DE102007018762A1

DE102007018762A1 - Elektrische Kontaktstruktur in isolierenden Gehäusen

Info

Publication number: DE102007018762A1
Application number: DE102007018762A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Guglhör
Original assignee: Ept Automotive & Co KG GmbH
Current assignee: Ept Automotive & Co KG GmbH
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2008-09-11

Abstract

Offenbart ist ein Steckverbinder mit einem isolierenden Gehäuse und einer darin befindlichen elektrischen Kontaktstruktur, dessen Endabschnitte aus dem Gehäuse herausgeführt sind, wobei die Kontaktstruktur aus mehreren Kontaktelementen besteht, welche über eine Pressverbindung miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Steckverbinder, die einen elektrischen Kontakt aufweisen, dienen dazu, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen zwei oder mehreren Bauelementen herzustellen. Die mechanische Verbindung der elektrischen Kontakte wird in lösbar, bedingt lösbar und unlösbar unterteilt. Lösbare elektrische Verbindungen können nach dem Verbinden durch eine mechanische Kraft wieder getrennt werden. Beispielsweise durch Herausziehen eines Steckverbinders aus einer Steckeraufnahme. Bedingt lösbare elektrische Verbindungen sind zum Beispiel verlötete Kontaktpins, welche zum Trennen ausgelötet werden müssen. Elektrische Verbindungen, welche unlösbar sind, werden u. a. beim Verlöten oder Verschweißen eines elektrischen Kontakts mit einer Leiterplatte oder mit einem Kabel erzeugt.
Sind lösbare elektrische Verbindungen steckbar, so wird die entsprechende Anordnung als Steckverbindung bezeichnet. Ein Beispiel hierfür ist die Steckverbindung einer Federleiste mit einer Messerleiste, welche beliebig oft lösbar ist.
Mehrere elektrische Kontakte in einer Steckverbindung, welche die Funktion eines Stromleiters haben, müssen gegeneinander elektrisch isoliert sein. Hierfür werden die elektrischen Kontakte in einen Isolierkörper eingebracht, der üblicherweise aus hochohmigen Kunststoff besteht. Die Einbautoleranz der elektrischen Kontakte, welche hier als Kontaktpins ausgebildet sind, in den Isolierkörper muss so gewählt werden, dass diese bei einer Steckverbindung steckbar sind.
Für das Einbringen der Kontaktpins in den Isolierkörper gibt es mehrere Lösungen. Bei einer Lösung werden die Kontaktpins in den Isolierkörper oder in einen Trägerisolierkörper kraftschlüssig gepresst, wobei der Trägerisolierkörper anschließend in ein Gehäuse eingebracht wird. Bei einer weiteren Lösung, werden die Kontaktpins durch einen Spritzgießprozess mit dem Isoliermaterial, z. B. Kunststoff, umspritzt.
Ein Steckverbinder kann neben der Steckverbinderfunktion noch weitere Funktionen aufweisen. So bildet der Isolierkörper des Steckverbinders beispielsweise ein Gehäuse für elektronische Baugruppen aus, womit diese ebenfalls elektrisch isoliert und gegen Umwelteinflüsse geschützt sind. Beispiele für elektronische Baugruppen sind elektronische Schaltungsträger, wie mit elektronischen Bauelementen bestückte Leiterplatten.
Eine Untergruppe der Steckverbinder, die ein zusätzliches isolierendes Gehäuse haben, sind die Steckverbinder, welche abgewinkelte Kontaktpins aufweisen.
Ein derartiger Steckverbinder ist in DE 197 07 421 C2 offenbart. Diese Druckschrift zeigt ein rechteckiges Gehäuse aus thermoplastischem Kunststoff zur Aufnahme einer Leiterplatte, an welchem rechtwinklig gebogene Kontaktpins ausgebildet sind. Die Kontaktpins werden durch einen Spritzgießprozess in den Steckverbinder eingebracht.
Weitere Lösungen sind in DE 10 2004 024 718 A1 und DE 201 12 595 U1 gezeigt. Die gewinkelten Kontaktpins werden hier, ebenfalls mit einem Spritzgießprozeß in den Isolierkörper angeordnet.
Die Gehäuse in den oben genannten Dokumenten bilden im Bereich der Steckanschlüsse der Kontaktpins einen Steckverbinderkragen aus, so dass entsprechende Gegenstecker aufgenommen werden können.
Ein Nachteil derartiger Lösungen sind die hohen Fertigungskosten, die bei kleineren und mittleren Produktionsmengen entstehen. Ändert sich beispielsweise die relative Lage der Leiterplatte zum Gehäuse und somit die Lage der Anschlüsse für die Kontaktpins und die Lage der Steckanschlüsse, so muss die Länge des gestanzten Kontaktpins und der Abwinkelbereich entsprechend angepasst werden. Dies erfordert in vielen Fällen neue Stanzwerkzeuge zum Ausstanzen der gestreckten Kontaktpins und neue Werkzeuge für das anschließende Biegen der Kontaktpins. Diese Werkzeuge haben bei kleineren und mittleren Stückzahlen eine niedrige Auslastung, woraus überdurchschnittlich hohe Abschreibungskosten entstehen.
Eine andere Lösung sieht vor, den Isolierkörper in ein Gehäuse und in einen Trägerisolierkörper aufzuteilen. In den Trägerisolierkörper werden die Kontaktpins fest eingebracht, anschließend wird das Gehäuse mit diesem bestückt. Hierbei werden die Kontaktpins, welche parallel beabstandet auf dem Trägerisolierkörper angeordnet sind, in entsprechend parallel beabstandete Pinkanäle des Gehäuses vom Gehäuseinneren her eingetaucht und durch das Gehäuse hindurch nach Außen geführt. Die Beabstandung, bzw. die Anordnung der Pinkanäle darf hierbei nicht zu stark von der entsprechenden Anordnung der Kontaktpins abweichen, da diese sonst nicht mehr gerade durch die Pinkanäle hindurchgetaucht werden können. Aus diesem Grund müssen enge Fertigungstoleranzen eingehalten werden, die zu hohen Herstellungskosten führen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder zu schaffen, der kostengünstig herstellbar und einfach montierbar ist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Steckverbinder ein isolierendes Gehäuse hat, in dem eine elektrische Kontaktstruktur mit zumindest einem Kontaktpin aufgenommen ist, dessen Abschnitte zur Kontaktierung aus dem Gehäuse herausgeführt sind, wobei der Kontaktpin eine Vielzahl von Kontaktelementen hat, die durch Pressverbindungen miteinander verbunden sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Kontaktelemente werden beispielsweise durch Einsetzen in das Gehäuse miteinander verbunden. Hierbei werden die Kontaktelemente vorzugsweise winkelig zueinander angeordnet. Durch die mehrteilige Ausführung der Kontaktelemente ist bei dessen Herstellung kein Biegewerkzeug, welche die Kontaktpins abwinkeln würde, mehr nötig, wodurch Kosten gespart werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass aus wenigen Kontaktelementgruppen, welche sich beispielsweise durch ihre Länge unterscheiden, eine Vielzahl von gewinkelten Kontaktpins mit unterschiedlicher Geometrie ausgebildet werden können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Steckverbinders hat dieser ein Steckkontaktelement, welches eine Pressöffnung aufweist, in die ein Presspfosten eines Anschlusskontaktelementes rechtwinklig zu dem Steckkontaktelement kraftschlüssig eingepresst wird.
Von Vorteil ist, wenn die Pressöffnung des Steckkontaktelements kreisförmig ist und der Presspfosten des Anschlusskontaktelements einen rechteckförmigen Querschnitt hat, wobei die Kanten des Presspfosten abgerundet oder abgefast sind. Durch die abgerundeten Kanten des Presspfostens kann Spanbildung während des Einpressens des Presspfostens in die Pressöffnung vermieden werden. Die Pressöffnung wird entsprechend der Umfangsform des Presspfostens beim Einpressen abschnittsweise plastisch und elastisch verformt, wodurch eine feste kraftschlüssige Verbindung erzielt.
Anstelle eines Presspfostens kann auch als Einpresstechnikanschluß, im Folgenden der Einfachheit halber als Kontaktanschluss bezeichnet, ausgestaltet sein.
Vorzugsweise ist an der Pressöffnung des Steckkontaktelementes ein kreisförmiger Vorsprung ausgebildet. Beim Einpressen des Presspfosten in die Pressöffnung wird der Bereich des Vorsprungs und der Presspfosten hauptsächlich elastisch verformt, wodurch eine Restelastizität in der Einpresszone erhalten bleibt, um thermische, chemische, klimatische und mechanische Beanspruchungen, die der kraftschlüssigen Verbindung schaden können, entgegenzuwirken.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das Steckkontaktelement einen rechteckförmigen Presspfosten mit abgerundeten Umfangskanten und das Anschlusskontaktelement eine kreisförmige Pressöffnung.
Hierbei kann an der Pressöffnung des Anschlusskontaktelements ebenfalls ein kreisförmiger Vorsprung ausgebildet sein, welcher die gleiche Funktion erfüllt wie beim oben beschriebenen Steckkontaktelement.
Das Steckkontakelement hat anstelle eines Presspfostens vorzugsweise einen Kontaktanschluss.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat das Anschlusskontaktelement einen Kontaktanschluss oder einen Presspfosten oder einen Lötpfosten, zum Verbinden mit einem Schaltungsträger bzw. mit einer Leiterplatte. Hierdurch kann der Schaltungsträger ohne zusätzliche Haltemittel mit dem Gehäuse verbunden werden.
Vorzugsweise ist das Anschlusskontaktelement oder das Steckkontaktelement im Verbindungsbereich zum Presspfosten oder Kontaktanschluss abgestuft. Die Stufe kann dabei als Anschlag beim Zusammenpressen der beiden Kontaktelemente dienen und somit die Einpresstiefe des Presspfostens festlegen.
Das Gehäuse zum Aufnehmen eines Kontaktelements hat üblicherweise eine Anschlusskontaktelementführung und eine Steckkontaktelementführung, die senkrecht zueinander überkreuzt angeordnet sind und einen gemeinsamen Kreuzungsbereich aufweisen.
Die Anschlusskontaktelementführung und die Steckkontaktelementführung können die Kontaktelemente anliegend umfassen. Es ist eventuell sogar möglich, dass zwischen den Führungen und den Kontaktelementen eine Presspassung erfolgt, womit die Kontaktelemente noch fester in den Steckverbinder eingebracht sind.
Bevorzugterweise befinden sich im Kreuzungsbereich der Führungen die Pressöffnungen der Anschlusskontaktelemente oder der Steckkontaktelemente.
Die Anschlusskontaktelemente und Steckkontaktelemente werden erfindungsgemäß bis zum Führungsanschlag in die Führungen eingetaucht.
Der Steckverbinder lässt sich weiter verbessern, wenn eine Anschlusskontaktelementführung ein offenes Ende aufweist. Dieses offene Ende kann dabei als Sichtkontrollfenster dienen, um damit die Verbindung der Kontaktelemente zu prüfen.
Der Schaltungsträger hat vorteilhafter Weise Ausnehmungen zur Aufnahme der Kontaktanschlüsse oder der Presspfosten oder der Lötpfosten der Anschlusskontaktelemente.
Beispielsweise liegt der Schaltungsträger an einer inneren Umfangsstufe des Gehäuses an.
Es kann von Vorteil sein, wenn das Innenvolumen des Gehäuses durch eine Gehäuserippe geteilt wird. Hierdurch kann eine räumliche Trennung der Bauelemente auf einer Leiterplatte bzw. auf einem Schaltungsträger erreicht werden und die Steifigkeit des Gehäuses erhöht werden.
An der Steckelementkontaktseite des Gehäuses ist vorzugsweise ein Steckerkragen ausgebildet, wobei dieser die Steckkontaktelemente umrahmt.
Bei Kontaktelementen, welche an der Pressöffnung einen kreisförmigen Vorsprung ausbilden, werden die entsprechende Anschlusskontaktelementführung und die Steckkontaktelementführung des Gehäuses vorteilhafterweise mit einer weiteren Führungsausnehmung ausgestaltet, um den Vorsprung aufzunehmen.
Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung eines Steckverbinders mit einem elektrischen Gehäuse, in dem eine elektrische Kontaktstruktur mit zumindest einem Kontaktpin aufgenommen ist, dessen Endabschnitte zur Kontaktierung aus dem Gehäuse herausgeführt sind, kann mit folgenden Schritten ausgeführt werden. Es werden zwei Kontaktelemente des Kontaktpins in das Gehäuse eingeführt und anschließend miteinander verpresst. Üblicherweise werden die Kontaktelemente von unterschiedlichen Gehäusestirnflächen her eingesetzt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1a eine perspektivische Ansicht eines Steckverbinders gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
1b eine perspektivische Ansicht eines Steckverbinders gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
2 eine Querschnittansicht des Steckverbinders gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
3a eine perspektivische Ansicht von Kontaktelementen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3b eine perspektivische Ansicht von Kontaktelementen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine Querschnittansicht eines Steckverbinders gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine perspektivische Ansicht der Kontaktelemente gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6a eine perspektivische Ansicht der Kontaktelemente gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6b eine perspektivische Ansicht eines Vorsprungs der Kontaktelemente gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7a eine perspektivische Ansicht der Kontaktelemente gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7b eine perspektivische Ansicht eines Vorsprungs der Kontaktelemente gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8a eine perspektivische Querschnittansicht eines Steckverbinders gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8b eine perspektivische eines Steckverbinders gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 eine perspektivische Ansicht eines Steckverbinders gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
In 1a wird aus einer perspektivischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel des Steckverbinders 1 gezeigt, welcher aus einem Gehäuse 2 und einer elektrischen Kontaktstruktur 4 besteht. In 1b wird der Steckverbinder 1 aus 1a von einem anderen Betrachtungswinkel dargestellt. Das Gehäuse 2 ist in diesen Figuren quaderförmig ausgebildet und zu einer Leiterplattenseite 6 hin offen. Die Kanten des Außenumfangs des Gehäuses 2 sind abschnittsweise abgerundet. Ein Endabschnitt 8 der Kontaktstruktur 4 ist zur Kontaktierung aus dem Gehäuse 2 herausgeführt und wird von einem Steckerkragen 10, welcher an einer Steckkontaktelementseite 12 des Gehäuses 2 ausgebildet ist, umrahmt. Der Rahmen des Steckerkragens 10 weist dabei einen O-förmigen Umfang auf, der entsprechend ausgeführt ist, um einen bestimmten, auf seine Abmessungen abgestimmten Gegenstecker aufnehmen zu können. Der andere Endabschnitt 14 der Kontaktstruktur 4 liegt innerhalb des Gehäuses 2, ist parallel zur Steckkontaktelementseite 12 etwas beabstandet angeordnet und wird durch die Leiterplattenseite 6 begrenzt. Die Kontaktstruktur 4 ist in diesem Steckverbinder 1 mit Kontaktpins 16 aufgebaut, die jeweils aus einer Vielzahl von Kontaktelementen gebildet werden.
In 2 ist eine Schnittansicht des Steckverbinders 1 des ersten Ausführungsbeispiels abgebildet, wobei die Schnittfläche senkrecht zu Leiterplattenseite 6, entlang der Linie A aus 1a verläuft. Es wird der Aufbau der Kontaktstruktur 4 aus 1a sichtbar, die hier aus drei Kontaktpins 16 besteht. Ein Kontaktpin 16 weist dabei jeweils zwei Kontaktelemente 18, 20 auf, nämlich ein Steckkontaktelement 18 und ein Anschlusskontaktelement 20.
Diese Kontaktelemente 18, 20 werden in dem Gehäuse 2 über entsprechende Führungen 22, 24 aufgenommen. Das Steckkontaktelement 18 wird dabei in die Steckkontaktelementführung 24 eingebracht, die zu der Steckkontaktelementseite 12 hin offen ist und parallel zur Leiterplattenseite 6 verläuft. In der Anschlusskontaktelementführung 22 befindet sich das Anschlusskontaktelement 20, wobei diese von der Leiterplattenseite 6 in Richtung der Gehäuseoberseite 3 eingebracht wird. Die Führungen 22, 24 sind somit senkrecht zueinander überkreuzt angeordnet und haben einen gemeinsamen Kreuzungsbereich 26. Die Querschnittsfläche der Führungen 22, 24 entspricht der größten Querschnittsfläche des jeweiligen aufgenommenen Kontaktelements 18, 20. Die Kontaktelemente 18, 20 werden daher abschnittsweise von den entsprechenden Führungen 22, 24 anliegend umfasst. Es ist auch möglich die Querschnittsflächen der Führungen 22, 24 etwas kleiner als die Querschnittsflächen der Kontaktelemente 18, 20 auszugestalten, um eine Pressung zwischen den Kontaktelementen 18, 20 und den Führungen 22, 24 zu erzeugen, womit eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse 2 und den Kontaktelemente 18, 20 realisiert werden würde.
Die Führungen 22, 24 weisen jeweils einen Führungsanschlag 28, 30 auf, der die Eintauchtiefe der jeweiligen Kontaktelemente 18, 20 begrenzen kann. Im Kreuzungsbereich 26 der Führungen 22, 24 befindet sich eine Pressöffnung 32 des Steckkontaktelements 18, womit gewährleistet ist, dass ein Presspfosten 34 des Anschlusskontaktelements 20 in diese eintauchen kann. Die Kontaktelemente 18, 20 bilden nach dem Zusammenpressen eine Struktur, die in ihren physikalischen Eigenschaften einem aus einem einzigen Stanzteil gebildeten Kontaktpin 16 sehr ähnlich ist.
Da die Führungen 22, 24 die Kontaktelemente 18, 20 im eingebauten Zustand umfassen, sind diese gegeneinander elektrisch isoliert und beim Aufbringen äußerer, vor allem axialer Kräfte durch die Ummantelung besser gegen Ausknicken geschützt, als dies bei herkömmlichen Lösungen der Fall ist. Anstatt einem rechten Winkel können die Führungen 22, 24 auch mit einem anderen Winkel zueinander in das Gehäuse eingebracht werden, wobei dann auch die Kontaktelemente 18, 20 diesen Winkel beim Zusammenfügen aufweisen. Prinzipiell sind auch gerade Kontaktpins 16 vorstellbar, welche dann aus einem Kontaktelement bestehen würden.
Gemäß 2 befindet sich im Innenbereich des isolierenden Gehäuses 2 eine Gehäuserippe 36, welche diesen in mehrere Bereiche aufteilt. Somit können Bauteile die sich auf einem Schaltungsträger 38 befinden, räumlich in dem Gehäuse 2 voneinander getrennt werden. Des Weiteren ist in dem Gehäuse 2 eine innere Umfangsstufe 40 ausgebildet, auf der dann der Schaltungsträger 38 anliegt. Die Umfangsstufe 40 ist etwas beabstandet zur Anschlusskontaktelementführung 22 in das Gehäuse 2 eingebracht und verläuft parallel zur Gehäuseoberseite 42. Die Schmalseite 44 der Gehäuserippe 36, die der Leiterplattenseite 6 zugewandt ist, befindet sich etwa auf der gleichen Höhe wie die Umfangsstufe 40, womit die Schaltungsträger 38 zusätzlich durch die Rippe 36 gestützt wird. Es ist auch möglich die Schmalseite 44 der Gehäuserippe 36 etwas beabstandet zur Höhe der Umfangsstufe 40 auszubilden und den Abstand zur Leiterplattenseite 6 zu vergrößern, um eine Doppelpassung, bestehend aus Gehäuserippe 36 und Umfangsstufe 40 in Verbindung mit dem Schaltungsträger 38, zu verhindern.
Nach dem Montageprozess der Kontaktelemente 18, 20 in das Gehäuse 2 hat man eine Struktur, die einem abgewinkelten Kontaktpin 16 entspricht. Es ist somit kein Biegewerkzeug mehr notwendig, welches die Kontaktpins 16 in einem separaten Prozess abwinkeln würde. Die Kontaktelemente 18, 20 werden durch ein Stanzwerkzeug hergestellt. Aufgrund der einfachen Geometrie können die einzelnen Kontaktelemente 18, 20 durch geringen Aufwand an unterschiedliche Applikationen angepasst werden. Mit wenigen Kontaktelementtypen kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Kontaktstrukturen 4 gebildet werden.
Das Bestücken der Kontaktelemente 18, 20 mit dem Gehäuse 2 erfolgt automatisch mit entsprechenden Bestückungsautomaten. Da die Kontaktelemente 18, 20 von außen in das Gehäuse 2 bestückt werden können, ergibt sich insbesondere bei kleinen Gehäusen dadurch mehr Bewegungsfreiheit für ein Bestückwerkzeug, weswegen ein Bestückungsprozess einfacher und somit billiger wird. Ein manuelles Bestücken des Gehäuses 2 ist auch möglich, wobei für das Verpressen eine einfache Vorrichtung genügt.
In 3a und 3b werden die Kontaktelemente 18, 20 des Steckverbinders 1, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Das Steckkontaktelement 18 hat hierbei einen langgestreckten lattenförmigen Aufbau, wobei der Endabschnitt 46, welcher aus dem Gehäuse 2 hinausragt (siehe 2), spitz verjüngt ist. Die Pressöffnung 32 ist auf dem gegenüberliegenden Endabschnitt 48 kreisförmig ausgebildet und erstreckt sich durch das Steckkontaktelement 18 hindurch. Das Anschlusskontaktelement 20 bildet den Presspfosten 34 aus, indem die Kontaktelementbreite im Presspfostenbereich abgestuft ist. Der Übergang zwischen Presspfosten 34 und einem Mittelteil 50 wird durch zwei Stufen 52, 54 ausgebildet, die jeweils einen rechten Winkel aufweisen. In die Pressöffnung 32 wird der Presspfosten 34 des Anschlusskontaktelementes 20 rechtwinklig zu dem Steckkontaktelement 18 kraftschlüssig eingepresst. Der Presspfosten 34 des Anschlusskontaktelementes 20 hat einen rechteckförmigen Querschnitt und abgerundete oder abgefaste Kanten 56, wobei der Querschnitt etwas größer ist als der kreisförmige Querschnitt der Pressöffnung 32.
Beim Zusammenpressen der Steckkontaktelemente 18 mit den Anschlusskontaktelementen 20 werden die Pressöffnung 32 und der Presspfosten 34 abschnittsweise plastisch und elastisch verformt. Wird anstelle des rechteckförmigen Querschnitts des Presspfostens 34 ein runder Querschnitt ausgebildet, so werden durch das Übermaß des Presspfostens 34 wesentliche höhere Einpresskräfte nötig, da der ganze Umfang des Presspfostens 34 und die Pressöffnung 32 abschnittsweise plastisch und elastisch verformt wird. Durch die Überpressung der Kontaktelemente 18, 20 erfolgt eine sichere elektrische und mechanische Verbindung. Es ist auch denkbar statt einer kreisförmigen Pressöffnung 32 eine rechteckförmige Pressöffnung 32 zu verwenden, womit die Einpresskräfte wieder etwas sinken würden.
Im zusammengefügten Zustand kann die Stufenfläche 58 der Stufe 52, 54 auf der Breitseite des Steckkontaktelements 18 im Bereich der Pressöffnung 32 anliegen, wodurch eine definierte Einpresstiefe des Anschlußkontaktelements 20 in das Steckkontaktelement 18 realisiert werden kann.
Nach dem Zusammenfügen beider Kontaktelemente 18, 20 kann das Steckkontaktelement 18 in seiner axialen Richtung stärker, als das Anschlußkontaktelement 20, durch Zug- und Druckkräfte belastet werden, da es formschlüssig mit der Pressöffnung 32 den Presspfosten 34 des Anschlußkontaktelement 20 umgreift. Das Anschlußkontaktelement 20 wird bei axialer Krafteinwirkung dagegen nur kraftschlüssig in der Pressöffnung 32 des Steckkontaktelements 18 gehalten.
Die Anschlusskontaktelemente 20 weisen an ihrem leiterplattenseitigen Ende einen Kontaktanschluss 60 auf, mit welchem eine kraftschlüssige Verbindung zu einem Schaltungsträger 38 bzw. einer Leiterplatte (siehe 2), hergestellt wird. Statt eines Kontaktanschlusses 60 kann an dem Anschlusskontaktelement 20 ein Presspfosten oder ein Lötpfosten ausgebildet werden, je nach Anforderung. Bei einem Lötpfosten wird der Schaltungsträger 38 mit diesem verlötet und somit formschlüssig verbunden.
In 4 wird in einer perspektivischen Schnittansicht eines Steckverbinders 1 (gleiche Schnittebene wie in 2) ein zweites Ausführungsbeispiel aufgezeigt. Hierbei weist nicht das Steckkontaktelement 18 eine Pressöffnung auf, wie im ersten Ausführungsbeispiel, sondern hier hat das Anschlusskontaktelement 20 eine Pressöffnung 62. Hierdurch kann das Anschlusskontaktelement 20 stärker, als das Steckkontaktelement 18, auf Zug- und Druck belastet werden.
Außerdem ändert sich die Bestückungsreihenfolge der Kontaktelemente 18, 20. Es wird im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel erst das Anschlusskontaktelement 20 in das Gehäuse eingebracht und anschließend das Steckkontaktelement 18.
In 5 werden die Kontaktelemente 18, 20 des zweiten Ausführungsbeispiels aus 4 vergrößert dargestellt.
Eine perspektivische Ansicht von Kontaktelementen 18, 20 eines dritten Ausführungsbeispiels ist In 6a gezeigt. Das Anschlusskontaktelement 20 bildet hier an seiner kreisförmigen Pressöffnung 62 einen Vorsprung 64 aus, welcher im zusammengefügten Zustand mit dem Steckkontaktelement 18, in Richtung des Endes eines Kontaktanschlusses 22 des Steckkontaktelements 18 weist. Durch seine spezielle Geometrie wird beim Zusammenpressen hauptsächlich der Kontaktanschluss 66 elastisch verformt, während die Pressöffnung 62 und der Vorsprung 64 unverformt bleiben. Durch den Vorsprung 64 erfolgt eine größere Anliegefläche zwischen der Pressfläche 68 der Pressöffnung 62 und dem Kontaktanschluss 66 zur kraftschlüssigen Verbindung, wodurch höhere Haltekräfte zwischen den Kontaktelementen 18, 20 übertragen werden können. Somit bilden die beiden Kontaktelemente 18, 20 eine hauptsächlich elastische Verbindung aus, welche als Funktionselement bekannt und bestens beschrieben ist. Solche elastischen Verbindungen sind sehr gut geeignet, um bei thermischen, chemischen, klimatischen und mechanischen Umwelteinflüssen, eine stets feste Verbindung zu bilden.
Die Pressöffnung 62 des Anschlusskontaktelements 20 ist steckkontaktelementseitig mit einer inneren Umfangsphase 70 versehen, welche in 6b durch den Ausschnitt A aus 6a dargestellt wird. Am Ende des Kontaktanschlusses 66 des Steckkontaktelements 18 ist eine pyramidenförmige Spitze 72 ausgebildet. Die Umfangsphase 70 der Pressöffnung 62 und die Spitze 72 dienen dazu, dass sich die Kontaktelemente 18, 20 beim Zusammenfügen selbst zentrieren, wenn die Achse des Steckkontaktelements 18 innerhalb des Kreises liegt, den der Außenumfang der Umfangsphase 70 bildet. Derartige Spitzen 72 sind auch bei den anderen Ausführungsbeispielen an den Kontaktelementen 18, 20 ausgebildet. Ein weiterer Vorteil der Umfangsphase 70 ist, dass durch diese die Spanbildung beim Einpressen erheblich reduziert wird.
In 7a ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Kontaktelemente 18, 20 in einer perspektivischen Ansicht offenbart. Hierbei weist das Steckkontaktelement 18 wie in 3 eine Pressöffnung 62 auf. An der Pressöffnung 62 ist ein Vorsprung 64 ausgebildet, welcher in der Detailansicht des Abschnitts B in 7b gezeigt wird und dem Vorsprung 64 aus 6a entspricht. Die Anschlusselemente 18 weisen statt eines Presspfostens 34, wie in 3a, ein Kontaktanschluss 74 auf.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Schnittansicht des Steckverbinders 1 ist 8a dargestellt, wobei der Schnitt dem aus 2 entspricht. Hierbei weist die Anschlusskontaktelementführung 22 ein offenes Ende 76 hin zur Gehäuseoberseite 42 auf. In 8b wird ein ganzer Körper des Steckverbinders 1 gezeigt, wobei die Öffnungen der Enden 76 der Anschlusskontaktelementführungen 22 sichtbar sind, welche als Sichtkontrollfenster 78 dienen, womit eine zuverlässige Fügung der Kontaktelemente 18, 20 überwacht werden kann.
In 9 wird der Bestückungsprozess der Anschlusskontaktelemente 20 und der Steckkontaktelemente 18 in das Gehäuse 2 des dritten Ausführungsbeispiels aufgezeigt. Damit die Führungen 22, 24 (Führung 24 in 9 nicht sichtbar) im Gehäuse den Vorsprung 64 des Anschlusskontaktelements 20 oder des Steckkontaktelements 18 aufnehmen können (je nach Ausführungsform), sind diese mit einer weiteren Führungsausnehmung 80 ausgestaltet. Deren Querschnitt entspricht dabei dem des Vorsprungs 64 und deren Länge ist gleich der Länge der Führung 22 oder 24.
Bei der Bestückung der Kontaktelemente 18, 20 werden zuerst die Anschlusskontaktelemente 18, welche die Pressöffnungen 62 aufweisen, mit diesen voraus in die jeweiligen Anschlusskontaktelementführungen 22 gesteckt. Die Eintauchtiefe wird entweder durch den Anschlag 28 (siehe 2) begrenzt, oder durch das Bestückungswerkzeug. Die Pressöffnung 62 befindet sich nach dem Eintauchvorgang im Kreuzungsbereich 26 (siehe 2) der beiden Führungen 22, 24. Anschließend werden die Steckkontaktelemente 18 mit dem Kontaktanschluss 66 voraus in die Steckkontaktelementführung 24 gesteckt und in die Pressöffnung 62 des Anschlusskontaktelements 20 gepresst. Die Eintauchtiefe wird durch den Anschlag 30 (siehe 2) der Steckkontaktelementführung 24, oder durch die Stufen 52, 54 oder durch das Bestückungswerkzeug bestimmt.
Offenbart ist ein Steckverbinder mit einem isolierenden Gehäuse und einer darin befindlichen elektrischen Kontaktstruktur, deren Endabschnitte aus dem Gehäuse herausgeführt sind, wobei die Kontaktstruktur aus mehreren Kontaktelementen besteht, welche über eine Pressverbindung miteinander verbunden sind.

1: Steckverbinders
2: Gehäuse
4: Kontaktstruktur
6: Leiterplattenseite
8: Endabschnitt
10: Steckerkragen
12: Steckkontaktelementseite
14: Endabschnitt
16: Kontaktpins
18: Steckkontaktelement
20: Anschlusskontaktelement
22: Anschlusskontaktelementführung
24: Steckkontaktelementführung
26: Kreuzungsbereich
28: Führungsanschlag
30: Führungsanschlag
32: Pressöffnung
34: Presspfosten
36: Gehäuserippe
38: Schaltungsträger
40: Umfangsstufe
42: Gehäuseoberseite
44: Schmalseite
46: Endabschnitt
48: Endabschnitt
50: Mittelteil
52: Stufe
54: Stufe
56: Kanten
58: Stufenfläche
60: Kontaktanschluss
62: Pressöffnung
64: Vorsprung
66: Kontaktanschluss
68: Pressfläche
70: Umfangsphase
72: Spitze
74: Kontaktanschluss
76: offenes Ende
78: Sichtkontrollfenster
80: Führungsausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19707421 C2 [0008]
- DE 102004024718 A1 [0009]
- DE 20112595 U1 [0009]

Claims

Steckverbinder mit einem isolierenden Gehäuse (2), in dem eine elektrische Kontaktstruktur (4) mit zumindest einem Kontaktpin aufgenommen ist, deren Endabschnitte (8; 14) zur Kontaktierung zugänglich sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktpin (16) eine Vielzahl von Kontaktelementen (18, 20) hat, die durch Pressverbindungen miteinander verbunden sind.
Steckverbinder nach Anspruch 1, wobei die Kontaktelemente (18, 20) durch Einsetzen in das Gehäuse verbindbar sind.
Steckverbinder nach Anspruch 2, wobei die Kontaktelemente (18, 20) winkelig zueinander angeordnet sind.
Steckverbinder nach Anspruch 3, wobei ein Steckkontaktelement (18) eine Pressöffnung (32) aufweist, in welches ein Presspfosten (34) eines Anschlußkontaktelementes (20) rechtwinklig zu dem Steckkontaktelement (18) kraftschlüssig eingepresst wird.
Steckverbinder nach Anspruch 4, wobei die Pressöffnung (32) des Steckkontaktelements (18) kreisförmig ist und der Presspfosten (34) des Anschlußkontaktelementes (20) einen rechteckförmigen Querschnitt hat und die Umfangskanten (56) des Presspfostens (34) abgerundet sind.
Steckverbinder nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Anschlußkontaktelement (20) anstelle eines Presspfostens einen Kontaktanschluss (74) aufweist.
Steckverbinder nach Anspruch 4 bis 6, wobei an der Pressöffnung (62) des Steckkontaktelementes (18) ein kreisförmiger Vorsprung (64) ausgebildet ist.
Steckverbinder nach Anspruch 3, wobei das Steckkontaktelement (18) einen rechteckförmigen Presspfosten mit abgerundeten Umfangskanten hat und das Anschlußkontaktelement (20) eine kreisförmige Pressöffnung (62).
Steckverbinder nach Anspruch 8, wobei an der Pressöffnung (62) des Anschlußkontaktelements (20) ein kreisförmiger Vorsprung (64) ausgebildet ist.
Steckverbinder nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Steckkontaktelement (18) anstelle eines Presspfostens einen Kontaktanschluss (66) aufweist.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschlußkontaktelement (20) einen Kontaktanschluss (60) oder einen Presspfosten oder einen Lötpfosten, zum Verbinden mit einem Schaltungsträger (38) aufweist.
Steckverbinder nach Anspruch 6 oder 10, wobei das Anschlußkontaktelement (20) oder das Steckkontaktelement (18) im Verbindungsbereich zum Presspfosten oder Kontaktanschluss mit Stufen (52, 54) abgestuft ist.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) zum Aufnehmen eines Kontaktelements (18, 20) eine Anschlußkontaktelementführung (22) und eine Steckkontaktelementführung (24) hat, die senkrecht zueinander überkreuzt angeordnet sind und einen gemeinsamen Kreuzungsbereich (26) aufweisen.
Steckverbinder nach Anspruch 13, wobei die Anschlußkontaktelementführung (22) und die Steckkontaktelementführung (24) die Kontaktelemente (18, 20) anliegend umfassen.
Steckverbinder nach Anspruch 14, wobei sich in dem Kreuzungsbereich (26) der Führungen (22, 24) die Pressöffnungen der Anschlußkontaktelemente (20) oder der Steckkontaktelemente (18) befinden.
Steckverbinder nach Anspruch 15, wobei die Anschlußkontaktelemente (20) und die Steckkontaktelemente (18) bis zu einem Führungsanschlag (28, 30) in die Führungen (22, 24) eingetaucht sind.
Steckverbinder nach Anspruch 16, wobei die Anschlußkontaktelementführung (22) ein offenes Ende (76) aufweist.
Steckverbinder nach Anspruch 17, wobei das offene Ende der Anschlußkontaktelementführung (22) ein Sichtkontrollfenster (78) ist.
Steckverbinder nach Anspruch 11, wobei der Schaltungsträger (38) Ausnehmungen zur Aufnahme der Kontaktanschlüsse oder der Presspfosten oder der Lötpfosten der Anschlußkontaktelemente (20) aufweist.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) eine innere Umfangsstufe (40) aufweist auf der der Schaltungsträger (38) anliegt.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Steckkontaktelementseite (12) des Gehäuses (2) ein Steckerkragen (10) ausgebildet ist, wobei dieser die Steckkontaktelemente (18) umrahmt.
Steckverbinder nach Anspruch 13, wobei die Anschlußkontaktelementführung (22) oder Steckkontaktelementführung (24) mit einer weiteren Führungsausnehmung (80) ausgestaltet sind, zum Aufnehmen der kreisförmigen Vorsprünge (64) der Anschlußkontaktelemente (20) oder der Steckkontaktelemente (18).
Verfahren zur Herstellung eines Steckverbinders (1) mit einem elektrischen Gehäuse (2), in dem eine elektrische Kontaktstruktur (4) mit zumindest einem Kontaktpin (16) aufgenommen ist, dessen Endabschnitte (8, 14) zur Kontaktierung aus dem Gehäuse (2) herausgeführt sind, mit den Schritten – Einführen von zwei Kontaktelementen (18, 20) des Kontaktpins (16) in das Gehäuse (2) und – Verpressen der beiden Kontaktelemente (18, 20).
Verfahren nach 23, wobei die beiden Kontaktelemente (18, 20) von unterschiedlichen Gehäusestirnflächen her eingesetzt werden.