WO2008055746A2 - Elektrisches anschlusselement - Google Patents

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WO2008055746A2
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pins
electrical connection
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Bernhard Eichhorner
Wolfgang Peprny
Martin Petricek
Arnold SCHÖNLEITNER
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Definitions

  • the present invention relates to an electrical connection element for connecting a conductor to a printed circuit board or conductor tracks arranged thereon, comprising a housing, at least one terminal connection for the conductor and at least two connection pins for preferably solderable connection to the printed circuit board or the printed conductors
  • solderable connection with the circuit board has, and the circuit board is provided with receiving openings for receiving the connection pins, according to the preamble of claim 10.
  • Electrical connection elements are used in various embodiments in order to connect a mostly kabeiförmigen conductor to a printed circuit board (also referred to as a PCB, Printed Circuit Board, respectively) or arranged on conductor tracks.
  • a printed circuit board also referred to as a PCB, Printed Circuit Board, respectively
  • connection pins Such electrical connection elements are on the circuit board by means of projecting contact elements, hereinafter referred to as connection pins, attached, which are connected in the mounting position e- lektrisch conductive with provided on the circuit board, associated conductor tracks.
  • the connection pins are also referred to as soldering pins, because they usually engage in already existing in the circuit board receiving openings or holes and then soldered to the circuit board. Connection pins exist in countless variants and usually have a round or rectangular cross-section.
  • Such safety distances are usually prescribed according to the standard in order to reliably prevent a flashover and thus a short circuit between adjacent connection pins and vary according to the height of the voltage applied to the electrical connection element or to the connection pins.
  • the specific voltage which is necessary to allow current to flow through an insulator in the case of generic printed circuit board arrangements, in particular between the adjacent connection pins, is substantially proportional to the length of the path hereinafter referred to as "voltage path", which the electrons through the insulator or through the air in order to get from one connection pin to the nearest connection pin and cause a short-circuit, which means that a material-specific dielectric strength is also stated in the unit [V / mm] Ten to forty times higher dielectric strength than the medium air.
  • the mentioned safety distance corresponds with conventional electrical connection elements of the voltage path, which is essentially equivalent to the gap between two connection pins. More specifically, the safety distance or the voltage path is usually used as a direct distance between the outer shells of two connection pins on a normal direction to the usually in the plugging direction of the electrical see connecting element extending axes of the connecting pins imaginary connecting line measured, with such a measure measured safety distance is also referred to as "air gap".
  • Another safety margin is defined for a "creepage distance" that the current must travel along the surface of the board to pass from one terminal pin to the next.
  • -Safety distance as the surface of the PCB can foul during operation and the dirt adhering to the surface of the PCB, possibly in combination with the presence of high humidity and a condensation of humidity on the circuit board, a facilitated short circuit between two connection pins.
  • the safety margins according to the standards are subject not only to the power class of the electrical connection elements, but also to other factors such as the field of use of the electrical connection elements, e.g. whether it is used in industrial or household networks.
  • the effective voltage gap or "creeping distance" which the current must travel between two connection pins can still be reduced which the connection pins are soldered to the circuit board, is to be considered here.
  • the present invention has for its object to isolate the individual terminal pins from each other to prevent a flashover between them.
  • the connection pins of the electrical connection element closer to one another and thus to a smaller design of the electrical connection element allow as is the case with conventional connection elements or by specifying the described safety distances.
  • sufficient security against the risk of a voltage flashover between adjacent connection pins should be ensured.
  • an electrical connection element having the characterizing features of claim 1 and an arrangement having the characterizing features of claim 10.
  • a generic electrical connection element for connecting a conductor to a printed circuit board or to printed conductors arranged thereon comprises a housing, at least one clamping connection for the conductor and at least two connection pins for preferably solderable connection to the printed circuit board.
  • the housing at an underside facing the mounting position of the printed circuit board, the housing has at least one projecting separating element of an insulating material, which is arranged at least in sections between the connection pins and extends through the printed circuit board in the mounting position.
  • connection pins are insulatively shielded from one another or the dielectric strength of that region between two adjacent connection pins is increased, which in conventional electrical connection elements was hitherto only formed by the medium of air.
  • connection element no longer in the manner described above as a linear normal distance between two connection pins, but now corresponds to that hypothetical path, which is applied to a terminal pin current to overcome or circumnavigating the Area of the separating element must take to get to the next adjacent terminal pin. It is understood that the separating element in this case must have a certain minimum thickness in order not to be subject to a voltage breakdown.
  • the voltage path (both the “creeping path” described above and the "air gap”) can be significantly increased and the distances between the connecting pins can be reduced, without resulting in a safety risk or a short-circuit risk. Since the connection pins can henceforth be closer to one another, the space requirement of the electrical connection element according to the invention compared to conventional electrical connection elements is reduced. The thus made possible smaller production of the electrical connection element also results in a cost advantage both in the production of connecting elements and in the production of corresponding circuit boards, which can also be dimensioned smaller.
  • the separating element projects in a substantially normal direction from the underside of the housing and according to the characterizing features of claim 3, wherein the separating element is arranged in the middle between two adjacent connecting pins and preferably in the normal direction extends to an axial distance between the connection pins, an optimization of the material cost for the separating elements and a readily producible compatibility with respect to the pluggability of the separating elements in the circuit board is made possible.
  • the partition may be made integral with the housing according to the characterizing features of claim 5. In this way, a simple and inexpensive production is possible.
  • the electrical connection element is made of plastic.
  • the material plastic generally has a high insulating effect or dielectric strength and is therefore particularly suitable for shielding adjacent connection pins from one another.
  • the separating element is formed substantially rectangular in manufacturing technology simple manner.
  • the rectangular shape preferably has rounded or chamfered areas in order to allow better plug-in connectivity of the separating elements or to save material.
  • the separating element according to the characterizing features of claim 8 is designed like a shaft, wherein any number of connection pins is surrounded by the separating element in a normal on the underside of the circuit board taking place plan view at least in sections.
  • Claim 10 is analogous to the above-described claims on an arrangement comprising a printed circuit board with an upper side (also called “mounting side”) and a lower side (also called “Lötseite”) and an attachable to the top of the circuit board electrical connection element for connecting a Conductor arranged on the circuit board traces, wherein the electrical connection element has a housing, at least one terminal connection for the conductor and at least two connection pins for preferably solderable connection to the circuit board or the conductor tracks and the circuit board is provided with receiving openings for receiving the connection pins.
  • the electrical connection element has a housing, at least one terminal connection for the conductor and at least two connection pins for preferably solderable connection to the circuit board or the conductor tracks and the circuit board is provided with receiving openings for receiving the connection pins.
  • At least one separating element of insulating material arranged at least in sections between the connection pins is provided in the assembled state of the arrangement.
  • the separating element according to the invention is arranged in a preferred embodiment according to the characterizing features of claim 11 on one of the circuit board facing the underside of the housing of the electrical connection element and preferably made integral with the housing.
  • the printed circuit board is provided with at least one additional receiving opening through which the separating element extends.
  • the separating element on the underside opposite a mounting side, the printed circuit board and preferably integrally with the Execute PCB.
  • the separating element according to the characterizing features of claim 14 is arranged in the middle between two adjacent connection pins and preferably extends in the normal direction to a center distance between the two connection pins.
  • the measured from the bottom of the circuit board length of the separating element and the normal thereto extending width of the separating element according to the characterizing features of claim 15 are each chosen so that both one of the voltage applied to the terminal pins current to circumnavigate the separating element strictly constitutes a "creepage distance” causing a short circuit between two adjacent connection pins as well as a “creeping distance” which causes a short circuit between two adjacent connection pins and runs along the underside of the circuit board and the surface of the separation element, in each case at least as great, preferably larger is the corresponding standard "creepage distance" safety distance or the "clearances" safety distance.
  • the separating element according to the characterizing features of claim 16 is made of plastic.
  • the separating element according to the characterizing features of claim 17 is rectangular, wherein the rectangular shape may also be rounded or chamfered.
  • the separating element may be designed as a shaft in accordance with the characterizing features of claim 18, wherein any number of the connecting pins is surrounded at least in sections by the separating element in a plan view which normally takes place on the underside of the printed circuit board.
  • At least one additional separating element may be provided which between the connection pins of a first electrical connection element and the connection pins of an adjacent second electrical Connection element is arranged and extends through a further additional receiving opening in the circuit board.
  • Fig.l is a schematic representation of an inventive arrangement in axonometric exploded view
  • FIG. 2 is a schematic representation of an inventive arrangement according to Fig.l in mounted position
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an electrical connection element according to the invention in an oblique view
  • FIG. 6 shows a sectional side view of an electrical connection element according to the invention
  • 7 shows a front view of a soldered to a circuit board according to the invention electrical connection element
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a region provided with receiving openings of a printed circuit board in plan view
  • Fig.l shows an inventive electrical connection element 1, which is manually or automatically mounted in the insertion direction 14 on a printed circuit board 10 (see also Fig.2).
  • electrical connection element 1 has a preferably made of plastic housing 2, which is provided on a front side 2c with a plurality of clamping connections 5, wherein by means of web-like walls 5b each have a receptacle 5a is formed.
  • a respective conductor 6 in an insertion direction 15 can be used and fixed by means disposed in the housing 2 actuators 7 (see sectional view of Figure 6).
  • the actuating elements 7 may be, for example, screw or pusher elements, which in a manner known per se cause a clamping of the conductor 6 introduced into the clamping connection 5 against a clamping cage 9 arranged in the housing 2.
  • the housing 2 on an upper side 2b facing away from the printed circuit board 10 in the assembly position, has integrally molded, mostly tubular, shaped elements 8, which in each case form an opening 8a into which a tool, e.g. a screwdriver can be inserted in order to actuate the actuating elements 7 arranged within the housing 2 and releasing or fixing the conductor 6.
  • a tool e.g. a screwdriver
  • connection pins 3 in the perpendicular to the bottom 2a extending Plug-in direction 14 out, which are provided for connection to printed conductors, not shown, of the printed circuit board 10.
  • the connecting pins 3 are thorn-shaped protruding electrical contacts, which engage in corresponding receiving openings 11 or bores of the printed circuit board 10 and are subsequently soldered thereto (see FIG. 8).
  • connection pins 3 can be designed in various ways and, for example, have round, rectangular or square cross-sections. Usually, the terminal pins 3 are made by punching flat material.
  • connection pin 3 is connected, for example, to the clamping cage 9 of the clamping connection 5, penetrates the underside 2 a of the housing 2 and projects beyond the underside 2 a with a length 21 (FIG. 6).
  • connection pin 3 with a soldering material 20 is usually carried out on a side facing away from the plugged electrical connection element 1, also referred to as "Lötseite" bottom 10b of the circuit board 10, after the electrical connection element 1 on an also referred to as “mounting side” top 10a of the circuit board 10th has been positioned and the terminal pins 3 in the region of the receiving openings 11 protrude through the circuit board 10 (see Figure 7), to be in this position with corresponding provided on the circuit board 10 traces in electrically conductive contact.
  • soldering of the connection pin 3 with a soldering material 20 is usually carried out on a side facing away from the plugged electrical connection element 1, also referred to as "Lötseite" bottom 10b of the circuit board 10, after the electrical connection element 1 on an also referred to as “mounting side” top 10a of the circuit board 10th has been positioned and the terminal pins 3 in the region of the receiving openings 11 protrude through the circuit board 10 (see Figure 7), to be in this position with corresponding provided on
  • the electrical connection element 1 may be attached to the printed circuit board 10 in other ways, for example by fitting accurately.
  • the housing 2 of the electrical connection element 1 is located on its side facing the printed circuit board 10.
  • page 2a provided with protruding dividing elements 4 of insulating material, which are at least partially disposed between the connection pins 3 and in the mounted position into specially provided additional receiving openings 12 of the circuit board 10 into or through this protrude.
  • the separating elements 4 extend in the present embodiment substantially parallel to the connection pins 3 and perpendicular to the bottom 2a of the housing 2 and thus perpendicular to the top 10a and bottom 10b of the circuit board 10, wherein the separating element 4 preferably in the middle between two adjacent connection pins 3 is arranged.
  • the current flow can assume an "air gap", which essentially corresponds to the sum of the sections 16a, 16b and 16c, or else a “creeping distance” which essentially corresponds to the sum of the sections 16d, 16e, 16f, 16e and 16 d and along the bottom 10b of the circuit board 10 and the surface of the separator 4 extends.
  • the "creepage distance” may be used for calculating the section 16d extending along the underside 10b of the printed circuit board 10. "not just parallel to the axial distance 19 extending distance between terminal pin 3 and separator 4 are used, since the width of the printed circuit board 10 applied on the electrically conductive soldering material 20 must be considered or subtracted from the distance between terminal pin 3 and separator 4.
  • the provision of separating elements 4 according to the invention means that, for example, in the case of an electrical connection element 1 with a nominal voltage of 600 V provided, the standard "creepage" safety distance or the gap extension 13 between two connection pins 3 according to a US standard per se 12.7 mm, this gap extension 13 can now be reduced to about 6 mm with full guarantee of the short-circuit safety Electric connection elements 1 provided for a nominal voltage of 600 V have, for example, a center distance 19 of the connection pins 3 of only 6 , 35 mm, with the connection pin diameter being 1 mm.
  • the separator 4 In order to prevent a voltage breakdown by the separator 4 and also to cancel the separator 4 during assembly or during operation of the electrical connection element 1, e.g. To prevent shocks, the separator 4 must have a certain minimum wall thickness.
  • the wall thickness of the separating element 4, which according to Figure 7 corresponds to the lengths of the sections 16b and 16f, in the present embodiment, about 0.95 mm.
  • the separating element 4 is essentially rectangular, but according to FIG. 6 it may also have chamfers 4b or rounded portions at its corner regions, in order to allow optimal plug-in capability of the separating elements 4 in the corresponding receiving openings 11 of the printed circuit board 10.
  • the connection pins 3 are also preferably provided with a conical end region 3 a, in order to allow a better plug-in capability of the same into the printed circuit board 10.
  • the separating element 4 may also be designed in another way, for example in the shape of a shield or convex / concave or as a polygon.
  • connection pins 3 protrude from the underside 2a of the housing 2 or from a line corresponding to the axial spacing 19 between two connection pins 3, not perpendicular, but at a different angle
  • the geometry of the separating element Mentes 4 course also be adapted to this course of the connection pins 3.
  • the separating element 4 instead of an arrangement of the separating element 4 according to the invention on the housing 2 of the electrical connection element 1, it is also conceivable to provide that on the underside 10b of the printed circuit board 10, wherein the separating element 4 either integral with the printed circuit board 10 or as a separate component on the bottom 10b the circuit board 10 may be attached.
  • a material layer between the bottom 2a of the housing 2 and top 10a of the circuit board 10 may be provided, which has a sufficient resistivity and reliably fills any voids in said area , such as a suitable plastic or adhesive layer.
  • the projecting separator 4 extends in the present embodiment with a measured from the bottom 10b of the circuit board 10, perpendicular to this length 22 ⁇ which is larger , is preferably twice as long as the length 21 s projecting beyond the underside 10b of the printed circuit board 10 of the connecting pin 3 adjacent to the separating element 4 in each case.
  • connection pin 3 protrudes, for example, with a length 21 s of 1.9 mm beyond the underside 10b of the printed circuit board 10, the length 22 s of the separating element 4 measured from the lower side 10b of the printed circuit board 10 being 5.6 mm.
  • the length 22 "of the separating element 4 thus projects beyond the length 21 s of the connecting pin 3 by 3.7 mm, ie is approximately three times as large as this one.
  • the "air gap” is 9.7 mm, while the sum of the sections 16d, 16e, 16f, 16e and 16d, ie the "creepage distance", is 16 mm, in this way the connection pins 3 can be used in a space-saving manner Axial distance 19 of 6.35 mm to each other are arranged without a short circuit must be feared.
  • the separating element 4 is arranged in the present embodiment exactly in the middle between two adjacent connection pins 3, wherein in the side view according to Figure 6 it can be seen that a normal to the longitudinal axis 18 of the connection pins 3 and normal to in Fig.7 indicated gap extension 13 extending Width 23 of the separating element 4 is also chosen so that a sufficient shielding effect of the separating element 4 is given.
  • the connecting pin 3 is expediently arranged in the region of the middle of the width 23 of the separating element 4 (viewed in a side view according to FIG. 6) or the separating element 4 is dimensioned with respect to the extent of its width 23 extending essentially in the normal direction to the gap 13 Be arranged substantially symmetrically to the connection pin 3.
  • FIG. 6 In the exemplary embodiment according to FIG.
  • the underside 2a of the housing 2 does not bear directly on the upper side 10a of the printed circuit board 10, but by means of web portions 2d formed on the underside 2a of the housing 2 or by means of shoulder portions 4a of the separating elements 4 Diameter is greater than that of the receiving openings 11, is slightly distanced from the top 10 a of the circuit board 10.
  • connection pins 3 can also be shielded from other areas than shown in the present FIGS. 1-8 become.
  • one or more additional separating elements 4 ' can be provided, which connect the connection pins 3 of a first electrical connection element 1 and the connection pins 3 "of a second electrical connection element 1 s adjacent thereto Separate (not shown, but see the schematic representation of a further additional receiving opening 12 which is provided for receiving an additional separating element 4 ', according to Fig.l).
  • the at least one additional separating element 4 ' can also be arranged in a different position than is shown in Fig.l with reference to the additional receiving opening 12".
  • the additional separating element 4 ' is preferably arranged in an arbitrary edge region of the underside 2 a of the housing 2 and may, for example, also be arranged in a region of the housing 2 adjacent to the clamping connections 5.
  • the shielding or insulating effect of the separating elements 4 according to the invention can also be increased by removing the separating element 4 is designed like a shaft and in such a way any number of the connection pins 3, viewed in a normal on the bottom 10 b of the circuit board 10 taking place plan view, surrounded by the separating element 4 or sheathed with more or less distance (also not shown).
  • the separating element 4 in such a case has a shaft-shaped receptacle, within which a connection pin 3 is arranged and separated from adjacent connection pins 3.
  • connection pins 3 can either be partially isolated (under any desired spacing from the separating element 4), in the case of production of the separating element 4 together with the printed circuit board 10, even completely from the separating element 4.
  • the separating element 4 according to the invention is preferably made of plastic, since it has a high insulating effect or dielectric strength at 30-130 [kV / mm]. However, it is also conceivable to use the separating element 4 made of other insulating materials, e.g. made of ceramic or glass-containing materials.
  • a generic system can also have additional protruding plug-in elements and receiving openings, which are arranged either on the electrical connection element 1 or on the circuit board 10, but which should only prevent incorrect positioning of the electrical connection element 1 on the circuit board 10 and in their functionality are not to be confused with the separating elements 4 according to the invention.
  • connection pins 3 leading away from the receiving openings 11 for the connection pins 3 traces of the circuit board 10 no flashover according to the standard safety distance below, narrow arrangement of the connection pins 3, it may be provided that this lead from the receiving openings 11 and the connecting pins 3 leading away traces either in an insulated layer of a multilayer printed circuit board and are insulated from each other or that the circuit board 10 is at least partially covered with an additional insulating layer.

Abstract

Elektrisches Anschlusselement (1) zum Anschluss eines Leiters (6) an eine Leiterplatte (10), umfassend ein Gehäuse (2), mindestens einen Klemmanschluss (5) für den Leiter (6) sowie mindestens zwei Anschlusspins (3) zur vorzugsweise lötbaren Verbindung mit der Leiterplatte (10). Um es zu ermöglichen, die Anschlusspins (3) des elektrischen Anschlusselementes (1) näher zueinander anzuordnen und somit zu einer kleineren Bauweise des elektrischen Anschlusselementes (1) zu gelangen, weist das Gehäuse (2) an einer in Montageposition der Leiterplatte (10) zugewandten Unterseite (2a) mindestens ein abstehendes Trennelement (4) aus isolierendem Material auf, welches zumindest abschnittsweise zwischen den Anschlusspins (3) angeordnet ist und sich in Montageposition durch die Leiterplatte (10) hindurcherstreckt. Auf diese Weise wird auch im Falle einer kleineren Beabstandung der Anschlusspins (3) zueinander, als dies durch normgemäße Sicherheitsabstände vorgeschrieben ist, eine ausreichende Sicherheit gegenüber der Gefahr eines Spannungsüberschlags zwischen den Anschlusspins (3) gewährleistet.

Description

Elektrisches Anschlusselement
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Anschlusselement zum Anschluss eines Leiters an eine Leiterplatte bzw. an daran angeordnete Leiterbahnen, umfassend ein Gehäuse, mindestens einen Klemmanschluss für den Leiter sowie mindestens zwei Anschlusspins zur vorzugsweise lötbaren Verbindung mit der Leiterplatte bzw. den Leiterbahnen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung umfassend eine Leiterplatte mit einer Oberseite und einer Unterseite und ein an der Oberseite der Leiterplatte montierbares elektrisches Anschlusselement zum Anschluss eines Leiters, wobei das elektrische Anschlusselement ein Gehäuse, mindestens einen Klemmanschluss für den Leiter sowie mindestens zwei Anschlusspins zur vorzugsweise lötbaren Verbindung mit der Leiterplatte aufweist, und die Leiterplatte mit Aufnahmeöffnungen zur Aufnahme der Anschlusspins versehen ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Elektrische Anschlusselemente finden in verschiedensten Ausführungsformen Anwendung, um einen zumeist kabeiförmigen Leiter an eine Leiterplatte (auch als PCB, Printed Circuit Board, bezeichnet) bzw. an daran angeordneten Leiterbahnen anzuschließen .
Derartige elektrische Anschlusselemente sind auf der Leiterplatte mittels abstehender Kontaktelemente, im Folgenden Anschlusspins genannt, befestigt, welche in Montageposition e- lektrisch leitend mit an der Leiterplatte vorgesehenen, zugeordneten Leiterbahnen verbunden sind. Die Anschlusspins werden auch als Lötpins bezeichnet, weil sie üblicherweise in bereits in der Leiterplatte vorhandene Aufnahmeöffnungen bzw. Bohrungen eingreifen und anschließend mit der Leiterplatte verlötet werden . Anschlusspins existieren in unzähligen Ausführungsvarianten und weisen zumeist einen runden oder rechteckigen Querschnitt auf .
Aufgrund der hohen Anordnungsdichte von an der Leiterplatte vorgesehenen Bauteilen ist eine möglichst kleine Dimensionierung auch der elektrischen Anschlusselemente erwünscht.
Die Reduzierung der Größe der elektrischen Anschlusselemente stößt jedoch aufgrund eines zwischen den einzelnen Anschlusspins notwendigen Sicherheitsabstandes an eine Grenze.
Derartige Sicherheitsabstände sind zumeist normgemäß vorgeschrieben, um einen Spannungsüberschlag und somit einen Kurz- schluss zwischen benachbarten Anschlusspins sicher zu verhindern und variieren entsprechend der Höhe der am elektrischen Anschlusselement bzw. an den Anschlusspins anliegenden Spannung .
Die konkrete Spannung, welche notwendig ist, um Strom durch einen Isolator, bei gattungsgemäßen Leiterplatten-Anordnungen insbesondere zwischen den benachbarten Anschlusspins befindliche Luft, fließen zu lassen, ist im Wesentlichen proportional zur Länge des im Folgenden als „Spannungsstrecke" bezeichneten Weges, welchen die Elektronen durch den Isolator bzw. durch die Luft zurücklegen müssen, um von einem Anschlusspin zum nächst gelegenen Anschlusspin zu gelangen und einen Kurz- schluss zu verursachen. Dementsprechend ist eine materialspezifische Durchschlagfestigkeit auch in der Einheit [V/mm] angegeben. Hierbei weist Kunststoff eine etwa zehn- bis vierzigfach höhere Durchschlagfestigkeit auf als das Medium Luft.
Der erwähnte Sicherheitsabstand entspricht bei konventionellen elektrischen Anschlusselementen der Spannungsstrecke, welche im Wesentlichen mit der Lücke zwischen zwei Anschlusspins gleichzusetzen ist. Genauer gesagt wird der Sicherheitsabstand bzw. die Spannungsstrecke üblicherweise als unmittelbarer Abstand zwischen den Außenmänteln zweier Anschlusspins auf einer in Normalrichtung zu den zumeist in Steckrichtung des elektri- sehe Anschlusselementes verlaufenden Achsen der Anschlusspins gedachten Verbindungslinie gemessen, wobei ein solcherart gemessener Sicherheitsabstand auch als „Luftstrecke" bezeichnet wird.
Parallel dazu ist auch ein weiterer Sicherheitsabstand hinsichtlich einer „Kriechstrecke" definiert, welche der Strom entlang der Oberfläche der Leiterplatte zurücklegen muss, um von einem Anschlusspin zum nächsten zu gelangen. Der vorgeschriebene „Kriechstrecken"-Sicherheitsabstand ist zumeist wesentlich höher als der „Luftstrecken"-Sicherheitsabstand, da die Oberfläche der Leiterplatte im Laufe des Betriebs verschmutzen kann und der an der Oberfläche der Leiterplatte anhaftende Schmutz, gegebenenfalls in Kombination mit einem Vorliegen hoher Luftfeuchtigkeit und einer Kondensation der Luftfeuchte an der Leiterplatte, einen erleichterten Kurzschluss zwischen zwei Anschlusspins ermöglicht.
Die normgemäßen Sicherheitsabstände unterliegen neben der Leistungsklasse der elektrischen Anschlusselemente noch weiteren Faktoren wie etwa dem Einsatzgebiet der elektrischen Anschlusselemente, z.B. ob diese in Industrie- oder in Haushaltsnetzen eingesetzt ist.
Falls die Leiterplatte im Bereich der für die Aufnahme der Anschlusspins vorgesehenen Aufnahmeöffnungen noch metallische Einfassungen aufweist, so kann sich hierbei die effektive Spannungsstrecke bzw. „Kriechstrecke", welche der Strom zwischen zwei Anschlusspins zurücklegen muss, noch verringern. Auch die Schichtdicke des Lötmaterials, mittels welchem die Anschlusspins mit der Leiterplatte verlötet sind, ist hierbei zu berücksichtigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die einzelnen Anschlusspins voneinander zu isolieren, um einen Spannungsüberschlag zwischen diesen zu verhindern. Insbesondere soll es ermöglicht werden, die Anschlusspins des elektrischen Anschlusselementes näher zueinander anzuordnen und somit eine kleinere Bauweise des elektrischen Anschlusselementes zu ermöglichen als dies bei konventionellen Anschlusselementen bzw. durch die Vorgabe der beschriebenen Sicherheitsabstände der Fall ist. Trotz der kleineren Beabstandung der Anschlusspins soll jedoch eine ausreichende Sicherheit gegenüber der Gefahr eines Spannungsüberschlags zwischen benachbarten Anschlusspins gewährleistet sein.
Erfindungsgemäß werden diese Ziele durch ein elektrisches Anschlusselement mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10 erreicht.
Ein gattungsgemäßes elektrisches Anschlusselement zum An- schluss eines Leiters an eine Leiterplatte bzw. an daran angeordnete Leiterbahnen umfasst ein Gehäuse, mindestens einen Klemmanschluss für den Leiter sowie mindestens zwei Anschlusspins zur vorzugsweise lötbaren Verbindung mit der Leiterplatte. Erfindungsgemäß weist das Gehäuse an einer in Montageposition der Leiterplatte zugewandten Unterseite mindestens ein abstehendes Trennelement aus einem isolierenden Material auf, welches zumindest abschnittsweise zwischen den Anschlusspins angeordnet ist und sich in Montageposition durch die Leiterplatte hindurcherstreckt.
Auf diese Weise werden benachbarte Anschlusspins isolierend voneinander abgeschirmt bzw. die Durchschlagsfestigkeit jenes Bereichs zwischen zwei benachbarten Anschlusspins erhöht, welcher bei konventionellen elektrischen Anschlusselementen bisher nur durch das Medium Luft gebildet war.
Die Länge der Spannungsstrecke zwischen den Anschlusspins ergibt sich also bei einem erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusselement nicht mehr in der oben beschriebenen Weise als ein linearer Normalabstand zwischen zwei Anschlusspins, sondern entspricht nun jenem hypothetischen Weg, welchen der an einem Anschlusspin anliegende Strom zur Überwindung bzw. Umrundung der Fläche des Trennelementes nehmen muss, um zum nächst benachbarten Anschlusspin zu gelangen. Es versteht sich, dass das Trennelement hierbei eine gewisse Mindestdicke aufweisen muss, um nicht einem Spannungsdurchschlag zu unterliegen.
Durch Vorsehung eines erfindungsgemäßen Trennelementes kann also die Spannungsstrecke (sowohl die oben beschriebene „Kriechstrecke" als auch die „Luftstrecke") deutlich erhöht und die Abstände zwischen den Anschlusspins verringert werden, ohne dass daraus ein Sicherheitsrisiko bzw. eine Kurzschlussgefahr resultieren würde. Indem die Anschlusspins fortan näher zueinander benachbart sein können, wird der Platzbedarf des erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusselementes gegenüber konventionellen elektrischen Anschlusselementen verringert. Durch die solcherart ermöglichte kleinere Fertigung des elektrischen Anschlusselementes ergibt sich zudem ein Kostenvorteil sowohl bei der Herstellung von Anschlusselementen und als auch bei der Herstellung von korrespondierenden Leiterplatten, welche ebenfalls kleiner dimensioniert werden können.
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 2, wonach das Trennelement in einer im Wesentlichen normalen Richtung von der Unterseite des Gehäuse absteht und gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 3, wonach das Trennelement in der Mitte zwischen zwei benachbarten Anschlusspins angeordnet ist und sich vorzugsweise in normaler Richtung zu einem Achsabstand zwischen den Anschlusspins erstreckt, wird eine Optimierung des Materialaufwands für die Trennelemente sowie eine einfach herstellbare Kompatibilität hinsichtlich der Steckbarkeit der Trennelemente in der Leiterplatte ermöglicht.
Indem die ab der Unterseite des Gehäuses gemessene, sich in Montageposition in Richtung der Leiterplatte erstreckende Länge des abstehenden Trennelementes sowie die entlang der Unterseite des Gehäuses verlaufende Breite des Trennelementes zufolge der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 jeweils so gewählt sind, dass sowohl eine vom an den Anschlusspins anliegenden Strom zur Umrundung des Trennelementes zurückzulegende, einen Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Anschlusspins verursachende „Luftstrecke" als auch eine vom Strom zur Umrundung des Trennelementes zurückzulegende, einen Kurz- schluss zwischen zwei benachbarten Anschlusspins verursachende, entlang einer Unterseite der Leiterplatte sowie der Oberfläche des Trennelementes verlaufende „Kriechstrecke" jeweils mindestens so groß, vorzugsweise größer ist als ein korrespondierender normgemäßer „Luftstrecken"-Sicherheitsabstand bzw. ein „Kriechstrecken"-Sicherheitsabstand, wird ein Spannungsüberschlag zwischen benachbarten Anschlusspins sicher verhindert.
Das Trennelement kann gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 integral mit dem Gehäuse gefertigt sein. Auf diese Weise wird eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht.
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 ist das elektrische Anschlusselement aus Kunststoff gefertigt. Der Werkstoff Kunststoff weist allgemein eine hohe Isolierwirkung bzw. Durchschlagfestigkeit auf und eignet sich daher ganz besonders, um benachbarte Anschlusspins voneinander abzuschirmen .
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7 ist das Trennelement in fertigungstechnisch einfacher Weise im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Die Rechtecksform weist vorzugsweise abgerundete oder gefaste Bereiche auf, um eine bessere Steckbarkeit der Trennelemente zu ermöglichen bzw. um Material einzusparen.
Um eine verbesserte Isolierwirkung zu erzielen, ist das Trennelement gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 schachtförmig ausgeführt, wobei eine beliebige Anzahl der Anschlusspins vom Trennelement in einer normal auf die Unterseite der Leiterplatte erfolgenden Draufsicht zumindest abschnittsweise umgeben ist.
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 9 ist es für den Fall, dass auf der Leiterplatte mehrere elektrische Anschlusselemente aneinandergrenzend angeordnet sind, auch mög- lieh, an der Unterseite des Gehäuses eine beliebige Anzahl an zusätzlichen Trennelementen vorzusehen, welche zwischen den Anschlusspins eines ersten elektrischen Anschlusselementes und den Anschlusspins eines angrenzenden weiteren elektrischen Anschlusselementes angeordnet sind.
Anspruch 10 richtet sich analog zu den voranstehend beschriebenen Ansprüchen auf eine Anordnung, umfassend eine Leiterplatte mit einer Oberseite (auch „Montageseite" genannt) und einer Unterseite (auch „Lötseite" genannt) sowie ein an der Oberseite der Leiterplatte montierbares elektrisches Anschlusselement zum Anschluss eines Leiters an auf der Leiterplatte angeordnete Leiterbahnen, wobei das elektrische Anschlusselement ein Gehäuse, mindestens einen Klemmanschluss für den Leiter sowie mindestens zwei Anschlusspins zur vorzugsweise lötbaren Verbindung mit der Leiterplatte bzw. den Leiterbahnen aufweist und die Leiterplatte mit Aufnahmeöffnungen zur Aufnahme der Anschlusspins versehen ist. Um die bereits beschriebene Isolierwirkung bzw. kleinere Abstände zwischen den einzelnen Anschlusspins zu ermöglichen und einen Spannungsüberschlag zwischen benachbarten Anschlusspins sicher auszuschließen, ist im montierten Zustand der Anordnung mindestens ein zumindest abschnittsweise zwischen den Anschlusspins angeordnetes Trennelement aus isolierendem Material vorgesehen .
Das erfindungsgemäße Trennelement ist in einer bevorzugten Ausführungsweise gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11 an einer der Leiterplatte zugewandten Unterseite des Gehäuses des elektrischen Anschlusselementes angeordnet und vorzugsweise integral mit dem Gehäuse gefertigt. Hierbei ist die Leiterplatte mit mindestens einer Zusatz- Aufnahmeöffnung versehen, durch welche sich das Trennelement hindurcherstreckt .
In einer alternativen Bauart gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 12 ist es jedoch auch möglich, das Trennelement an der einer Montageseite gegenüberliegenden Unterseite, der Leiterplatte anzuordnen und vorzugsweise integral mit der Leiterplatte auszuführen. Im Falle einer solchen Ausführungsweise kann es gegebenenfalls notwendig sein, zwischen der O- berseite der Leiterplatte und der Unterseite des Anschlusselement-Gehäuses eine isolierende Schicht z.B. aus Kunststoff vorzusehen, um in jenem Bereich einen Spannungsüberschlag zwischen zwei benachbarten Anschlusspins zu verhindern.
Analog zu Anspruch 2 erstreckt sich das in der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehene Trennelement gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 13 in einer im Wesentlichen normalen Richtung zu einer von der Leiterplatte gebildeten Ebene, steht also senkrecht von der Unterseite des Gehäuses oder senkrecht von der Unterseite der Leiterplatte ab.
Analog zu Anspruch 3 ist das Trennelement gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 14 in der Mitte zwischen zwei benachbarten Anschlusspins angeordnet und erstreckt sich vorzugsweise in normaler Richtung zu einem Achsabstand zwischen den zwei Anschlusspins.
Analog zu Anspruch 4 ist die ab der Unterseite der Leiterplatte gemessene Länge des Trennelementes sowie die normal dazu verlaufende Breite des Trennelementes gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 15 jeweils so gewählt sind, dass sowohl eine vom an den Anschlusspins anliegenden Strom zur Umrundung des Trennelementes zurückzulegende, einen Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Anschlusspins verursachende „Luftstrecke" als auch eine vom Strom zur Umrundung des Trennelementes zurückzulegende, einen Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Anschlusspins verursachende, entlang der Unterseite der Leiterplatte sowie der Oberfläche des Trennelementes verlaufende „Kriechstrecke" jeweils mindestens so groß, vorzugsweise größer ist als der korrespondierende normgemäße „Kriech- strecken"-Sicherheitsabstand bzw. der „Luftstrecken"- Sicherheitsabstand.
Unter Erzielung der bereits zu Anspruch 6 angeführten Vorteile ist das Trennelement gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 16 aus Kunststoff gefertigt. Analog zu Anspruch 7 ist das Trennelement gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 17 rechteckig ausgebildet, wobei die Rechtecksform auch abgerundet oder gefast sein kann.
Das Trennelement kann gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 18 schachtförmig ausgeführt sein, wobei eine beliebige Anzahl der Anschlusspins in einer normal auf die Unterseite der Leiterplatte erfolgenden Draufsicht zumindest abschnittsweise vom Trennelement umgeben ist.
Falls analog zu Anspruch 9 mehrere elektrische Anschlusselemente zueinander benachbart bzw. aneinandergrenzend auf der Leiterplatte angeordnet sind, kann gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 19 wiederum mindestens ein zusätzliches Trennelement vorgesehen sein, welches zwischen den Anschlusspins eines ersten elektrischen Anschlusselementes und den Anschlusspins eines angrenzenden zweiten elektrischen Anschlusselementes angeordnet ist und sich durch eine weitere Zusatz-Aufnahmeöffnung in der Leiterplatte hindurcherstreckt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert .
Dabei zeigt:
Fig.l eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung in axonometrischer Explosionsdarstellung
Fig.2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Fig.l in montierter Position
Fig.3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusselementes in Schrägansicht
Fig.4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusselementes in Schrägansicht
Fig.5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusselementes in Schrägansicht
Fig.6 eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusselementes Fig.7 eine Vorderansicht eines mit einer Leiterplatte verlöteten erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusselementes
Fig.8 eine schematische Darstellung eines mit Aufnahmeöffnungen versehenen Bereichs einer Leiterplatte in Draufsicht
Fig.l zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Anschlusselement 1, welches manuell oder automatisiert in Steckrichtung 14 auf einer Leiterplatte 10 angebracht wird (siehe auch Fig.2).
Das in den Figuren 3 bis 5 näher ersichtliche elektrische Anschlusselement 1 weist ein vorzugsweise aus Kunststoff gefertigtes Gehäuse 2 auf, welches an einer Frontseite 2c mit mehreren Klemmanschlüssen 5 versehen ist, wobei mittels stegartiger Wandungen 5b jeweils eine Aufnahme 5a ausgebildet ist. In die Aufnahme 5a des Klemmanschlusses 5 ist jeweils ein Leiter 6 in einer Einführrichtung 15 einsetzbar und mittels im Gehäuse 2 angeordneter Betätigungselemente 7 fixierbar (siehe Schnittdarstellung gemäß Fig.6).
Bei den Betätigungselementen 7 kann es sich beispielsweise um Schraub- oder Drückerelemente handeln, welche in an sich bekannter Weise eine Klemmung des in den Klemmanschluss 5 eingeführten Leiters 6 gegen einen im Gehäuse 2 angeordneten Klemmkäfig 9 bewirken.
Gemäß den Figuren 3 bis 5 weist das Gehäuse 2 an einer der Leiterplatte 10 in Montageposition abgewandten Oberseite 2b integral angeformte, zumeist röhrenförmige Formelemente 8 auf, welche jeweils eine Öffnung 8a ausbilden, in welche ein Werkzeug, z.B. ein Schraubendreher eingeführt werden kann, um die innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten, den Leiter 6 freigebenden oder fixierenden Betätigungselemente 7 zu betätigen.
Aus einer in Montageposition der Leiterplatte 10 zugewandten Unterseite 2a des Gehäuses 2 ragt eine beliebige Anzahl an Anschlusspins 3 in der senkrecht zur Unterseite 2a verlaufenden Steckrichtung 14 heraus, welche zum Anschluss an nicht dargestellte Leiterbahnen der Leiterplatte 10 vorgesehen sind.
Bei den Anschlusspins 3 handelt es sich um dornförmig abstehende elektrische Kontakte, welche in korrespondierende Aufnahmeöffnungen 11 bzw. Bohrungen der Leiterplatte 10 eingreifen und anschließend mit dieser verlötet werden (siehe Fig.8).
Die Anschlusspins 3 können in verschiedenster Weise ausgestaltet sein und beispielsweise runde, rechteckige oder quadratische Querschnitte aufweisen. Üblicherweise werden die Anschlusspins 3 durch das Stanzen von flachem Material hergestellt.
Die übereinander angeordneten Klemmanschlüsse 5 und Anschlusspins 3 sind jeweils leitend miteinander verbunden. Der Anschlusspin 3 ist beispielsweise mit dem Klemmkäfig 9 des Klemmanschlusses 5 verbunden, durchdringt die Unterseite 2a des Gehäuses 2 und ragt über die Unterseite 2a mit einer Länge 21 hinaus (Fig.6) .
Das Verlöten des Anschlusspins 3 mit einem Lötmaterial 20 erfolgt üblicherweise auf einer dem aufgesteckten elektrischen Anschlusselement 1 abgewandten, auch als „Lötseite" bezeichneten Unterseite 10b der Leiterplatte 10, nachdem das elektrische Anschlusselement 1 auf einer auch als „Montageseite" bezeichneten Oberseite 10a der Leiterplatte 10 positioniert wurde und die Anschlusspins 3 im Bereich der Aufnahmeöffnungen 11 durch die Leiterplatte 10 hindurchragen (siehe Fig.7), um an dieser Stelle mit korrespondierenden an der Leiterplatte 10 vorgesehenen Leiterbahnen in elektrisch leitendem Kontakt zu stehen .
Anstelle einer Lötmontage kann das elektrische Anschlusselement 1 auch auf andere Weise an der Leiterplatte 10 befestigt sein, beispielsweise durch passgenaues Aufstecken.
Erfindungsgemäß ist das Gehäuse 2 des elektrischen Anschlusselementes 1 an seiner der Leiterplatte 10 zugewandten Unter- seite 2a mit abstehenden Trennelementen 4 aus isolierendem Material versehen, welche zumindest abschnittsweise zwischen den Anschlusspins 3 angeordnet sind und in montierter Position in eigens dafür vorgesehene Zusatz-Aufnahmeöffnungen 12 der Leiterplatte 10 hinein- bzw. durch diese hindurchragen.
Die Trennelemente 4 erstrecken sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen parallel zu den Anschlusspins 3 bzw. senkrecht zur Unterseite 2a des Gehäuses 2 und somit senkrecht zur Oberseite 10a bzw. Unterseite 10b der Leiterplatte 10, wobei das Trennelement 4 vorzugsweise in der Mitte zwischen zwei benachbarten Anschlusspins 3 angeordnet ist.
Auf diese Weise wird eine in Fig.3 ersichtliche Spannungsstrecke 16, worunter jener Weg verstanden wird, welchen die Elektronen im Falle eines Kurzschlusses zurücklegen müssen, um von einem Anschlusspin 3 zum nächst gelegenen Anschlusspin 3 zu gelangen, signifikant vergrößert. Während die Spannungsstrecke 16 bei einem konventionellen elektrischen Anschlusselement 1 im Wesentlichen einem Achsabstand 19 zwischen zwei benachbarten Anschlusspins 3, exakter gesagt, einer in Fig.7 eingezeichneten Lückenerstreckung 13 zwischen den Außenmänteln der Anschlusspins 3 entspricht, so setzt sich die Spannungsstrecke 16 im Falle der Vorsehung eines erfindungsgemäßen Trennelementes 4 aus Streckenabschnitten 16a, 16b und 16c bzw. 16d, 16e und 16f zusammen (ebenfalls in Fig.7 ersichtlich), welche in Summe jeweils einen längeren Weg ergeben als diesen der Stromfluss zur kurzschließenden Überwindung des Achsabstandes 19 bzw. der Lückenerstreckung 13 nehmen müsste.
Zur Herstellung eines Kurzschlusses kann der Stromfluss eine „Luftstrecke" einnehmen, welche im Wesentlichen der Summe der Streckenabschnitte 16a, 16b und 16c entspricht, oder auch eine „Kriechstrecke", welche im Wesentlichen der Summe der Streckenabschnitte 16d, 16e, 16f, 16e und 16 d entspricht und entlang der Unterseite 10b der Leiterplatte 10 und der Oberfläche des Trennelementes 4 verläuft. Wie Fig.7 zu entnehmen, kann hierbei zur Errechnung des entlang der Unterseite 10b der Leiterplatte 10 verlaufenden Streckenabschnitts 16d der „Kriech- strecke" nicht einfach der parallel zum Achsabstand 19 verlaufende Abstand zwischen Anschlusspin 3 und Trennelement 4 herangezogen werden, da die Breite des an der Leiterplatte 10 aufgebrachten elektrisch leitenden Lötmaterials 20 berücksichtigt bzw. vom Abstand zwischen Anschlusspin 3 und Trennelement 4 subtrahiert werden muss.
Sowohl die Summe der Streckenabschnitte 16a, 16b und 16c, also die „Luftstrecke", als auch die Summe der Streckenabschnitte 16d, 16e, 16f, 16e und 16 d, also die „Kriechstrecke" muss jeweils ausreichend groß, d.h., mindestens so groß sein wie die bereits einleitend beschriebenen, normgemäßen „Luftstrecken-" und „Kriechstrecken-" Sicherheitsabstände. Wesentlich ist also, dass die in Fig.7 ersichtliche Länge 22,22" ebenso wie die in Fig.6 ersichtliche Breite 23 des Trennelementes 4 so gewählt ist, dass dieses Erfordernis erfüllt ist, wobei sich die „Luftstrecke" und die „Kriechstrecke" nun nicht mehr als eine jeweils einzige lineare, sondern als eine zufolge des vom Trennelement 4 gebildeten „Hindernisses" diskontinuierliche, sich aus mehreren Streckenabschnitten zusammensetzende Strecke ergibt. Es versteht sich, dass sich die „Luftstrecke" sowie die „Kriechstrecke" bei anderer geometrischer Ausgestaltung des Trennelementes 4 als in Fig.7 abgebildet, gegebenenfalls auch aus anderen bzw. aus mehr Streckenabschnitten ergeben kann als im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt.
Konkret bedeutet die Vorsehung von erfindungsgemäßen Trennelementen 4, dass beispielsweise im Falle eines elektrischen Anschlusselementes 1 mit einer vorgesehenen Nennanschlussspannung von 600 V, wobei der normgemäße „Kriechstrecken-" Sicherheitsabstand bzw. die Lückenerstreckung 13 zwischen zwei Anschlusspins 3 gemäß einer US-Norm an sich mit 12,7 mm festgesetzt ist, diese Lückenerstreckung 13 bei voller Gewährleistung der Kurzschlusssicherheit nun auf etwa 6 mm reduziert werden kann. Erfindungsgemäße elektrische Anschlusselemente 1, welche für eine Nennspannung von 600 V vorgesehen sind, weisen z.B. einen Achsabstand 19 der Anschlusspins 3 von lediglich 6,35 mm auf, wobei der Anschlusspin-Durchmesser 1 mm beträgt. Hierbei ist auch darauf zu achten, dass eine zwischen den Klemmanschlüssen 5 bzw. den Klemmkäfigen 9 weitere Spannungsstrecke 16g ausreichend groß ist, indem sich die Wandungen 5b, welche die Aufnahme 5a ausbilden, genügend weit von den leitenden Bauteilen des Klemmkäfigs 9 wegerstrecken. Gleichfalls müssen die Formelemente 8 tief genug bzw. eine weitere Spannungsstrecke 16h groß genug sein, um einen Spannungsüberschlag zwischen benachbarten Betätigungselementen 7, genauer gesagt zwischen den Köpfen 17 der Betätigungselemente 7, welche in den Öffnungen 8a der Formelemente 8 angeordnet sind, zu verhindern .
Um einen Spannungsdurchschlag durch das Trennelement 4 zu verhindern und auch, um ein Abbrechen der Trennelemente 4 während der Montage oder während des Betriebs des elektrischen Anschlusselementes 1, z.B. durch Erschütterungen zu verhindern, muss das Trennelement 4 eine gewisse Mindest-Wanddicke aufweisen. So beträgt die Wanddicke des Trennelementes 4, welche gemäß Fig.7 den Längen der Streckenabschnitte 16b bzw. 16f entspricht, im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 0,95 mm.
Das erfindungsgemäße Trennelement 4 ist im Wesentlichen rechteckig ausgeführt, kann jedoch gemäß Fig.6 an seinen Eckbereichen auch Fasen 4b oder Abrundungen aufweisen, um eine optimale Steckbarkeit der Trennelemente 4 in die korrespondierenden Aufnahmeöffnungen 11 der Leiterplatte 10 zu ermöglichen. Auch die Anschlusspins 3 sind vorzugsweise mit einem konischen Endbereich 3a versehen, um eine bessere Steckbarkeit ebendieser in die Leiterplatte 10 zu ermöglichen.
Anstelle der dargestellten Rechtecksform kann das Trennelement 4 selbstverständlich auch in anderer Weise, beispielsweise schirmförmig bzw. konvex/konkav oder als Polygon ausgestaltet sein.
Falls die Anschlusspins 3 von der Unterseite 2a des Gehäuses 2 bzw. von einer dem Achsabstand 19 zwischen zwei Anschlusspins 3 entsprechenden Linie nicht senkrecht, sondern unter einem anderen Winkel abstehen, kann die Geometrie des Trennele- mentes 4 natürlich ebenfalls an diesen Verlauf der Anschlusspins 3 angepasst sein. Wesentlich ist jedenfalls stets, dass zwei benachbarte Anschlusspins 3 möglichst effektiv durch das Trennelement 4 voneinander separiert werden, indem der Spannungsabstand 16 zwischen den Anschlusspins 3 unter Ausnutzung der gesamten zur Verfügung stehenden Fläche des im vorliegenden Ausführungsbeispiel rechtwinkeligen Trennelementes 4 vergrößert wird.
An Stelle einer Anordnung des erfindungsgemäßen Trennelementes 4 am Gehäuse 2 des elektrischen Anschlusselementes 1 ist es ebenso denkbar, jenes an der Unterseite 10b der Leiterplatte 10 vorzusehen, wobei das Trennelement 4 entweder integral mit der Leiterplatte 10 ausgeführt oder auch als separater Bauteil an der Unterseite 10b der Leiterplatte 10 angebracht sein kann.
Im Falle einer solchen Ausführungsvariante ist lediglich dafür Sorge zu tragen, dass die Unterseite 2a des Gehäuses 2 und O- berseite 10a der Leiterplatte 10 einander dicht, also ohne Lufteinschluss kontaktieren, um in diesem Bereich die Gefahr eines Spannungsüberschlags zwischen den Anschlusspins 3 zu verhindern. Zu diesem Zweck kann im Zuge der Montage des e- lektrischen Anschlusselementes 1 auf der Leiterplatte 10 eine Materialschicht zwischen der Unterseite 2a des Gehäuses 2 und Oberseite 10a der Leiterplatte 10 vorgesehen sein, welche einen ausreichenden spezifischen Widerstand aufweist und im genannten Bereich etwaige Hohlräume zuverlässig ausfüllt, so etwa eine geeignete Kunststoff- oder Kleberschicht.
Unabhängig davon, ob das erfindungsgemäße Trennelement 4 nun am elektrischen Anschlusselement 1 oder an der Leiterplatte 10 angeordnet ist, erstreckt sich das abstehende Trennelement 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer ab der Unterseite 10b der Leiterplatte 10 gemessenen, senkrecht zu dieser verlaufenden Länge 22 \ welche größer, vorzugsweise doppelt so lang ist wie die über die Unterseite 10b der Leiterplatte 10 hinausragende Länge 21 s des jeweils zum Trennelement 4 benachbarten Anschlusspins 3. Falls das Trennelement 4 fertigungs- technisch dem Gehäuse 2 des elektrischen Anschlusselementes 1 zugeordnet bzw. an diesem angeformt ist, so ist also eine in Fig.7 ersichtliche, ab der Unterseite 2a des Gehäuses 2 gemessene, sich in Montageposition in Richtung der Leiterplatte 10 erstreckende Länge 22 des Trennelementes 4 größer als eine Länge 21 eines zum Trennelement 4 benachbarten Anschlusspins 3.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ragt der Anschlusspin 3 z.B. mit einer Länge 21 s von 1,9 mm über die Unterseite 10b der Leiterplatte 10 hinaus, wobei die ab der Unterseite 10b der Leiterplatte 10 gemessene Länge 22 s des Trennelementes 4 5,6 mm beträgt. Die Länge 22" des Trennelementes 4 überragt somit die Länge 21 s des Anschlusspins 3 um 3,7 mm, ist also in etwa dreimal so groß wie diese. Aus diesen geometrischen Verhältnissen ergibt sich, dass die Summe der Streckenabschnitte 16a, 16b und 16c, also die „Luftstrecke", 9,7 mm beträgt, während die Summe der Streckenabschnitte 16d, 16e, 16f, 16e und 16 d, also die „Kriechstrecke", 16 mm beträgt. Auf diese Weise können die Anschlusspins 3 in platzsparender Weise mit einem Achsabstand 19 von 6,35 mm zueinander angeordnet werden, ohne dass ein Kurzschluss befürchtet werden muss.
Das Trennelement 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel genau in der Mitte zwischen zwei benachbarten Anschlusspins 3 angeordnet, wobei in der Seitenansicht gemäß Fig.6 ersichtlich ist, dass eine normal zur Längsachse 18 der Anschlusspins 3 bzw. normal zur in Fig.7 eingezeichneten Lückenerstreckung 13 verlaufende Breite 23 des Trennelementes 4 ebenfalls so gewählt ist, dass eine ausreichende abschirmende Wirkung des Trennelementes 4 gegeben ist. Der Anschlusspin 3 wird hierbei zweckmäßigerweise im Bereich der Mitte der Breite 23 des Trennelementes 4 (betrachtet in einer Seitenansicht gemäß Fig.6) angeordnet sein bzw. das Trennelement 4 wird hinsichtlich der Erstreckung seiner im Wesentlichen in normaler Richtung zur Lückenerstreckung 13 verlaufenden Breite 23 im Wesentlichen symmetrisch zum Anschlusspin 3 angeordnet sein. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.7 ist weiters ersichtlich, dass die Unterseite 2a des Gehäuses 2 nicht unmittelbar an der Oberseite 10a der Leiterplatte 10 anliegt, sondern mittels an der Unterseite 2a des Gehäuses 2 angeformten Stegabschnitten 2d bzw. mittels Schulterabschnitten 4a der Trennelemente 4, deren Durchmesser größer ist als jener der Aufnahmeöffnungen 11, von der Oberseite 10a der Leiterplatte 10 geringfügig distanziert ist.
Je nach spezifischer Konfiguration der auf der Leiterplatte 10 angeordneten Bauteile kann die erfindungsgemäße Idee der Vorsehung von Trennelementen 4 zwischen den Anschlusspins 3 abgewandelt werden, so können die Anschlusspins 3 auch noch gegenüber anderen Bereichen als dies in den vorliegenden Figuren 1-8 dargestellt ist, abgeschirmt werden.
Falls beispielsweise mehrere elektrische Anschlusselemente 1, ls aneinandergrenzend auf der Leiterplatte 10 angeordnet sind, können ein oder mehrere zusätzliche Trennelemente 4' vorgesehen sein, welche die Anschlusspins 3 eines ersten elektrischen Anschlusselementes 1 und die Anschlusspins 3" eines dazu angrenzenden zweiten elektrischen Anschlusselementes ls voneinander separieren (nicht dargestellt, siehe jedoch die schematische Darstellung einer weiteren Zusatz-Aufnahmeöffnung 12 \ welche zur Aufnahme eines zusätzlichen Trennelementes 4' vorgesehen ist, gemäß Fig.l).
Im solchem Falle mehrerer benachbarter elektrischer Anschlusselemente 1, 1" kann das mindestens eine zusätzliche Trennelement 4' auch in anderer Position angeordnet sein als dies in Fig.l anhand der Zusatz-Aufnahmeöffnung 12" dargestellt ist. Das zusätzliche Trennelement 4' ist vorzugsweise in einem beliebigen Randbereich der Unterseite 2a des Gehäuses 2 angeordnet und kann beispielsweise auch in einem den Klemmanschlüssen 5 benachbarten Bereich des Gehäuses 2 angeordnet sein .
Der abschirmende bzw. isolierende Effekt der erfindungsgemäßen Trennelemente 4 kann auch gesteigert werden, indem das Trenn- element 4 schachtförmig ausgeführt ist und solcherart eine beliebige Anzahl der Anschlusspins 3, betrachtet in einer normal auf die Unterseite 10b der Leiterplatte 10 erfolgenden Draufsicht, vom Trennelement 4 umgeben bzw. mit mehr oder weniger Abstand ummantelt wird (ebenfalls nicht dargestellt) . Mit anderen Worten weist das Trennelement 4 in solchem Falle eine schachtförmige Aufnahme auf, innerhalb welcher ein Anschlusspin 3 angeordnet und von benachbarten Anschlusspins 3 separiert ist. Der Umfang der Anschlusspins 3 kann hierbei entweder (unter einer beliebigen Beabstandung zum Trennelement 4) abschnittsweise, im Falle einer Fertigung des Trennelementes 4 gemeinsam mit der Leiterplatte 10 sogar vollkommen vom Trennelement 4 umgrenzt sein. Insofern können das Trennelement 4 und das zusätzliche Trennelement 4' auch zumindest abschnittsweise ineinander übergehen und integral miteinander gefertigt sein .
Das erfindungsgemäße Trennelement 4 ist vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt, da dieser mit 30-130 [kV/mm] eine hohe Isolierwirkung bzw. Durchschlagfestigkeit aufweist. Ebenso ist es jedoch denkbar, das Trennelement 4 aus anderen isolierenden Materialien, z.B. aus keramik- oder glashältigen Werkstoffen herzustellen .
Es versteht sich, dass ein gattungsgemäßes System auch noch zusätzliche abstehende Steckelemente und Aufnahmeöffnungen, welche entweder am elektrischen Anschlusselement 1 oder an der Leiterplatte 10 angeordnet sind, aufweisen kann, welche jedoch lediglich eine falsche Positionierung des elektrischen Anschlusselementes 1 auf der Leiterplatte 10 verhindern sollen und in ihrer Funktionalität nicht mit den erfindungsgemäßen Trennelementen 4 zu verwechseln sind.
Um sicherzustellen, dass zwischen den in den vorliegenden Figuren nicht dargestellten, von den Aufnahmeöffnungen 11 für die Anschlusspins 3 wegführenden Leiterbahnen der Leiterplatte 10 kein Spannungsüberschlag zufolge der den normgemäßen Sicherheitsabstand unterschreitenden, engen Anordnung der Anschlusspins 3 auftritt, kann es vorgesehen sein, dass diese von den Aufnahmeöffnungen 11 bzw. den Anschlusspins 3 wegführenden Leiterbahnen entweder in eine isolierte Schicht einer Multilayer-Leiterplatte führen und solcherart voneinander isoliert sind oder dass die Leiterplatte 10 zumindest bereichsweise mit einer zusätzlichen Isolierschicht überzogen ist.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Anschlusselement (1) zum Anschluss eines Leiters (6) an eine Leiterplatte (10) bzw. an daran angeordnete Leiterbahnen, umfassend ein Gehäuse (2), mindestens einen Klemmanschluss (5) für den Leiter (6) sowie mindestens zwei Anschlusspins (3) zur vorzugsweise lötbaren Verbindung mit der Leiterplatte (10) bzw. den Leiterbahnen in einer Montageposition, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gehäuse (2) in seiner Montageposition an einer der Leiterplatte (10) zugewandten Unterseite (2a) mindestens ein abstehendes Trennelement (4) aus isolierendem Material aufweist, welches zumindest abschnittsweise zwischen den Anschlusspins (3) angeordnet ist und sich in Montageposition durch die Leiterplatte (10) hindurcherstreckt.
2. Elektrisches Anschlusselement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Trennelement (4) in einer im Wesentlichen normalen Richtung von der Unterseite (2a) des Gehäuse (2) absteht.
3. Elektrisches Anschlusselement nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Trennelement (4) in der Mitte zwischen zwei benachbarten Anschlusspins
(3) angeordnet ist und sich vorzugsweise in normaler Richtung zu einem Achsabstand (19) zwischen den Anschlusspins (3) erstreckt .
4. Elektrisches Anschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die ab der Unterseite (2a) des Gehäuses (2) gemessene, sich in Montageposition in Richtung der Leiterplatte (10) erstreckende Länge (22) des abstehenden Trennelementes (4) sowie die entlang der Unterseite (2a) des Gehäuses (2) verlaufende
Breite (23) des Trennelementes (4) jeweils so gewählt sind, dass sowohl eine vom an den Anschlusspins (3) anliegenden Strom zur Umrundung des Trennelementes (4) zurückzulegende, einen Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Anschlusspins (3) verursachende „Luftstrecke" (16a, 16b, 16c) als auch eine vom Strom zur Umrundung des Trennelementes (4) zurückzulegende, einen Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Anschlusspins (3) verursachende, entlang einer Unterseite (10b) der Leiterplatte (10) sowie der Oberfläche des Trennelementes (4) verlaufende „Kriechstrecke" (16d, 16e, 16f, 16e, 16d) jeweils mindestens so groß, vorzugsweise größer ist als ein korrespondierender normgemäßer „Luftstrecken"-Sicherheitsabstand bzw. ein „Kriechstrecken"-Sicherheitsabstand.
5. Elektrisches Anschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Trennelement (4) integral mit dem Gehäuse (2) gefertigt ist.
6. Elektrisches Anschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Trennelement (4) aus Kunststoff gefertigt ist.
7. Elektrisches Anschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Trennelement (4) eine vorzugsweise abgerundete oder gefaste Rechtecksform aufweist.
8. Elektrisches Anschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Trennelement (4) schachtförmig ausgeführt ist und eine beliebige Anzahl der Anschlusspins (3) zumindest abschnittsweise umgibt .
9. Elektrisches Anschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das elektrische Anschlusselement (1) an der Unterseite (2a) des Gehäuses (2) mindestens ein zusätzliches Trennelement (4') aufweist, um die Anschlusspins (3) gegenüber den Anschlusspins (3) eines benachbarten weiteren auf der Leiterplatte (10) angeordneten elektrischen Anschlusselementes (ls) zu isolieren .
10. Anordnung umfassend eine Leiterplatte (10) mit einer Oberseite (10a) und einer Unterseite (10b) und ein an der Obersei- te (10a) der Leiterplatte (10) montierbares elektrisches Anschlusselement (1) zum Anschluss eines Leiters (6) an auf der Leiterplatte (10) angeordnete Leiterbahnen, wobei das elektrische Anschlusselement (1) ein Gehäuse (2), mindestens einen Klemmanschluss (5) für den Leiter (6) sowie mindestens zwei Anschlusspins (3) zur vorzugsweise lötbaren Verbindung mit der Leiterplatte (10) bzw. den Leiterbahnen aufweist, und die Leiterplatte (10) mit Aufnahmeöffnungen (11) zur Aufnahme der Anschlusspins (3) versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im montierten Zustand der Anordnung mindestens ein zumindest abschnittsweise zwischen den Anschlusspins (3) angeordnetes Trennelement (4) vorgesehen ist.
11. Anordnung nach Anspruch 10, , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Trennelement (4) an einer der Leiterplatte (10) zugewandten Unterseite (2a) des Gehäuses (2) des elektrischen Anschlusselementes (1), vorzugsweise integral mit dem Gehäuse (2) gefertigt, angeordnet ist und die Leiterplatte (10) mit mindestens einer Zusatz-Aufnahmeöffnung (12) versehen ist, durch welche sich das Trennelement (4) hindurcherstreckt .
12. Anordnung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Trennelement (4) an der einer Montageseite gegenüberliegenden Unterseite (10b) der Leiterplatte (10) angeordnet und vorzugsweise integral mit der Leiterplatte (10) ausgeführt ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sich das Trennelement (4) in einer im Wesentlichen normalen Richtung zu einer von der Leiterplatte (10) gebildeten Ebene erstreckt.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Trennelement (4) in der Mitte zwischen zwei benachbarten Anschlusspins (3) angeordnet ist und sich vorzugsweise in normaler Richtung zu einem Achsabstand (19) zwischen den Anschlusspins (3) erstreckt.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die ab der Unterseite (10b) der Leiterplatte (10) gemessene Länge (22 s) des abstehenden Trennelementes (4) sowie die normal dazu verlaufende verlaufende Breite (23) des Trennelementes (4) jeweils so gewählt sind, dass sowohl eine vom an den Anschlusspins (3) anliegenden Strom zur Umrundung des Trennelementes
(4) zurückzulegende, einen Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Anschlusspins (3) verursachende „Luftstrecke"
(16a, 16b, 16c) als auch eine vom Strom zur Umrundung des Trennelementes (4) zurückzulegende, einen Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Anschlusspins (3) verursachende, entlang der Unterseite (10b) der Leiterplatte (10) sowie der Oberfläche des Trennelementes (4) verlaufende „Kriechstrecke"
(16d, 16e, 16f, 16e, 16d) jeweils mindestens so groß, vorzugsweise größer ist als ein korrespondierender normgemäßer „Kriechstre- cken"-Sicherheitsabstand bzw. ein „Luftstrecken"- Sicherheitsabstand.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Trennelement (4) aus Kunststoff gefertigt ist.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Trennelement (4) eine vorzugsweise abgerundete oder gefaste Rechtecksform aufweist.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Trennelement (4) schachtförmig ausgeführt ist und eine beliebige Anzahl der Anschlusspins (3) in einer normal auf die Unterseite (10b) der Leiterplatte (10) erfolgenden Draufsicht zumindest abschnittsweise umgibt.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mehrere e- lektrische Anschlusselemente (1, 1") benachbart auf der Lei- terplatte (10) angeordnet sind und mindestens ein zusätzliches Trennelement (4') vorgesehen ist, welches zwischen den Anschlusspins (3) eines ersten elektrischen Anschlusselementes (1) und den Anschlusspins (3S) eines angrenzenden zweiten elektrischen Anschlusselementes (ls) angeordnet ist und sich durch eine weitere Zusatz-Aufnahmeöffnung (12 s) in der Leiterplatte (10) hindurcherstreckt.
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