DE10157803A1

DE10157803A1 - Verbindungsanordnung

Info

Publication number: DE10157803A1
Application number: DE10157803A
Authority: DE
Inventors: Alexander Popa
Original assignee: TALLER AUTOMOTIVE GmbH
Current assignee: TALLER AUTOMOTIVE GmbH
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2003-06-12

Abstract

Verbindungsanordnung zur Flexfolienkontaktierung mit einem Kontaktierbereich und einem Flexfolienpositioniermittel. DOLLAR A Hierbei ist vorgesehen, daß das Flexfolienpositioniermittel ein Federmittel umfaßt, um die zu kontaktierende Flexfolienfläche im Kontaktierbereich nachgiebig in eine Sollposition zu drängen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche. Damit befaßt sich die vorliegende Erfindung mit der Frage, wie Flexfolien kontaktiert werden können.
Flexfolien bestehen aus einem dünnen, flexiblen Kunststoffträger, auf welchem eine Vielzahl von verschiedenen Leiterbahnen angeordnet sind. Diese Flexfolien gewinnen zunehmend Bedeutung im Automobilbereich, wo sie herkömmliche Kabelbäume ersetzen, aber auch in anderen technischen Anwendungen, insbesondere solchen, wo es gewünscht ist, elektrisch leitende flexible Verbindungen für Signalleitungen und/oder die Spannungsversorgung von Verbrauchern mit nicht zu hohem Leistungsbedarf und primär im Niederspannungsbereich vorzusehen.
Ein prinzipieller Vorteil von Flexfolien ist dabei, daß die gesamte Anordnung sehr dünn gehalten werden kann, so daß auch bei breiten, insbesondere mehradrigen Bahnen die Anordnung im Vergleich zu herkömmlichen Kabeln von geringem Gewicht ist.
Ein Problem besteht nun aber darin, Flexfolien in geeigneter Weise zu kontaktieren. Die Kontakte sollten einerseits so ausgebildet sein, daß das Gesamtgewicht der Anordnung nicht signifikant ansteigt, damit die Vorteile bezüglich der geringen Dicke nicht durch voluminöse Steckeranordnungen zunichte gemacht werden und andererseits so, daß eine einfache Verarbeitung, insbesondere auch bei Reparaturen, möglich ist.
Es sind Verbindungsanordnungen bekannt, bei welchen Verbindungselemente aus elektrisch leitendem Blech auf die Leiterbahnen gecrimpt oder geklemmt werden und diese Verbindungselemente dann über Stecker oder dergleichen miteinander oder mit Verbrauchern, Signalquellen oder dergleichen verbunden werden. Diese Art der Kontaktierung wurde vom Anmelder als unerwünscht erkannt, da sie hohe Präzision bei der Verbindung der Leiterbahn mit den klemmenden oder crimpenden, gebogenen Blechelementen erfordert, die ihrerseits nur mit teuren Maschinen erzielt werden kann und somit eine Nachrüstung erschwert. Auch müssen die bekannten Verbinder mit vergleichsweise voluminösen Steckerkörpern versehen werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen und insbesondere zumindest einen Teil der erwähnten Nachteile von Verbindern im Stand der Technik zu überwinden.
Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form beansprucht. Bevorzugte Ausführungsformen befinden sich in den Unteransprüchen.
Ein erster wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung schlägt somit eine Verbindungsanordnung zur Flexfolienkontaktierung mit einem Kontaktierbereich und einem Flexfolienpositioniermittel vor, bei welchem vorgesehen ist, daß das Flexfolienpositioniermittel ein Federmittel umfaßt, um die zu kontaktierende Flexfolienfläche im Kontaktierbereich nachgiebig in eine Sollposition zu drängen.
Es wurde überraschend erkannt, daß es so möglich ist, im Wesentlichen durch Kraftbeaufschlagung der Flexfolie mit einem auf diese von hinten im Kontaktierbereich einwirkenden Federmittel einen guten elektrischen Kontakt mit geringem Übergangswiderstand zu schaffen. Durch Aufprägen einer hinreichend hohen Drängkraft gegenüberliegend der Kontaktierstelle können dabei die über eine Flexfolie in gegebener Breite zu transportierenden Ströme signifikant erhöht werden, so daß auf diese Weise die Einhaltung von vorgegebenen Normen insbesondere hinsichtlich der Erwärmung bei gegebener Dimensionierung besser gewährleistet werden kann. Zugleich ist keine feste Verbindung der Flexfolie mit dem Federmittel erforderlich, da lediglich sichergestellt werden muß, daß die Flexfolie mit einem abisolierten Bereich über das Federmittel gebracht wird, um damit im Kraftschluß die Kontaktierung zu bewirken. Die Abisolierung kann aber leicht bewirkt werden. Somit wird insbesondere ein Nachrüsten möglich.
In einer bevorzugten Variante ist das Federmittel durch eine gekrümmte Federplatte realisiert, wobei die krümmungsändernde Deformation der Federplatte im Verbindungsfall für das nachgiebige Drängen der Flexfolie in den Kontakt hinein sorgt. Bogenkrümmung, -höhe und Materialwahl, insbesondere die Wahl eines geeigneten Elektrizitätsmoduls, stellen dabei die Druckkraft ein.
Im Falle der Verwendung einer gekrümmten Federplatte ist es bevorzugt, wenn diese eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, die insbesondere zumindest allgemein parallel zu den Leiterbahnen verlaufen können. Die Anzahl und Breite der Schlitze muß dabei nicht mit der Anzahl und Breite der Leiterbahnen auf der Flexfolie korrespondieren, da diese mit ihrer nichtleitenden Rückseite auf der Federplatte aufliegen kann.
Die Federplatte oder das Federmittel wird bevorzugt auf einer Grundplatte oder einem Grundkörper wie einem manuell gut greifbaren Stecker angebracht. Dieses Anbringen kann lösbar oder unlösbar erfolgen. Eine unlösbare Anbringung kann zum Beispiel durch Aufschweißen, wie Ultraschallaufschweißen oder Umspritzen eines Teils der Federplatte realisiert werden.
Wenn die Federplatte bogenförmig gekrümmt ist, ist es bevorzugt, wenn sie auf beiden Seiten parallel ausläuft, und zwar in Flächen, die parallel zur Grundplatte geführt sind. Dies erlaubt es, die Federplatte auf der einen Seite mit der Grundplatte zu verbinden, wobei das andere Ende lose über die Grundplatte gleiten kann, so daß sich eine optimale Anpreßform im Kontaktfall ergibt.
Dieses Federmittel kann einstückig mit dem Griffkörper gebildet sein, beispielsweise aus einer Vielzahl gebogener, nebeneinander angeordneter Kunststoffinger, die eine Nachgiebigkeit aufweisen, welche die gewünschte Kraft zum Drängen der Flexfolien die Sollposition ergeben; bevorzugt ist aber, wenn ein Blechelement verwendet wird, insbesondere aus Kupfer- Beryllium oder Federstahl, da damit ohne weiteres hohe Drängkräfte erhalten werden können und eine dauerhafte Flexibilität gewährleistet ist.
Das Federmittel wird bevorzugt zwischen zwei Seitenwänden angeordnet und wird diese typisch im entlasteten Zustand überragen. Damit wird die Flexfolie durch das Federmittel über die Seitenwände hinweg gehoben und kann somit besonders leicht in den Kontakt mit einer ebenen Grundfläche gebracht werden, auf welcher der Steckerkörper aufliegt. Diese ebene Grundfläche kann insbesondere an einer Leiterplatte oder dergleichen gebildet sein.
Besonders bevorzugt ist es, wenn neben dem durch Federspannung bedingten Reibschluß noch eine separate Zugentlastung vorliegt, die verhindert, daß die Flexfolie aus dem Kontaktbereich herausgezogen werden kann. Die Zugentlastung kann etwa durch eine geeignete Umlenkung gebildet sein oder, alternativ, durch einen in eine Ausnehmung wie ein Langloch zu bringenden Haltezapfen realisiert sein. Bevorzugt ist die Zugentlastung vorgesehen zwischen einer Flexfolienzuführung in einen Griffkörper, mit dem die Verbindungsanordnung gebildet ist, und dem eigentlichen Kontaktierbereich, der über dem Federmittel liegt.
Es ist weiter besonders bevorzugt, wenn ein Spannmittel vorgesehen ist, mit welchem die Flexfolie über das Spannmittel gespannt wird. Insbesondere bevorzugt ist die Kombination einer Zugentlastung und eines Spannmittels, denn diese sorgt für ein straffes Aufliegen der Flexfolie auf dem Federmittel und somit für besonders gute Kontakte.
In einer besonders bevorzugten Variante erfolgt die Verbindung zweier Flexfolien mit Verbinderanordnungen, bei welchen den jeweiligen, miteinander zu verbindenden Enden derselben jeweils ein Federmittel oder dergleichen zugeordnet ist, um mit diesen die Flexfolienenden gegeneinander zu drängen. In alternativer Weise ist es möglich, nur an einem Stecker ein Federmittel vorzusehen und am anderen eine ebene Auflage vorzusehen. Es sei darauf hingewiesen, daß auch die Möglichkeit besteht, zwei Flexfolienenden an abisolierten Bereichen miteinander zu verbinden, indem einfach zwei Steckerkörper aus hinreichend nachgiebigem Kunststoff gebildet werden, und zwar mit aufeinander zuweisenden Bereichen freiliegender Flexfolien. Durch die Verrastung der Stecker ist es dann möglich, den elektrisch leitenden Kontakt wie gewünscht durch festes Aneinanderpressen der Flexfolien mit geringem Übergangswiderstand besonders gut zu realisieren. Das Federmittel bei einer solchen Anordnung wäre dann gebildet durch die entsprechend nachgebenden Bereiche der Kunststoff-Griffkörper.
Bevorzugt sind an Griffkörpern oder dergleichen der Verbindungsanordnung Rastmittel vorgesehen, um eine Verrastung mit einem anderen Griffkörper oder auf einer vorgegebenen Stelle zu erzielen.
Es sei darauf hingewiesen, daß es möglich ist, die Verbindungsanordnung unmittelbar auf einer Leiterplatte (PCB) anzuordnen. Dies kann durch partielles Umgreifen des Leiterplattenrandes mit einem Griffkörper geschehen und/oder durch Aufsetzen auf eine Seite der Leiterplatte, wobei die Konterung auf der Leiterplatte durch Einschieben in eine entsprechende Ausnehmung, Festschrauben oder dergleichen erfolgen kann.
Schutz wird auch beansprucht für ein Verbindungsverfahren, bei welchem der zu kontaktierende Bereich elektrisch abisoliert wird, der abisolierte Bereich der Flexfolie über einem Federmittel angeordnet wird und die abisolierte Seite derart auf der elektrischen Leitungsanordnung angeordnet wird, daß er vom Federmittel in elektrisch leitenden Kontakt mit der elektrischen Leiteranordnung gedrängt wird.
Das Verfahren kann ohne besondere Werkzeuge leicht ausgeführt werden und erlaubt somit problemfrei eine Reparatur von Flexfolien und dergleichen.
Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielsweise anhand der Zeichnungen beschrieben. In dieser zeigt/zeigen:
Fig. 1 eine Verbindungsanordnung der vorliegenden Erfindung als männliches Verbindungselement in einem halb montierten Zustand, aber mit einem vorgespannten Federmittel;
Fig. 2 die fertig montierte Verbindungsanordnung von Fig. 1;
Fig. 3 eine zu der Verbindungsanordnung von Fig. 1 passende weibliche Verbindungsanordnung;
Fig. 4 die Verbindungsanordnungen der Fig. 2 und 3 in miteinander verbundenem Zustand in unterschiedlichen Ansichten;
Fig. 5 und 6 Details der Verbindungsanordnung von Fig. 1.
Nach Fig. 1 umfaßt eine allgemein mit 1 bezeichnete Verbindungsanordnung 1 zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zu einer Flexfolie einen Kontaktierbereich 2 und ein Federmittel 3 als Flexfolienpositioniermittel 3, die an einem Griffkörper 4 gebildet sind.
Der Griffkörper 4 ist aus Kunststoff gespritzt und weist ein Zuführende 4a auf, von welchem her eine Flexfolie zugeführt werden kann, sowie ein Kontaktende 4b, welches bei einem Kontaktierbereich 2 liegt. Am Zuführende 4a ist ein Zugentlastungsmittel an einem um ein Filmgelenk 4c schwenkbaren Deckel 4d gebildet (nicht gezeigt), wobei am Deckel 4d Rastelemente 4e vorgesehen sind, die mit am Grundteil 4f des Griffkörpers 4 gebildeten Rastvorsprüngen 4g zusammenwirken können, um den um das Filmgelenk 4c schwenkbaren Deckel 4d bei eingeschobener Flexfolie unter zugentlastender Fixierung derselben in Schließstellung zu halten.
Die Zugentlastungsanordnung kann insbesondere gebildet sein wie beschrieben in der EP 01 113 123.2. Diese Anmeldung ist hiermit zu Offenbarungszwecken vollumfänglich eingegliedert.
Unterhalb des Filmgelenkes 4c ist am Kontaktende 4b ein Austrittsschlitz 4h gebildet, durch den das Flexfolienende austreten kann, vgl. insbesondere Fig. 2.
Am Kontaktende 4b sind beidseits der Flexfolienkanten Seitenwände 4i1, 4i2 vorgesehen, die das Federmittel 3 seitlich umgeben, aber in dessen entlasteten Zustand von diesem überragt werden, vgl. Fig. 2; es sei darauf hingewiesen, daß die Abbildung von Fig. 1 einen belasteten Zustand des Federmittels 3 darstellt.
Zwischen den Seitenwänden 4i1, 4i2 ist eine ebene Grundfläche 4j gebildet, auf welcher das Federelement 3 zuführseitig an Durchtrittslöchern 3b mittels durch diese hindurch gespritzte Kunststoffmasse 4k fixiert ist.
Nach Fig. 6 ist das Federmittel 3 mit einem zuführseitigen Winkel 3a gebildet, der dazu ausgebildet ist, das Federmittel gegen allgemein längs der Flexfolienrichtung wirkende Kräfte durch Hintergreifen einer entsprechenden Ausnehmung im Grundkörper bzw. Umspritztwerden mit der Kunststoffmasse des Grundkörpers zu fixieren, wobei auf der Oberseite 3a' des Winkels 3a die Durchgangslöcher 3b für das Fixieren des Federelementes auf den Grundkörper gezeigt sind; im dargestellten Beispiel sind zwei Durchgangslöcher 3b1, 3b2 vorhanden. An den Winkelbereich 3a schließt sich ein Bogenbereich 3c an, der aus einer Vielzahl geschlitzter Finger 3c1, 3c2, 3c3 usw. gebildet ist, wobei die Schlitze 3d zwischen den Fingern 3c allgemein in Richtung der Flexfolienbahn verlaufen. Am distalen Ende des Federmittels 3 sind die Finger 3c zu Gleitflächen 3e umgebogen, die allgemein parallel zur Grundfläche 4j am Kontaktende 4b verlaufen und auf dieser aufliegen.
Am Kontaktende 4b ist ein Schwenklager 41 vorgesehen, in welches Schwenkzapfen 5a (Fig. 5) eines Straffelementes 5 gelagert sind, welches schwenkbar am Kontaktende 4b des Griffkörpers 4 angeordnet werden kann und in seinem Inneren einen Vorsprung 5b aufweist, der dazu ausgebildet ist, unter straffender Mitnahme einer über dem Kontaktierbereich 2 angeordneten Flexfolie in eine Ausnehmung 4m am Griffkörper einzudringen, um so die Folie in diesen Bereich umzulegen und zu fixieren.
Nach Fig. 3 ist eine weibliche Verbindungsanordnung im wesentlichen identisch gebildet, wobei aber oberhalb des Kontaktierbereiches 2 ein Überbau 6 vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, das eingleitende Kontaktende 4b des in den Fig. 1 und 2 dargestellten männlichen Teils passend aufzunehmen.
Die Verbinderanordnung wird verwendet wie folgt:
Zunächst werden an zwei miteinander zu verbindenden Flexfolienenden die Isolierungen an den entsprechenden Bereichen entfernt. Dies kann mechanisch, chemisch oder auf andere Weise geschehen.
Dann wird der Deckel 4d mittels der Verbindungsanordnungen aufgeklappt und das abisolierte Flexfolienende bis zum Straffelement 5 durchgeschoben. Hierbei gleitet es über das bogenförmige Federelement 3 und ragt nach oben über die Seitenwände 4i hinaus. Nun wird der Deckel 4d heruntergeklappt und die Rastelemente 4e an den Rastvorsprüngen 4g eingerastet, wodurch eine Zugentlastung der Flexfolie gegeben ist. Anschließend wird das Straffelement 5 in seine Straffstellung geklappt, wodurch die Flexfolie straff über dem Federelement 3 liegt.
Wenn dies bei beiden Verbindungsanordnungen geschehen ist, wird die männliche Verbindungsanordnung an den Überbau 6 der weiblichen Verbindungsanordnung eingeschoben, so daß sich die Fig. 4 aus verschiedenen Ansichten gezeigte Anordnung ergibt.
Hierin drücken die beiden aufeinander zuweisenden Federmittel 3 von hinten auf Kunststoffbahn der Flexfolie und somit die abisolierten und aufeinander zuweisenden Flexfolienbereiche gegeneinander, wobei die Gleitflächen 3e über die Grundfläche 4f gleiten. Die durch die Bogenhöhe und die Bogenkrümmung definierte Bogenform sowie das Elastizitätsmodul bzw. die Materialhärte vorbestimmte Rückstellkraft der derart vorgespannten Federmittel sorgt nun für eine gute Kontaktierung der aufeinander zuweisenden Leiterbahnen der zwei Flexfolienenden und somit für geringe Übergangswiderstände. Die Schlitze im Federmittel sorgen dabei dafür, daß die Leiterbahn über ihre gesamte Breite sehr gleichmäßig in elektrischen Kontakt hineingepreßt werden kann, wobei sich überall ein hoher Anpreßdruck ergibt, was die Übergangswiderstände gering hält. Da die Rückseite der Flexfolien elektrisch isoliert ist, besteht auch bei der Verwendung von metallischen Federelementen nicht die Gefahr eines Kurzschlusses unabhängig vom Verhältnis der Finger- bzw. Schlitzbreite zur Leiterbahnbreite.
Es sei darauf hingewiesen, daß anstelle einer Verbindung von männlichen und weiblichen Verbindungsanordnungen miteinander auch eine Kontaktierung einer Leiterbahn oder dergleichen erreicht werden kann, insbesondere, wenn auf der Leiterbahn ein Überbau 6 vorgesehen wird. Auch können einander gleiche Verbinder, geeignete Ausgestaltung vorausgesetzt, miteinander verbunden werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß es wünschenswert sein kann, die Leiterbahnen der abisolierten Flexfolien vor deren Verbindung miteinander zu verzinnen, um bei Kupferleitern einen verbesserten Oxidationsschutz vorzusehen.

Claims

1. Verbindungsanordnung zur Flexfolienkontaktierung mit einem Kontaktierbereich und einem Flexfolienpositioniermittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Flexfolienpositioniermittel ein Federmittel umfaßt, um die zu kontaktierende Flexfolienfläche im Kontaktierbereich nachgiebig in eine Sollposition zu drängen.

2. Verbindungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Federmittel durch eine gekrümmte Federplatte realisiert ist.

3. Verbindungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Federplatte eine Vielzahl von Schlitzen aufweist.

4. Verbindungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze allgemein in Richtung der Leiterfolienbahn verlaufen.

5. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federplatte auf einer Grundplatte angebracht ist.

6. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federplatte unlösbar mit der Grundplatte verbunden, insbesondere auf dieser verschweißt oder an diese angespritzt ist.

7. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federplatte auf nur einer ihrer Seiten gehalten ist.

8. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federplatte aus einem dauerhaft elastischen Material, insbesondere aus Kupfer-Beryllium-(CuBe-)Blech oder aus Federstahl gebildet ist.

9. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federplatte zwischen zwei Seitenwänden angeordnet ist und diese zumindest partiell, insbesondere an ihrem höchsten Bereich überragt.

10. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zugentlastung für die zugeführte Flexfolie vorgesehen ist.

11. Verbindungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugentlastung zwischen Flexfolienzuführung und Kontaktierbereich vorgesehen ist.

12. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannmittel zum Spannen der Flexfolie über das Federmittel vorgesehen ist.

13. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Zusammenwirken mit einer weiteren Verbindungsanordnung vorgesehen ist, in welcher gegenüberliegend zum Kontaktierbereich gleichfalls ein Federmittel vorgesehen ist, um die mit der ersten Flexfolie zu verbindende zweite Flexfolie gleichfalls in eine Sollposition zu drängen.

14. Verbindungsanordnung, worin zwei Flexfolien miteinander verbunden werden und wenigstens ein Ende an der Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß Kraft- und/oder Formschlußelemente zur Herstellung eines Kraft- und/oder Formschlusses jeweiliger Flexfolienelemente fixierender Teile vorgesehen sind.

15. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flexfolie in einer Fassung aufgenommen ist, die dazu ausgebildet ist, an einer Leiterplatte befestigt zu werden.

16. Verbindungsverfahren zur Verbindung einer Flexfolie mit einer elektrischen Leiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der zu kontaktierende Bereich elektrisch abisoliert wird, der abisolierte Bereich der Flexfolie über einem Federmittel angeordnet wird und die abisolierte Seite derart auf der elektrischen Leitungsanordnung angeordnet wird, daß er vom Federmittel in elektrisch leitenden Kontakt mit der elektrischen Leiteranordnung gedrängt wird.