DE10134563A1

DE10134563A1 - Vorrichtung zum Verbinden und Kontaktieren einer Leiterplatte und Stecker

Info

Publication number: DE10134563A1
Application number: DE10134563A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Fehle; Hannes Abenthung; Peter Moser; Gerhard Kottek
Original assignee: Electro Terminal GmbH and Co KG
Current assignee: Electro Terminal GmbH and Co KG
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2003-02-06
Also published as: EP1436860B1; EP1436860A1; WO2003009422A1; DE50208164D1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum mechanischen Verbinden und elektrischen Kontaktieren einer Leiterplatte (2) mit wenigstens zwei elektrischen Leitern (5a, 5b), mit einem an der Leiterplatte (2) befestigten ersten Steckerteil (3), wenigstens zwei dem ersten Steckerteil (3) zugeordneten ersten elektrischen Kontaktelementen (6a, 6b), die elektrisch leitend mit wenigstens einem elektrischen Bauteil (18) auf der Leiterplatte (2) verbunden sind, und einem mit dem ersten Steckerteil (3) korrespondierenden zweiten Steckerteil (4), das mechanisch mit den elektrischen Leitern (5a, 5b) verbunden ist, und wenigstens zwei mit den ersten Kontaktelementen (6a, 6b) korrespondierende zweite Kontaktelemente (7a, 7b) aufweist, die elektrisch leitend mit den elektrischen Leitern (5a, 5b) verbunden sind. Hierdurch wird die mechanische Verbindung und elektrische Kontaktierung einer Leiterplatte mit wenigstens zwei elektrischen Leitern verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechanischen Verbinden und elektrischen Kontaktieren einer Leiterplatte mit wenigstens zwei elektrischen Leitern sowie einen Stecker.

An die mechanische Verbindung und elektrische Kontaktierung einer Leiterplatte mit elektrischen Leitern sind eine Mehrzahl von Forderungen gestellt. Zum Einen Bedarf es einer sicheren Kontaktierung, um im Funktionsbetrieb eine sichere elektrische Versorgung zu gewährleisten. Aus dem gleichen Grund ist auch eine sichere mechanische Verbindung erforderlich, um den elektrischen Kontakt zu gewährleisten. Des weiteren bedarf es einer besonderen Ausgestaltung der Vorrichtung, um unter Berücksichtigung der Bauform einer Leiterplatte eine kleine und raumgünstige Ausgestaltung zu erreichen, die eine raumgünstige Integration in elektrische Verbraucher ermöglicht. Außerdem ist eine einfache und schnelle mechanische Verbindung und elektrische Kontaktierung gefordert, die handhabungsfreundlich und schnell zu montieren bzw. zu demontieren ist. Es ist ferner zu berücksichtigen, dass es sich bei der vorliegenden Vorrichtung um ein typisches Massenprodukt handelt, das zum Einen eine möglichst vielseitige Verwendung und zum Anderen eine einfache, schnelle und kostengünstige Herstellung gewährleisten soll.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der vorliegenden Art die mechanische Verbindung und elektrische Kontaktierung einer Leiterplatte mit wenigstens zwei elektrischen Leitern zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist durch die mechanischen Verbindungen zwischen den Steckerteilen und den Leitern sowie der Leiterplatte und durch die elektrische Kontaktierung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktelement und die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen und der Leiterplatte sowie den Leitern ein sicherer Zusammenhalt zwischen den Steckerteilen gewährleistet, der aufgrund seiner hinreichenden Festigkeit auch einen sicheren elektrischen Kontakt zwischen den Kontaktelementen gewährleistet. Hierbei erweist sich in einfacher Weise die Vorrichtung als mechanischer Träger für die Leiterplatte oder umgekehrt, so dass es keiner weiteren Befestigung der Leiterplatte bzw. des zweiten Steckerteils an einem zusätzlichen Halter bedarf. Dies schließt natürlich nicht aus, dass beim Vorhandensein einer großen Leiterplatte diese zusätzlich gehalten und abgestützt werden kann oder auch das zweite Steckerteil zusätzlich gehalten werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders gut für eine elektrische Versorgung von Leuchtdioden (LEDs), die auf Leiterplatten als Leuchdiodenträger angeordnet sind. LEDs haben den Vorteil einer sehr langen Lebensdauer, so dass auch die Anforderungen an die elektrische Kontaktierung und Montage steigen können. Diese Anforderungen erfüllt die Erfindung gut, wobei vorzugsweise zur Kontaktierung der ersten und zweiten Kontaktelemente eine Schneid-/Klemmkontaktierung erfolgt, die einen sicheren Kontakt auch bei langer Lebensdauer gewährleistet und einfach und schnell montiert werden kann. Außerdem eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft auch für Anwendungen im Außenbereich, bei denen beträchtliche Temperaturschwankungen auftreten können und Maßnahmen gegen das Eindringen von Feuchtigkeit (Witterung, Kondensat etc.) in die Vorrichtung vorzusehen sind. Die Montage lässt sich vor Ort leicht und schnell sowie handhabungsfreundlich durchführen, wobei keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich sind.

Zur mechanischen Verbindung zwischen den Steckerteilen eignet sich eine Steckvorrichtung mit einem Steckzapfen an dem einen Steckerteil und eine Steckausnehmung an dem anderen Steckerteil vorzüglich. Durch eine Klemm- oder Verrastungsvorrichtung lässt sich die Steckverbindung im zusammengesteckten Zustand stabilisieren, so dass die Steckvorrichtung sich dazu eignet, mechanische Belastungen aufzunehmen und zu übertragen, ohne dass ein unbeabsichtigtes Lösen der Steckvorrichtung zu befürchten ist. Eine solche mechanische Stabilität trägt auch zur Stabilität und Sicherheit der elektrischen Kontaktierung bei, da die mechanische Festigkeit der Steckverbindung die elektrische Kontaktierung von mechanischen Belastungen freistellt.

Die Achsrichtung der Steckerteile bzw. der Steckverbindung ist vorzugsweise quer zu einer wenigstens zwei elektrische Leiter enthaltenen Ebene angeordnet. Dabei ist es vorteilhaft, die Leiterplatte parallel zur Achsrichtung der elektrischen Leiter anzuordnen. Dies führt zu einer kleinen und raumgünstigen Bauweise, die sich günstig in vorhandene Bausysteme integrieren lässt.

Bei größeren Flächen können die Leiterplatten natürlich auch im rechten Winkel zur Achsrichtung der elektrischen Leiter angeordnet werden.

Zur Realisierung wenigstens eines Stromkreises sind wenigstens zwei elektrische Leiter vorgesehen. Hierbei kann es sich je nach Höhe der Spannung um eine oder mehrere isolierte oder nicht isolierte Leiteradern handeln, zum Beispiel Standarddrähte oder eine Raster-/Stegleitung.

Bei der elektrischen Kontaktierung kann es sich um eine Zwei- oder Mehrpolkontaktierung handeln. Letzteres zum Beispiel dann, wenn wenigstens eine Steuerleitung realisiert werden soll.

Die Kontaktierung des ersten Steckerteils mit der Leiterplatte kann durch SMD-Technik, Einpressen oder auch mittels Lötpin erfolgen.

Für eine elektrische Kontaktierung eignet sich eine Klemmverbindung und insbesondere eine Schneidklemmverbindung besonders gut. Hierbei kann ein Kontaktelement oder können beide Kontaktelemente Schneidklemmschlitze aufweisen. Vorzugsweise sind die quer zueinander angeordneten, die Schneid-/Klemmkanten aufweisenden Kontaktstege so gebildet, dass sie einen spitzen Winkel zwischen sich einschließen.

Um eine einfach und kostengünstig herstellbare sowie montierbare Bauweise zu erhalten, ist es vorteilhaft, dass den elektrischen Leitern zugehörige Steckerteil durch zwei Halbschalen zu bilden, die bezüglich der elektrischen Leiter von beiden einander gegenüberliegenden Seiten her zusammensetzbar und miteinander verbindbar sind. Hierdurch lässt sich eine einfache und stabile Verbindung mit den Leitern erzielen und zwar auch eine feuchtigkeitsdichte Verbindung. Dies lässt sich durch eine Abdichtung der Teilungsfuge erreichen. Andere Maßnahmen für eine vorteilhafte und gegebenenfalls feuchtigkeitsdichte Verbindung der Halbschalen sind Schweißen, insbesondere Ultraschallverschweißen, Kleben, miteinander Verklemmen oder Verrasten oder Verpressen. Eine andere Maßnahme zur Herstellung einer gegen Feuchtigkeit weniger empfindliche Verbindung besteht darin, ein oder beide Steckerteile mit einer Isolierschicht, zum Beispiel einen Lack, zu überziehen, die bei der Montage durch die Schneidkontaktierung durchtrennt wird, so dass der elektrische Kontakt gewährleistet ist.

Alternativ kann wenigstens einer der beiden Steckerteile durch Umspritzen der metallischen Bestandteile bspw. mit PVC hergestellt werden. Somit liegt dann ein einstückiges Steckerteilgehäuse vor.

Es ist vorteilhaft, wenigstens einer Steckausnehmung wenigstens einen passenden Blindstopfen zuzuordnen, dessen Bereitstellung es ermöglicht, eine ungenutzte Steckausnehmung zu verschließen, zum Beispiel feuchtigkeitsdicht.

Beim Vorhandensein einer im zusammengesteckten Zustand verrastbaren Steckvorrichtung ist es vorteilhaft, die Verrastungsvorrichtung so auszubilden, dass sie fühlbar und/oder hörbar einrastbar ist. Hierdurch kann der Benutzer die Bestätigung erhalten, dass beim Zusammenstecken eine sichere Kontaktierung erfolgt ist.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Stecker zum elektrischen Kontaktieren von elektrischen Leitern, mit einem ersten Steckerteil, wenigstens zwei dem ersten Steckerteil zugeordneten ersten elektrischen Kontaktelementen, und einem mit dem ersten Steckerteil korrespondierenden zweiten Steckerteil, das mechanisch mit elektrischen Leitern verbunden ist und wenigstens zwei mit den ersten Kontaktelementen korrespondierende zweite Kontaktelemente aufweist, die elektrisch leitend mit den elektrischen Leitern verbunden sind, wobei zur Kontaktierung der ersten und zweiten Kontaktelemente Schneid-/Klemmkontakte vorgesehen sind. Ein solcher Stecker kann zur Kontaktierung von Leiterplatten wie weiter oben ausgeführt, aber auch für andere Anwendungen Verwendung finden.

In weiteren Unteransprüchen sind Merkmale enthalten, die dazu beitragen, eine kleine, einfach herstellbare sowie montierbare bzw. demontierbare und somit kostengünstige Ausgestaltungen zu erreichen.

Weitere Anspruchsmerkmale verbessern die mechanische Verbindung zwischen den Steckerteilen und/oder zwischen den das eine Steckerteil bildenden Halbschalen und/oder zwischen den Steckerteilen und den Kontaktelementen bzw. den Leitern oder der Leiterplatte und/oder verbessern den elektrischen Kontakt zwischen den Kontaktelementen und den elektrischen Leitern oder der Leiterplatte.

Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum mechanischen Verbinden und elektrischen Kontaktieren einer Leiterplatte mit wenigstens zwei elektrischen Leitern in perspektivischer Seitenansicht;
Fig. 2 die Vorrichtung bei gelöster Steckverbindung;
Fig. 3 ein erstes Steckerteil in perspektivischer Draufsicht;
Fig. 4 zwei Kontaktelemente des ersten Steckerteils in perspektivischer Ansicht;
Fig. 5 die Vorrichtung ohne Leiterplatte in der Draufsicht;
Fig. 6 den Schnitt VI-VI in Fig. 5
Fig. 7 den Schnitt VII-VII in Fig. 6;
Fig. 8 ein zweites Kontaktelement in perspektivischer Darstellung;
Fig. 9 eine Leiterplatte und ein zugehöriges Steckerteil in abgewandelter Ausgestaltung;
Fig. 10 eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei gelöster Steckverbindung in abgewandelter Ausgestaltung;
Fig. 11 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in weiter abgewandelter Ausgestaltung;
Fig. 12 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in weiter abgewandelter Ausgestaltung.
Die Hauptteile der in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichneten Vorrichtung sind eine Leiterplatte 2, ein an dieser befestigtes erstes Steckerteil 3, ein mit diesem korrespondierendes zweites Steckerteil 4, das mit wenigstens zwei elektrischen Leitern 5a, 5b verbunden ist, und wenigstens zwei erste und wenigstens zwei zweite Kontaktelemente 6a, 6b, 7a, 7b von denen jeweils zwei im zugehörigen Steckerteil 3, 4 angeordnet sind und die im zusammengesteckten Zustand der Steckerteile 3, 4 miteinander korrespondieren und in Kontakt stehen. Die Leiterplatte 2 trägt zum Beispiel an wenigstens einer Breitseite elektrische Bauteile 8, bei denen es sich zum Beispiel um Leuchtdioden oder Leuchtdioden aufweisende Leuchtkörper handeln kann.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Bauteile 8 auf der dem zweiten Steckerteil 4 abgewandten Breitseite angeordnet.
In den Steckerteilen 3, 4 sind Aufnahmekammern 9a, 9b, 11a, 11b für die Kontaktelemente 6a, 6b, 7a, 7b angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel sind zwei oder mehrere elektrische Leiter 5a, 5b, zum Beispiel jeweils in Form eines nicht isolierten oder eines durch eine Isolierschicht isolierten Leiterdrahtes, und zwei Kontaktelementenpaare 6a, 7a und 6b, 7b angeordnet, die elektrisch leitend mit den zugehörigen Leitern 5a, 5b verbunden sind.
Beim Ausführungsbeispiel ist sowohl die Kontaktierung zwischen den Kontaktelementen 6a, 6b, 7a, 7b als auch die Kontaktierung mit den Leiteradern 5a, 5b jeweils durch Schneid-/Klemmkontakte gebildet. Hierbei braucht nur ein Kontaktelement zwei durch einen Schlitz 12 voneinander distanzierte Kontaktarme 13 aufweisen, die einen Kontaktsteg 14 des korrespondierenden Kontaktelements übergreifen und zwischen sich klemmen oder zwei Kontaktarme 13 im Bereich eines Schlitzes 12 am korrespondierenden Kontaktelement so übergreifen, dass die miteinander korrespondierenden Kontaktarme 13 im Bereich der Schlitze 12 aneinander liegen. An den inneren Schlitzrändern der aus Flachmaterial bestehenden Kontaktelemente sind sich in der Längsrichtung der Kontaktarme 13 erstreckende Schneidkanten 15 angeordnet, bei denen es sich um besondere Schneidkanten handeln kann oder die durch zum Beispiel durch Stanzen gebildete Kanten der Kontaktarme 13 gebildet sind.
Die Kontaktelemente 7a, 7b des zweiten Steckerteils 4 weisen an ihren den Leiteradern 5a, 5b zugewandten Enden vorzugsweise ebenfalls jeweils durch einen Schlitz 12 distanzierte Kontaktarme 13 mit jeweils wenigstens einer Schneidkante 15 zum Kontaktieren der Leiterdrähte 5a, 5b auf. Diese Kontaktelemente sind mit 17a, 17b bezeichnet. Die Kontaktelemente 7a, 7b und die Kontaktelemente 17a, 17b sind vorzugsweise einteilig an Kontaktelementteilen 17c ausgebildet, die in den zugehörigen Aufnahmekammern 11a, 11b angeordnet sind und vorzugsweise formschlüssig darin gehalten sind. Dies gilt auch für die korrespondierenden Kontaktelementteile 16c, die an ihrem einen Ende die Kontaktelemente 6a, 6b und an ihren anderen Enden Kontaktelemente 16a, 16b aufweisen und in den zugehörigen Aufnahmekammern 9a, 9b angeordnet sind.
Wie Fig. 4 beispielhaft zeigt, können die Kontaktelementteile 16c durch Winkelteile gebildet sein, deren einer Schenkel jeweils die Kontaktelemente 6a, 6b bildet und deren anderer Schenkel jeweils das Kontaktelement 16a, 16b bildet. Die zugehörigen Aufnahmekammern 9a, 9b erstrecken sich längs durch das erste Steckerteil 3, wobei sie jeweils von einer Ausnehmung 9c an der Fußseite des Steckerteils 3 ausgehen. Die Ausnehmung 9c ist so groß bemessen, dass das zugehörige Kontaktelement 16a, 16b darin versenkt angeordnet werden kann. Zur elektrischen Kontaktverbindung der Kontaktelemente 16a, 16b sind an der Anlageseite 2a der Leiterplatte 2 elektrische Leiter, zum Beispiel in Form von Leiterbahnen, vorgesehen, die sich jeweils zu zugehörigen elektrischen Bauteilen 8 erstrecken, die an der gleichen Seite, nämlich der Anlageseite 2a der Leiterplatte 2 oder an der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 2, angeordnet sein können, wobei in diesem Falle die elektrischen Leiter sich durch die Leiterplatte 2 hindurch erstrecken. Der zwischen den Schenkeln 14 und 16a bzw. 16b eingeschlossene Winkel W1 ist vorzugsweise etwas größer bemessen als 90°, zum Beispiel etwa 95°, wodurch der elektrische Kontakt mit der Leiterplatte 2 verbessert wird. Die Befestigung des ersten Steckerteils 3 an der Anlageseite 2a der Leiterplatte 2 kann zum Beispiel durch Kleben erfolgen, wobei das Steckerteil 3 einen Flansch 19 an seiner Fußseite einteilig angeformt aufweisen kann, der an der Anlageseite 2a anliegt. Die Kontaktelementteile 16c sind vor der Befestigung des Steckerteils 3 von der Fußseite her in die Aufnahmekammern 9a, 9b einzusetzen. Nach der Befestigung sind die Kontaktelementteile 16c formschlüssig in den Aufnahmekammern 9 gehalten. Die Kontaktelemente 6a, 6b sind vorzugsweise durch schmale Stege 14 gebildet, die sich jeweils in einer rechtwinklig zu den elektrischen Leitern 5a, 5b erstreckende Ebene befinden.
Wenn mehrere elektrische Leiter 5a, 5b vorgesehen sind, ist die mit 21 bezeichnete Steckverbindung für die Kontaktelemente 6a, 6b, 7a, 7b und für die Steckerteile 3, 4 zwischen den äußeren Leitern, hier zwischen den Leitern 5a, 5b, angeordnet. Um eine raumgünstige Kontaktanordnung mit den Kontaktelementen 6a, 6b zu ermöglichen, sind die Kontaktelemente 17a, 17b bezüglich den Kontaktelementen bzw. den Aufnahmekammern 9a, 9b oder 11a, 11b längs bzw. quer zu den Mittelachsen 5c der Leiter 5a, 5b um die Versatzmaße a bzw. b versetzt zueinander angeordnet, wobei das Versatzmaß b dem halben Abstand c der Mittelachsen 5c der Leiter 5a, 5b entspricht. Beim Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Basissteg 17d mit dem die die Kontaktelemente 7a, 7b, 17a, 17b bildenden Kontaktstege 17e, 17f U-förmig geformt sind bezüglich der Mittelachse 5c des zugehörigen Leiters 5a, 5b schräg.
Wie bereits die Kontaktelementteile 16c sind auch die Kontaktelementteile 17c gleiche Teile und in ihrer im Steckerteil 4 montierten Stellung um 180° verdreht zueinander angeordnet, so dass die mit den Leitern 5a, 5b zusammenwirkenden Kontaktelemente 17a, 17b bezüglich der Mittelachse der Steckverbindung 21 einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind, hier in den einander gegenüberliegenden Eckbereichen des vorzugsweise viereckigen Steckerteils 4.
Wie sich aus Fig. 5 am besten entnehmen lässt, erstrecken sich in der Montagestellung die Kontaktstege 14, 17e quer zueinander, so dass die Kontaktarme 13 übergreifen können. Vorzugsweise schließen die Kontaktstege 14, 17e einen spitzen W2 von zum Beispiel etwa 30° bis 45° ein.
Das zweite Steckerteil 4 weist für die Leiter 5a, 5b jeweils ein Durchgangsloch auf, so dass der bzw. die Leiter 5a, 5b als Durchgangsleitung ausgebildet sein können. An den Durchgangsöffnungen 22 des vorzugsweise in den Seitenwänden viereckigen Steckerteils 4 sind vorzugsweise Buchsen 23 in zum Beispiel hohlzylindrischer Form angeformt, durch die sich die Durchgangsöffnungen 22 erstrecken. An den Wandungen der Durchgangsöffnungen 22 sind vorzugsweise ein oder mehrere Ringwülste 24 angeformt, die in der montierten Stellung gegen den sich durch die Durchgangsöffnung 22 erstreckenden Leiter 5a, 5b drücken und dadurch die Abdichtung im Bereich der zugehörigen Durchgangsöffnung 22 verbessern.
Beim Ausführungsbeispiel ist das zweite Steckerteil 4 durch zwei Halbschalen 4a, 4b gebildet, die im Bereich der Achsebene des bzw. der Leiter 5a, 5b an einer Teilungsfuge 25 aneinander liegen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Kontaktelemente 7a, 7b zwischen den Halbschalen 4a, 4b formschlüssig zu positionieren, wobei die zugehörigen Aufnahmekammern 11a, 11b nur in der einen Halbschale 4a oder in beiden Halbschalen 4a, 4b angeordnet sein können.
Die Halbschalen 4a, 4b bilden jeweils mit einer Basiswand 4a1 bzw. 4b1 und Seitenwändenabschnitten 4a2 bzw. 4b2 ein Gehäuse, in dessen Hohlraum die Kontaktelemente 7a, 7b bis auf die jeweils zugehörige Kontakt-Zugangsöffnung der Steckverbindung 21 geschützt angeordnet sein können.
Alternativ kann wenigstens einer der beiden Steckerteile durch Umspritzen der metallischen Bestandteile bspw. mit PVC hergestellt werden. Somit liegt dann ein einstückiges Steckerteilgehäuse vor.
Beim Ausführungsbeispiel ist die Steckverbindung 21 durch einen Steckzapfen 21a und eine diesen aufnehmende Steckausnehmung 21b gebildet, wobei der Steckzapfen 21a am ersten Steckerteil 3 und die Steckausnehmung 21b am zweiten Steckerteil 4 ausgebildet sind. Es ist aber auch möglich, den Steckzapfen und die Steckausnehmung umgekehrt anzuordnen. Die Querschnittsform des prismatischen Steckzapfen 21a und der entsprechend geformten Steckausnehmung 21b ist vorzugsweise unrund bzw. nicht rotationssymmetrisch, um einen Polverwechslungsschutz zu gewährleisten. Wie insbesondere Fig. 2 und 5 zeigen, weist die Steckausnehmung 21b die Querschnittsform eines Langlochs auf, das an einer Schmalseite abgeflacht ist.
Die Steckausnehmung 21b ist an ihrem Umfang durch eine Umfangswand 4b3 umgeben, die sich von der Basiswand 4b1 der Halbschale 4b vorzugsweise bis zur Basiswand 4a1 der Halbschale 4a erstreckt, so dass die Basiswand 4a1 die Steckausnehmung 21ba axial begrenzt. Eine die Halbschalen 4a, 4b zentrierende Zentrierung 26 kann durch eine von der Basiswand 4a1 der Halbschale 4a innen abstehende Umfangswand 4a3 gebildet sein, die die Umfangswand 4b3 mit Bewegungsspiel muffenförmig übergreifen. Hierbei überragt wenigstens die innere Umfangswand 4b3 die Teilungsfuge 25, wobei beim Ausführungsbeispiel auch die äußere Umfangswand 4a3 die Teilungsfuge 25 überragt und sich bis in die Nähe der gegenüberliegenden Basiswand 4b1 erstreckt. Anstelle einer ringförmigen Umfangswand 4a3 kann diese auch durch auf dem Umfang verteilt angeordnete Segmente gebildet sein. Die Aufnahmekammern 11a, 11b können im Bereich der Basisstege 17d mit flachen Nuten 11c in der Umfangswand 4a3, 4b3 ausgebildet sein, so dass der Basissteg 17d zwischen der Basiswand 4a1 und der Umfangswand 4b3 bzw. deren Nutgrund in der Achsrichtung der Steckverbindung 21 positioniert ist. In der Umfangswand 4a3 erstreckt sich die Aufnahmekammer 11 über die gesamte Höhe der Umfangswand 4a3, so dass das Kontaktelementteil 17c axial in die Halbschale 4a einlegbar ist bzw. die Halbschale aal gegen die das Kontaktelementteil 17c enthaltende Halbschale 4b setzbar ist. Es kann jeweils eine zusätzlich Zentrierung 20 zwischen der Basiswand 4a1 und dem Basissteg 17d vorgesehen sein, die zum Beispiel durch eine Zapfenverbindung mit einem an der Basiswand 4a1 angeformten Zentrierzapfen 20a und einem ihn aufnehmendes Loch 20b gebildet sein kann.
Um das Überlappen der Kontaktelemente 6a, 6b, 7a, 7b zu gewährleisten, sind im Steckzapfen 21a für die in die Steckausnehmung 21b achsparallel hineinragenden Kontaktstege 17f zusätzliche Aufnahmekammern 9c im Steckzapfen 21a angeordnet, in die die Kontaktstege 17f beim Zusammenstecken eintauchen.
Um das Zusammenstecken zu erleichtern, sind am Rand des Steckzapfens 21a und/oder der Steckausnehmung 21b durch Schrägflächen oder Rundungen gebildete Einführungsflächen 27 vorgesehen. Dergleichen Einführungsflächen 28 können auch an den Mündungsöffnungen der Aufnahmekammern 9a, 9b im Steckzapfen 21b angeordnet sein.
Zur Abdichtung der Steckverbindung 21 ist zwischen den Steckerteilen 3, 4 eine in Fig. 6 angedeutete Ringdichtung 31 angeordnet, die im zusammengesteckten Zustand eine Abdichtung auf dem gesamten Umfang bildet. Die Ringdichtung 31 ist vorzugsweise im Ringspalt zwischen der Außenmantelfläche des Steckzapfens 21a und der Innenmantelfläche der Steckausnehmung 21b angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel ist die Ringdichtung 31 durch einen Ringwulst 32 an der Außenmantelfläche des Steckzapfens 21a und/oder an der Innenmantelfläche der Steckausnehmung 21b gebildet. Der Ringwulst 32 ist so groß ausgebildet, dass er mit seiner Scheitellinie an der gegenüberliegenden Außenmantelfläche bzw. Innenmantelfläche anliegt, vorzugsweise mit einer geringen Druckspannung.
Es ist auch vorteilhaft, zwischen den Steckerteilen 3, 4 eine Verrastungsvorrichtung 33 vorzusehen, die in der zusammengesteckten Stellung selbsttätig einrastet. Das Einrasten ist vorzugsweise fühl- oder hörbar. Hierdurch erhält der Benutzer eine Bestätigung, ob die Steckverbindung 21 sich in ihrer Endstellung befindet, in der der Kontakt sicher geschlossen ist. Es kann an dem einen Teil wenigstens eine Verrastungsnase 34 angeformt sein, die in der zusammengesteckten Stellung hinter einer Verrastungskante 35 am anderen Teil selbsttätig einrastet. Die Verrastungsnase 34 und die Verrastungskante 35 können ringförmig ausgebildet sein. Beim Ausführungsbeispiel ist die Verrastungsnase 34 auf der Außenmantelfläche des Steckzapfens 21a angeordnet und sie hintergreift in der zusammengesteckten Stellung eine durch einen Ringwulst 36 gebildete Verrastungskante 35. Die Verrastungsnase, die auch in der Umkehrung, d. h. an der Innenmantelfläche der Steckausnehmung 21b, angeordnet sein kann, ist so groß ausgebildet, dass sie an der jeweils gegenüberliegenden Mantelfläche anliegt, vorzugsweise mit einer gewissen radialen Spannung. Beim Verrasten können die beanspruchten Materialien aufgrund von vorhandener Eigenelastizität etwas ausweichen, so dass die Verrastungsvorrichtung 33 beim Verrasten nicht zerstört wird. Beim Ausführungsbeispiel besteht die Steckbuchse, hier die Halbschale 4b, aus einem Material, das weicher bzw. elastischer ist als der Steckzapfen 21, so dass die Umfangswand 4b3 elastisch ausweichen kann, wobei sie einer Zugbeanspruchung unterworfen wird. Dies ist günstiger als ein Ausweichen des Materials des Steckzapfens 21a, was aufgrund von Materialkomprimierung erfolgen müsste.
Die Verrastungsvorrichtung 33 erzeugt beim Verrasten eine Druckstelle, die beim Überschieben ein hörbares Geräusch oder eine fühlbare Schwergängigkeit erzeugt, woran der Benutzer die Wirksamkeit und die Durchführung der Verrastung erfährt. Hierdurch ist eine Anzeige für eine korrekte Verrastung geschaffen, in der die Kontaktierung optimal und sicher ist.
Zur Abdichtung der Halbschalen 4a, 4b können diese an der Teilungsfuge 25 bzw. -fläche abgedichtet werden, zum Beispiel durch Schweißen, insbesondere Ultraschallverschweißen, Kleben, Schnappen oder Verpressen. Hierdurch lässt sich eine feuchtigkeitsdichte Ausbildung des Gehäuses des Steckerteils 4 verwirklichen.
Eine andere Maßnahme zur Abdichtung der Steckverbindung 21 besteht darin, dass erste und/oder zweite Steckerteil 3, 4 mit einer Isolierungsschicht, zum Beispiel ein Lack, zu überziehen, beispielsweise bei der Vorfertigung des bzw. der betreffenden Steckerteile 3, 4. Bezüglich des elektrischen Kontaktes ist eine solche Isolierungsschicht unschädlich, da die Isolierungsschicht bei der Montage durch die Schneid-/Klemmkontaktierung durchtrennt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine einfache, kostengünstig herstellbare und leicht und schnell montierbare Leiteranordnung mit Steckerteilen 4. Die Leiteranordnung besteht aus langen Leiterabschnitten 5a, 5b, die in gleichmäßigen oder ungleichmäßigen vorbestimmten Abständen voneinander mit zweiten Steckerteilen 4 verbunden sind. Von einem solchen Vorfertigungsprodukt können dann benötigte Längen durch Abtrennen getrennt werden. Das Vorfertigungsprodukt kann zum Beispiel im aufgerollten Zustand gelagert werden, wodurch Lagerraum eingespart wird und sich auch ein einfacher Transport ergibt.
Zur Verbindung der Leiter 5a, 5b werden zunächst die Kontaktelemententeile 17c in die Halbschale 4a eingesetzt. Dann werden die Leiter 5a, 5b in die Halblöcher 22 und in die Schneid-/Klemmschlitze 12 eingedrückt, wobei der elektrische Kontakt zwischen den Leitern 5a, 5b und den Kontaktelementen 17a, 17b hergestellt wird. Danach wird die andere Halbschale 4b gegen die erste Halbschale 4a gedrückt, und es werden die Halbschalen 4a, 4b miteinander verbunden, was zum Beispiel durch eine nicht dargestellte Klemm- oder Verrastungsvorrichtung (nicht dargestellt) oder durch Schweißen erfolgen kann, wie es bereits beschrieben worden ist. Hierdurch ist eine Leiteranordnung mit einem Steckerteil 4 vorgefertigt. Die Verbindung und Kontaktierung mit dem zweiten Steckerteil 3 kann dann vor Ort erfolgen.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9, bei dem gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigt eine Leiterplatte 2 mit einem schmalseitig angeordneten ersten Steckerteil 3. Hierdurch soll verdeutlicht werden, dass die Steckverbindung 21 bezüglich der Leiterplatte 2 auch schmalseitig angeordnet sein kann und die Bauteile 8 an einer oder beiden Breitseiten der Leiterplatte 2 angeordnet sein können.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10, bei dem gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch, dass das erste Steckerteil 3 die Leiterplatte 2 in einem nicht näher dargestellten Loch durchfasst und die Leiterplatte 2 mit einem Flansch 19 hintergreift.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 11, bei dem gleiche oder vergleichbare Teile ebenfalls mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, unterscheidet sich zum Einen dadurch, dass eine längliche Leiterplatte quer zu den Leitern 5a, 5b angeordnet ist. Insbesondere bei einer solchen Anordnung können die elektrischen Bauteile 8 auf der dem zweiten Steckerteil 4 abgewandten Breitseite und/oder auf der zugewandten Breitseite der Leiterplatte 2 angeordnet sein. Da die Leiter 5a, 5b sich quer zur Leiterplatte 2 erstrecken, wird nur ein kleiner Teil der Leiterplatte 2 durch die Leiter 5a, 5b abgedeckt, so dass der übrige Teil dieser Breitseite für Bauteile 8 zur Verfügung steht.
Bei der Ausgestaltung nach Fig. 12 ist das erste Steckerteil 3 nicht mit einer Leiterplatte, sondern mit zwei weiteren elektrischen Leitern 41a, 41b oder Leiterdrähten verbunden, die sich parallel oder auch quer zu den Leitern 5a, 5b erstrecken können. Bei dieser Ausgestaltung können die ersten Kontaktelemente 6a, 6b des ersten Steckerteils 3 auf eine geeignete Weise mit den Leitern 41a, 41b verbunden sein, zum Beispiel mittels Schraubklemmen. Dies ist auch bei den vorbeschriebenen Ausgestaltungen zur Verbindung der zweiten Kontaktelemente 17a, 17b mit den Leitern 5a, 5b möglich. Die Kontaktverbindung mit den Kontaktelementen 17a, 17b kann jedoch auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 durch Schneid- /Klemmkontakte erfolgen, wie es bereits beschrieben worden ist. Hierbei kann der erste Steckverbinder 3 auch aus zwei Halbschalen bestehen, wobei an eine der beiden Halbschalen der Steckzapfen 21a angeformt ist und die andere Halbschale ohne die Steckausnehmung 21b ausgebildet ist.
Bei allen vorbeschriebenen Ausgestaltungen weisen die Schlitze 12 an ihren Eingängen an sich bekannte divergente Schlitzerweiterungen auf, die das Einführen der zugehörigen Leiterader in den Schlitz 12 vereinfachen, wobei ein stumpfes Auftreffen der Öffnungsränder auf die Leiterader 5a bzw. 5b vermieden ist.

Claims

1. Vorrichtung (1) zum mechanischen Verbinden und elektrischen Kontaktieren einer Leiterplatte (2) mit wenigstens zwei elektrischen Leitern (5a, 5b), mit
einem an der Leiterplatte (2) befestigten ersten Steckerteil (3),
wenigstens zwei dem ersten Steckerteil (3) zugeordneten ersten elektrischen Kontaktelementen (6a, 6b), die elektrisch leitend mit wenigstens einem elektrischen Bauteil (18) auf der Leiterplatte (2) verbunden sind,
und einem mit dem ersten Steckerteil (3) korrespondierenden zweiten Steckerteil (4), das mechanisch mit den elektrischen Leitern (5a, 5b) verbunden ist und wenigstens zwei mit den ersten Kontaktelementen (6a, 6b) korrespondierende zweite Kontaktelemente (7a, 7b) aufweist, die elektrisch leitend mit den elektrischen Leitern (5a, 5b) verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kontaktierung der ersten und zweiten Kontaktelemente (6a, 6b, 7a, 7b) Schneid-/Klemmkontakte vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass von den Kontaktelementpaaren (6a, 7a bzw. 6b, 7b) das erste Kontaktelement (6a bzw. 6b) oder das zweite Kontaktelement (7a bzw. 7b) durch ein Schneid- /Klemmkontaktelement gebildet ist und das andere Kontaktelement durch einen Kontaktsteg (14) gebildet ist oder beide miteinander zusammenwirkende erste und zweite Kontaktelemente (6a, 7a bzw. 6b, 7b) jeweils durch ein Schneid- /Klemmkontaktelement gebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander zusammenwirkenden ersten und zweiten Kontaktelemente (6a, 7a bzw. 6b, 7b) einen spitzen Winkel (W2) zwischen sich einschließen, der etwa 20° bis 40°, vorzugsweise etwa 30°, beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kontaktelemente (7a, 7b) jeweils an einem Kontaktelementteil (17c) angeordnet sind, das ein drittes Kontaktelement (17a, 17b) zum elektrisch leitenden Verbinden mit den zugehörigen Leitern (5a, 5b) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Kontaktelemente (17a, 17b) jeweils durch ein Schneid-/Klemmkontaktelement gebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Kontaktelemente (6a, 6b, 7a, 7b) einen sich in der Längsrichtung der Leiter (5a, 5b) erstreckenden Abstand voneinander aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Steckerteile (3, 4) - quer zu einer die Achsen der elektrischen Leiter (5a, 5b) enthaltenden Ebene gesehen - zwischen den Leitern (5a, 5b) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Kontaktelemente (17a, 17b) bezüglich den zweiten Kontaktelementen (7a, 7b) einen in der Längsrichtung der Leiter (5a, 5b) und/oder quer dazu gerichteten Abstand (a, b) voneinander aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontaktelemente (6a, 6b) jeweils an einem Kontaktelementteil (16c) angeordnet sind, das ein viertes Kontaktelement (16a, 16b) zur elektrisch leitenden Verbindung mit der Leiterplatte (2) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vierten Kontaktelemente (16a, 16b) jeweils durch einen vom ersten Kontaktelement (6a, 6b) quer abstehenden Kontaktsteg gebildet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steckerteil (3) mit seiner Rückseite an einer Breitseite der Leiterplatte (2) befestigt ist und vorzugsweise an der Rückseite Ausnehmungen (9c) zur Aufnahme der vierten Kontaktelemente (16a, 16b) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstege (16a, 16b) mit den zugehörigen ersten Kontaktelementen (6a, 7a) einen Winkel (W1) einschließen, der etwas größer ist als 90°.

14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Steckerteil, vorzugsweise das erste Steckerteil (3), durch einen Steckzapfen (21a) gebildet ist und das andere Steckerteil, vorzugsweise das zweite Steckerteil (4), eine Steckausnehmung (21b) zur Aufnahme des Steckzapfens (21a) aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steckerteil (4) vier Löcher (22) für die elektrischen Leiter (5a, 5b) aufweist, die sich vorzugsweise quer zum Steckzapfen (21a) erstrecken und insbesondere in einer gemeinsamen, sich quer zum Steckzapfen (21a) erstreckenden Ebene angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steckerteil (4) aus zwei Halbschalen (4a, 4b) zusammengesetzt ist, wobei die Teilungsfuge (25) sich quer zur Achse der Steckerteile (3, 4) erstreckt, vorzugsweise in der die Mittelachsen der Löcher (22) enthaltenden Ebene angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (4a, 4b) abgedichtet sind, vorzugsweise ultraschallverschweißt, sind.

18. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Steckerteil (3, 4) in ihrer zusammengesteckten Stellung jeweils durch eine Klemm- und/oder Verrastungsvorrichtung (33) verrastbar sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrastungsvorrichtung (33) durch eine an der Außenmantelfläche des Steckzapfens (21a) oder an der Innenmantelfläche der Steckausnehmung (21b) angeordnete Rastnase (34) gebildet ist, die in der zusammengesteckten Stellung eine Verrastungskante (35) am jeweils anderen Teil hintergreift.

20. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Mantelfläche des Steckzapfens (21a) und der Innenmantelfläche der Steckausnehmung (21b) eine Ringdichtung (31) angeordnet ist, die vorzugsweise durch einen Ringwulst (32) auf der Außenumfangsfläche des Steckzapfens (21a) oder auf der Innenumfangsfläche der Steckausnehmung (21b) angeordnet ist und dichtend an der jeweils gegenüberliegenden Fläche anliegt.

21. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steckerteil (3) und/oder das zweite Steckerteil (4) eine zum Beispiel aus einem Lack bestehenden Isolierschicht aufweist.

22. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Steckerteile (3, 4) quer zur die Achsen (5c) der elektrischen Leiter (5a, 5b) enthaltenen Ebene verläuft.

23. Stecker zum elektrischen Kontaktieren von elektrischen Leitern (5a, 5b), mit
einem ersten Steckerteil (3),
wenigstens zwei dem ersten Steckerteil (3) zugeordneten ersten elektrischen Kontaktelementen (6a, 6b),
und einem mit dem ersten Steckerteil (3) korrespondierenden zweiten Steckerteil (4), das mechanisch mit elektrischen Leitern (5a, 5b) verbunden ist und wenigstens zwei mit den ersten Kontaktelementen (6a, 6b) korrespondierende zweite Kontaktelemente (7a, 7b) aufweist, die elektrisch leitend mit den elektrischen Leitern (5a, 5b) verbunden sind, wobei zur Kontaktierung der ersten und zweiten Kontaktelemente (6a, 6b, 7a, 7b) Schneid-/Klemmkontakte vorgesehen sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass von den Kontaktelementpaaren (6a, 7a bzw. 6b, 7b) das erste Kontaktelement (6a bzw. 6b) oder das zweite Kontaktelement (7a bzw. 7b) durch ein Schneid- /Klemmkontaktelement gebildet ist und das andere Kontaktelement durch einen Kontaktsteg (14) gebildet ist oder beide miteinander zusammenwirkende erste und zweite Kontaktelemente (6a, 7a bzw. 6b, 7b) jeweils durch ein Schneid- /Klemmkontaktelement gebildet sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander zusammenwirkenden ersten und zweiten Kontaktelemente (6a, 7a bzw. 6b, 7b) einen spitzen Winkel (W2) zwischen sich einschließen, der etwa 20° bis 40°, vorzugsweise etwa 30°, beträgt.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steckerteil (4) aus zwei Halbschalen (4a, 4b) zusammengesetzt ist, wobei die Teilungsfuge (25) sich quer zur Achse der Steckerteile (3, 4) erstreckt, vorzugsweise in der die Mittelachsen der Löcher (22) enthaltenden Ebene angeordnet ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (4a, 4b) abgedichtet sind, vorzugsweise unltraschallverschweißt, sind.