätebuchse weist ein Steckverbindergehäuse, einen Kontaktträger, einen Isolierkörper und zumindest ein Kontaktelement auf. Die erfindungsgemäße Gerätebuchse wird insbesondere als Buchse für ein elektrisches Gerät im industriellen Umfeld verwendet. Daher sind der Kontaktträger und der Isolierkörper explizit als getrennte und verschiedene Bauteile vorgesehen.

In der Regel weist eine solche Gerätebuchse mehrere Kontaktelemente, die insbesondere gleichartig ausgeführt sind, auf. Wenn im Folgenden von einer Eigenschaft des Kontaktelements gesprochen wird, kann diese Eigenschaft natürlich jeweils auf mehrere Kontaktelemente übertragen werden.

Das Kontakfelement ist im Kontaktträger angeordnet bzw. darin befestigt und im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet. Dabei kann der Radius des Zylinderquerschnitts entlang der axialen Erstreckung des Kontaktelements variieren.

Vorzugsweise ist das Kontaktelement massiv, also aus Vollmaterial, ausgefräst ausgestaltet und damit geeignet hohe Ströme zu übertragen.

Das Kontakfelement weist einen Kontakfbereich auf, der zur elektrischen Kontaktierung mit einem Gegenkontaktelement eines Gegensteckverbinder vorgesehen ist. Der Kontaktbereich weist in Steckrichtung der Gerätebuchse. Das Kontaktelement weist einen Anschlussbereich auf, der zur elektrischen Verbindung mit einer Leiterbahn der Leiterkarte vorgesehen ist. Der Anschlussbereich des Kontaktelements weist entsprecht in die Anschlussrichtung der Gerätebuchse.

Die Leiterkarte weist eine Kontaktöffnung auf, die mit elektrisch leitfähigem Material umgeben bzw. ummantelt ist. Dieses Material ist wiederum mit einer Leiterbahn der Leiterkarte verbunden.

Der Anschlussbereich des Kontaktelements weist einen axialen Spalt bzw. einen axialen Schlitz auf. Man kann auch sagen, dass sich der Spalt axial in das Kontaktelement hinein erstreckt. Der Spalt bzw. Schlitz hat eine Länge, die ein Viertel bis ein Drittel der Länge des gesamten Kontaktelements entspricht.

Vorzugsweise weist der Anschlussbereich des Kontaktelements einen axialen Spalt mit einem kreuzförmigen Querschnitt auf. Die durch den Spalt gebildeten Federelemente können leicht radial nach außen gebogen sein. Beim Einführen des Kontaktebereichs in die Kontaktöffnung der Leiterkarte werden die Kontaktelemente neben der elektrischen Kontaktierung auch über die Federelemente bzw. dessen Federkraft auf der Leiterkarte mechanisch fixiert bzw. stabilisiert. Der Durchmesser des Kontaktelements ist an den Durchmesser der zugewiesenen Kontaktöffnung angepasst.

Die Gerätebuchse weist eine Anschlussseite und eine Steckseite auf. Der Anschlussbereich des Kontaktelements ragt anschlussseitig aus der Gerätebuchse heraus. Dadurch kann die Gerätebuchse einfach auf die Leiterkarte gesteckt bzw. die Kontaktelemente zu den zugehörigen Kontaktöffnungen ausgerichtet werden.

Vorzugsweise weist die Gerätebuchse zumindest ein weiteres Kontaktelement auf, welches als PE-Kontaktelement (PE = Protection Earth) ausgeführt ist. Dieses Kontaktelement wird mit dem Erdpotential verbunden. Ein PE-Kontaktelement ist vorteilhaft, wenn auch höhere Ströme von einem Steckverbinder bzw. dessen stromführenden Kontaktelementen übertragen werden. Das PE-Kontaktelement kann technisch genauso ausgeführt sein wie die anderen Kontaktelemente der Gerätebuchse.

Vorteilhafterweise bildet der Kontaktträger im Wesentlichen zylinderförmige Kontaktkammern aus. In den Kontaktkammern ist jeweils ein Kontaktelement angeordnet und darin auch mechanisch fixiert. Die Kontaktkammern weisen jeweils einen nach innen gerichteten, radial umlaufenden Steg auf. Dazu passend weist das Kontaktelement oder weisen die Kontaktelemente jeweils eine radial umlaufende Nut auf. Der Steg eines Kontaktelements greift in die Nut einer zugeordneten Kontaktkammer ein, wodurch die Kontaktelemente im Kontaktträger fixiert sind.

Vorzugsweise weist der Kontaktträger Rastmittel auf, mit welchen er mechanisch auf bzw. an der Leiterkarte fixiert ist. Bei dem Rastmittel handelt es sich vorteilhafterweise um einen in Anschlussrichtung weisenden Rasthaken, der durch eine für ihn vorgesehene Rastöffnung in der Leiterkarte greift und sich anschließend auf der Rückseite der Leiterkarte abstützt. Der Kontaktträger übernimmt dadurch eine stabilisierende Funktion und erwirkt so eine höhere Vibrations- und Zugbelastbarkeit.

Vorteilhafterweise sind die Kontaktelemente gerade ausgeführt. Das bedeutet, dass die Kontaktelemente entlang ihrer axialen Erstreckung nicht gebogen bzw. gewinkelt sind. Die Steck- und Ziehkräfte können dadurch einfach vom Kontaktträger aufgefangen werden. Außerdem kann das elektrische Gerät einfacher und kompakter gebaut werden. Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiei der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Leiterkarte mit einem Montageplatz für eine erfindungsgemäße Gerätebuchse,

Fig. 2 einen Kontaktträger der erfindungsgemäßen Gerätebuchse, der auf der Leiterkarte verrastet ist,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Kontaktelements der erfindungsgemäßen Gerätebuchse,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Gerätebuchse (ohne Steckverbindergehäuse), die auf der Leiterkarte montiert ist,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Gerätebuchse (ohne Steckverbindergehäuse), die auf der Leiterkarte montiert ist und

Fig. 8 eine Seitenansicht der an einem elektrischen Gerät installierten Gerätebuchse.

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 einen Ausschnitt einer Leiterkarte 1 mit einem beispielhaften Montageplatz 5 für eine erfindungsgemäße Gerätebuchse 10. Der Montageplatz 5 besteht in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus zehn Kontaktöffnungen 2, die zum elektrischen Anschluss der Kontaktelemente 4 der Gerätebuchse 10 vorgesehen sind. Außerdem weist der Montageplatz eine Kontaktöffnung 2‘ für ein PE-Kontaktelement auf. Die Anzahl und geometrische Ausrichtung der Kontaktöffnungen 2, 2‘ entspricht der entsprechenden Kontaktgeometrie der Gerätebuchse 10 und kann auch anders als hier gezeigt ausgestaltet sein. Die Kontaktöffnungen 2, 2‘ sind entlang ihres Randes mit einer leitenden Schicht ummantelt, die wiederum elektrisch leitend mit zumindest einer Leiterbahn (nicht gezeigt) der Leiterkarte 1 verbunden ist.

Die Kontaktöffnungen 2 2‘ sind an den Anschlussbereich AB des Kontaktelements 4, 4\ 4'' angepasst und haben in diesem Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen kreuzförmige oder auch kleebiattförmige Grundform.

In Figur 2 ist ein auf der Leiterkarte 1 montierter Kontaktträger 3 der Gerätebuchse 10 zu sehen. Im Kontaktträger 10 sind die Kontaktelemente 4 fixiert. Es handelt sich hierbei um so genannte Stiftkontaktelemente. Alternativ können die Kontaktelemente 4 selbstverständlich auch als Buchsenkontaktelemente 4‘ ausgeführt sein, wie sie in Figur 3 zu sehen sind.

Die Kontaktelemente 4, 4‘ weisen jeweils einen Kontaktbereich KB, zur elektrischen Kontaktierung mit einem Gegenkontaktelement eines

Gegensteckverbinder (nicht gezeigt), und einen Anschiussbereich AB, zur elektrischen Verbindung mit einer Leiterbahn (nicht gezeigt) der Leiterkarte 1 , auf. Der Anschlussbereich AB des Kontaktelements 4 weist einen axialen

Spalt 12 mit einem kreuzförmigen Querschnitt auf. Der Durchmesser der Kontaktöffnungen 2 ist an den Durchmesser des Anschlussbereichs AB des Kontaktelements 4 angepasst. Dabei ist der Durchmesser der Kontaktöffnung 2 idealerweise etwas kleiner als der Durchmesser des Anschlussbereichs. Dadurch werden die durch den Spalt gebildeten Laschen - beim Einstecken des jeweiligen Kontaktelements 4 in die zugehörige Kontaktöffnung 2 - radial nach innen gedrückt. Durch den späteren Gegendruck der Laschen gegen den metallisierten Randbereich der Kontaktöffnungen 2, ist das Kontaktelement 4, 4‘ zuverlässig elektrisch auf der Leiterkarte 1 kontaktiert. Der Kontaktträger 3 weist Kontaktkammern 6 auf, in welchen jeweils ein Kontaktelement 4 fixiert ist. Dazu weist das Kontaktelement 4 eine umlaufende Nut 8 auf, in welche ein umlaufender Steg 7, der innerhalb der Kontaktkammer 6 verläuft, eingreift. Dadurch sind die Kontakteiern ente 4, 4', 4'' im Kontaktträger, insbesondere auch gegen so zu hohe Zugbeanspruchung, gesichert und fixiert.

Der Kontaktträger 3 weist einen in Anschlussrichtung abstehenden Rasthaken 9 auf, der durch eine entsprechende Rastöffnung 11 der Leiterkarte 1 hindurchführbar ist und auf der Rückseite der Leiterkarte 1 verrastet. In der Regel sind zwei oder mehr derartiger Rasthaken 9 und Rastöffnungen 11 vorgesehen, die lediglich aus darstellerischen Gründen nicht gezeigt sind. Dadurch können nicht nur die Kontaktelemente 4, 4‘, 4 lötfrei auf der Leiterkarte elektrisch kontaktiert werden, sondern auch der Kontaktträger 3 werkzeuglos auf selbiger montiert werden.

In Figur 4 ist zu sehen, dass mit dem Kontaktträger 3 ein Isolierkörper 15 verbunden bzw. verrastet ist. Die Verrastung wird durch ein in Figur 5 gezeigtes Rastelement 18 realisiert. Durch den Isolierkörper 15 werden die Kontaktelemente 4, 4 vom Steckverbindergehäuse 16 abgeschirmt. Außerdem gewährleistet dieser das Einhalten der erforderlichen Luft- und Kriechstrecken bei den zugrundeliegenden Strömen. Im Isolierkörper 15 ist beidseitig ein PE-Biech 14 angeordnet. Durch die PE-Bieche wird eine Erdpotentialübergabe an einen Gegensteckverbinder (nicht gezeigt) gewährleistet. Eines der PE-Bieche 14 ist mit dem PE-Kontaktelement 4 über eine Schraube 17 elektrisch verbunden. In Figur 8 ist die Gerätebuchse 10 in seinem angestammten Einsatzgebiet gezeigt. Wie oben beschrieben sind die Kontaktelemente 4, 4', 4'' auf der Leiterkarte 1 elektrisch kontaktiert. Der Kontaktträger 3 ist auf der Leiterkarte 1 verrastet bzw. fixiert. Parallel zur Leiterkarte 1 ist eine Gerätewand 20 eines elektrischen Gerätes (nicht gezeigt) angeordnet. Die Leiterkarte 1 samt Kontaktträger 3 befindet sich innerhalb des elektrischen Gerätes. Durch eine aus darstellerischen Gründen nicht gezeigt Öffnung der Gerätewand 20 ragen die Kontaktelemente 4, 4', 4'', nebst Isolierkörper 15 durch die Gerätewand 20 hindurch nach außen. Der Isolierkörper 15 wird von einem Steckverbindergehäuse 16 abgedeckt, weiches über die Schrauben 19 an der Gerätewand 20 fixiert ist.

Das Steckverbindergehäuse 16 hat einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt bezogen auf die Blickrichtung in Figur 6. An seinen Schmalseiten weist das Steckverbindergehäuse 18

Verriegelungszapfen 21 auf, über welche ein Verriegelungsbügel (nicht gezeigt) eines Gegensteckverbinders übergreifen kann, um eine Steckverbindung aus Gerätebuchse 10 und passendem Gegensteckverbinder reversibel miteinander zu verriegeln.

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 Leiterkarte

2 Kontaktöffnung

3 Kontaktträger

4 Kontaktelement

5 Montageplatz

6 Kontaktkam m er

7 Steg innerhalb der Kontaktkammer 6

8 Nut im Kontaktelement 4

9 Rasthaken des Kontaktträgers 3

10 Gerätebuchse 11 Rastöffnung in der Leiterkarte 1 12 Axialer Spalt im Anschlussbereich AB des Kontaktelements 4

14 PE-Blech

15 Isolierkörper

16 Steckverbindergehäuse

17 Schraube

18 Rastelement

19 Schraube

20 Gerätgewand 21 Verriegelungszapfen

AB Anschlussbereich des Kontaktelements 4 KB Kontaktbereich des Kontaktelements 4