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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Leiterplattensteckverbinder.
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Mehrere
Varianten eines derartigen Leiterplattensteckverbinders sind aus
dem Hauptkatalog der Firma Wieland Electric GmbH, Brennerstr.
10–14, 96052 Bamberg, Jahr 2006, Seiten 272 ff.
bekannt. Ein derartiger Leiterplattensteckverbinder umfasst ein
Stiftleistengehäuse (vgl. insbesondere im Hauptkatalog
der Wieland Electric GmbH, Typ 8513S bzw. 8813S, Seite 284)
und eine Leiterplattenklemme (vgl. insbesondere im Hauptkatalog
von der Wieland Electric GmbH, Typ 8513B bzw. 8813B, Seite 280).
Das Stiftleistengehäuse ist aus mehreren nebeneinander angeordneten
und jeweils einen Kontaktstift umschließenden Steckerkammern
gebildet. Jeder Steckerkammer ist ein sogenannter Kodierkanal zugeordnet.
Die Leiterplattenklemme ist zum Stiftleistengehäuse komplementär
ausgebildet und weist nebeneinander angeordnete Kontaktbuchsen zur
Aufnahme der zugeordneten Kontaktstifte auf.
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Das
Stiftleistengehäuse weist eine flächige Montageseite
auf, mit der es an einer Leiterplatte befestigt, insbesondere festgeklebt,
wird. Für die Kontaktierung eines elektrischen Leiters
mit einer Leiterbahn der Leiterplatte wird dieser elektrische Leiter zunächst
mittels der Leiterplattenklemme kontaktiert. Dieses kann mittels
Schraub-, Schalenbau- oder in IDC Piercingtechnologie bzw. Schneidklemmtechnik erfolgen.
Anschließend werden die klemmkontaktierten elektrischen
Leiter der Leiterplattenklemme mit ihren Kontaktbuchsen in die Steckerkammern
des Stiftleistengehäuses eingeschoben. Für das
Herstellen einer Verbindung zwischen dem Stiftleistengehäuse
und der Leiterplattenklemme werden in einen Kodierkanal oder in
mehrere Kodierkanäle des Stiftleistengehäuses
sogenannte als Klemmelemente wirksame Kodierelemente eingeschoben.
Jedes der Klemmelemente liegt beim Zusammenschieben von Leiterplattenklemme
und Stiftleistengehäuse an einer Kontaktbuchse an und verklemmt
somit die Kontaktbuchse in der korrespondierenden Steckerkammer. Über
die Anzahl der in die Kodierkanäle eingebrachten Klemmelemente,
die die Kontaktbuchsen in den Steckerkammern verklemmen, lässt
sich insgesamt die Klemmkraft zwischen der Leiterplattenklemme und
dem Stiftleistengehäuse vorgeben.
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Weiterhin
ist es bekannt, jede Kontaktbuchse mit einem im Wesentlichen in
Steckrichtung verlaufenden Kodiersteg zu versehen. Dieser Kodiersteg greift
in den Kodierkanal ein. Lediglich bei denjenigen Kontaktbuchsen,
in deren korrespondierender Steckerkammer ein Klemmelement im Kodierkanal
eingebracht ist, wird dieser Kodiersteg entfernt. Somit lässt
sich das Klemmelement derart ausbilden, dass es flächig
an der korrespondierenden Kontaktbuchse anliegt. Weiterhin lässt
sich über die Position der Klemmelemente und der entfernten
Kontaktstege vorgeben, wie sich die Leiterplattenklemme und das Stiftleistengehäuse
zusammenschieben lassen. Es ist nämlich nicht möglich,
eine Kontaktbuchse mit einem Kodiersteg in einen Kodierkanal einzuschieben, in
den ein Klemmelement eingebracht wurde.
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Nachteilig
bei dieser Lösung ist jedoch, dass für jede Kontaktierung
aufwändig Kontaktierelemente in die Kodierkanäle
eingebracht und die Kodierstege der Kontaktbuchsen entfernt werden
müssen. Da die Klemmelemente und die Kontaktstege klein
sind, kommt es hierdurch speziell im Feldeinsatz zu Verzögerungen.
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Bei
den aus dem Stand der Technik bekannten Leiterplattensteckverbindern
wird es insbesondere als nachteilig angesehen, dass die beim Zusammenstecken
von Leiterplattenklemme und Stiftleistengehäuse erforderlichen
Steckkräfte bzw. beim Auseinanderziehen der Leiterplattenklemme
und des Stiftleistengehäuses erforderlichen Ziehkräfte
sich direkt proportional zur Anzahl der jeweils verwendeten Pole,
also der Anzahl der jeweils vorhandenen Kontaktstifte und Kontaktbuchsen
verhalten. Ist beispielsweise für einen 2-poligen Leiterplattensteckverbinder
eine Steckkraft von 2 Newton erforderlich, ist für einen
20-poligen Leiterplattensteckverbinder eine Steckkraft 20 Newton
erforderlich.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leiterplattensteckverbinder
so zu gestalten, dass die erforderlichen Zieh- und Steckkräfte
nicht von der Anzahl der Kontaktstifte und Kontaktbuchsen abhängen,
sondern möglichst von konstanter Größe
sind.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Leiterplattensteckverbinder mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 in erfinderischer Weise gelöst. Der Grundgedanke der
Erfindung besteht darin, an zumindest einer Kontaktbuchse der Leiterplattenklemme
einen Klemmschuh vorzugeben, der in den Kodierkanal des zugeordneten
ersten Gehäuses eingeführt wird. Dieser Klemmschuh
generiert im Wesentlichen die erforderlichen Steck- bzw. Ziehkräfte
zum Einführen des Klemmschuhs in den Kodierkanal bzw. zum
Herausziehen des Klemmschuhs aus dem Kodierkanal. Dabei wird eine
polunabhängige Basissteckkraft bzw. -ziehkraft erzeugt.
Mit anderen Worten erfordert das Einführen des Klemmschuhs
in den Kodierkanal eine Basis-Kraft, wobei die übrigen
für die Einführung der Kontaktstifte in die Kontaktbuchsen
erforderlichen Steck- und Ziehkräfte von nur untergeordneter
Bedeutung sind. Die Summe aus der Basissteckkraft bzw. -ziehkraft,
gebildet durch das Stecken bzw. Ziehen der Klemmschuhe in den Kodierkanal
und der pro Pol entstehenden Steck- bzw. Ziehkraft zwischen Kontaktstift
und Kontaktbuchse, ergibt die Gesamtsteck- bzw. -ziehkraft des Leiterplattensteckverbinders.
Mit anderen Worten determiniert die zum Einführen des Klemmschuhs
in den Kodierkanal erforderliche Kraft die gesamte erforderliche
Zieh- oder Steckkraft zwischen Stiftleistengehäuse und
Leiterplattenklemme, so dass diese Kraft im Wesentlichen unabhängig
von der Anzahl der Pole bzw. der Anzahl der verwendeten Kontaktstifte
und Kontaktbuchsen ist. Auf diese Weise sind die Steck- und Ziehkräfte unabhängig
von der Anzahl der Kontaktstifte und Kontaktbuchsen bei den erfindungsmäßigen
Leiterplattensteckverbindern im Wesentlichen stets gleich groß bzw.
bewegen sich stets innerhalb derselben Größenordnung.
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Auf
diese Weise ist nämlich wirksam verhindert, dass bei der
Verwendung einer geringen Anzahl von Kontaktstiften und Kontaktbuchsen
die Leiterplattenklemme ungewollt vom Stiftleistengehäuse fällt,
beispielsweise bei Stoßbeanspruchung oder sonstiger Erschütterung.
Mit anderen Worten wird die erforderliche Steck- und Ziehkraft bei
Leiterplattensteckverbindern mit einer geringen Anzahl von Kontaktstiften
und Kontaktbuchsen erhöht, während sich die erforderlichen
Steck- und Ziehkräfte auch bei der Verwendung einer großen
Anzahl von Kontaktstiften und Kontaktbuchsen in einer Größenordnung
bewegen, die sich nicht proportional zur Polzahl erhöht.
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Der
Klemmschuh lässt sich maßlich so ausführen,
dass er seine Kontaktbuchse in der korrespondierenden Steckerkammer
sicher verklemmt. Über die Anzahl der an einer Leiterplattenklemme
mit einer größeren Anzahl von Kontaktbuchsen angeordneten
Klemmelemente lässt sich eine Basis-Klemmkraft zwischen
der Leiterplattenklemme und dem Stiftleistengehäuse exakt
vorgeben, da durch die Lagerung des Klemmschuhs an der Klemmbuchse
seine Position beim Einführen in den Kodierkanal immer gleich
ist. Daher läuft das Verklemmen des Klemmschuhs im Kodierkanal
mit immer der gleichen Klemmkraft ab. Aufgrund der Lagerung des
Klemmschuhs an der Klemmbuchse geschieht auch das Lösen
der Leiterplattenklemme vom Stiftleistengehäuse in einfacher
Weise, da der Klemmschuh einfach mit der Kontaktbuchse gemeinsam
aus der Steckerkammer herausgezogen wird.
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Soll
zusätzlich eine Kodierfunktion aufrechterhalten werden,
so lassen sich die Steckverbinder ohne Klemmschuh weiterhin in bekannter
Weise kodieren. Die eigentliche Kodierung funktioniert dann in der
zum Stand der Technik beschriebenen Weise, indem in zumindest einem
Kodierkanal des Stiftleistengehäuses ein Klemmelement eingeschoben
wird und indem an der korrespondierenden Kontaktbuchse der Führungssteg
entfernt wird. Mit anderen Worten liegt somit eine Auftrennung der
Klemmfunktion und der Kodierfunktion vor. Dabei lassen sich die
Kodierstege und die Klemmelemente auch derart ausführen,
dass es beim Zusammenschieben von Leiterplattenklemme und Stiftleistengehäuse
zu keiner Klemmwirkung kommt. Somit ist die Stärke der Klemmverbindung
auch in diesem Fall durch die Basis-Klemmkraft zwischen den Klemmschuhen
und den Kodierkanälen vorgegeben. In diesem Fall führt demnach
das Versehen von Kodierkanälen mit Klemmelementen nicht
zu einer Erhöhung der Klemmkraft.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass das Stiftleistengehäuse
unverändert in der aus dem Hauptkatalog der Wieland Electric
GmbH bekannten Form weiter genutzt werden kann. Eine Anpassung seiner
Geometrie ist nicht notwendig. Somit fallen für eine Anpassung,
wie der Erstellung einer neuen Spritzform für ein als Kunststoffspritzteil
hergestelltes Spritzleistengehäuse, keine Kosten an.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist jeweils ein
Klemmschuh an den beiden randseitigen Kontaktbuchsen der Leiterplattenklemme
vorgesehen. Auf diese Weise ist die gesamte Leiterplattenklemme
beim Einstecken in das Stiftleistengehäuse randseitig geführt.
Die Leiterplattenklemme lässt sich somit in einfacher Weise
in das Stiftleistengehäuse einschieben.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Klemmschuh
schwalbenschwanzförmig. Mit anderen Worten ist an der Kontaktbuchse
ein Steg ausgebildet, der sich schwalbenschwanzförmig zum
Eingreifen in einen Kodierkanal verbreitert. Bei einer derartigen
Schwalbenschwanzform lässt sich die Auflagefläche
des Klemmschuhs an den Wandungen des Kodierkanals in einem weiten
Rahmen einstellen. Wird der Kodierkanal komplementär zum
schwalbenschwanzförmigen Klemmschuh ausgebildet, so ergibt
sich eine besonders hohe Anlagefläche des Klemmschuhs an
der Innenseite des Kodierkanals. Durch die Konturierung in Schwalbenschwanzform ist
außerdem eine Verzahnung zwischen Kodierkanal und Klemmschuh
hergestellt, die einen spielfreien Sitz des Klemmschuhs im Kodierkanal
gewährleistet. Auf diese Weise ist insgesamt die Leiterplattenklemme
spielfrei formschlüssig mit dem Stiftleistengehäuse
verbunden.
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Zweckmäßig
weist das dem Kodierkanal in Steckrichtung zugewandte Ende des Klemmschuhs eine
Einführschräge auf. Auf diese Weise lässt
sich der Klemmschuh am Kodierkanal in besonders einfacher Weise
ansetzen. Durch die Einführschräge folgt gleichsam
eine Zentrierung des Klemmschuhs gegenüber dem Kodierkanal
bei einem weiteren Einschieben des Klemmschuhs in den Kodierkanal.
Die Leiterplattenklemme und das Stiftleistengehäuse lassen
sich somit leicht gängig und ohne ein Verhaken des Klemmschuhs
oder der Klemmschuhe in dem Kodierkanal oder in den Kodierkanälen
durchführen.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen die einzelnen
Figuren:
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1 ein
Stiftleistengehäuse von seiner Kontaktseite her gesehen,
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2 das
Stiftleistengehäuse aus 1 in einer
geschnittenen Seitenansicht in Gehäuselängsrichtung
durch eine Steckerkammer,
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3 eine
Leiterplattenklemme von ihrer Kontaktseite her,
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4 die
Leiterklemme aus 3 in einer geschnittenen Seitenansicht
in Gehäuselängsrichtung durch eine Kontaktbuchse,
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5 die
Leiterplattenklemme aus 4 und das Stiftleistengehäuse
aus 2 vor dem Zusammenstecken, sowie
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6 einen
das Stiftleistengehäuse und die Leiterplattenklemme aus 5 umfassenden
Leiterplattensteckverbinder im Montageendzustand.
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1 zeigt
ein Stiftleistengehäuse 1 von seiner Kontaktseite 2 her
gesehen. Das Stiftleistengehäuse 1 ist aus mehreren
in Querrichtung 3 nebeneinander angeordneten Steckerkammern 4 gebildet. Jede
Steckerkammer 4 umschließt einen Kontaktstift 5.
Von der vertikalen Richtung 6 her gesehen weist eine jede
Steckerkammer 4 zur Gehäuseoberseite 7 hin
einen Kodierkanal 8 und zur Gehäuseunterseite 9 hin
eine Führungskontur 10 auf. Der Querschnitt des Kodierkanals 8 ist
schwalbenschwanzförmig ausgeführt. Für
die Montage an einer in der Figur nicht dargestellten Leiterplatte
wird das Stiftleistengehäuse 1 mit seiner flächig
ausgebildeten Gehäuseunterseite 9 auf die Leiterplatte
aufgeklebt. Das Stiftleistengehäuse ist als Kunststoffspritzteil
aus einem Polyamid gefertigt, das durch beigemischte Glasfasern
eine hohe Formbeständigkeit aufweist.
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2 zeigt
eine Steckerkammer 4 des Stiftleistengehäuses 1 in
einer geschnittenen Seitenansicht in Gehäuselängsrichtung 11.
Der von der Steckerkammer umschlossene Kontaktstift 5 durchgreift die
Gehäusewand 12 in Gehäuselängsrich tung 11 und
ragt in Gehäuselängsrichtung 11 aus dem
Stiftleistengehäuse 1 heraus. Mit dem Kontaktstift 5 wird eine
nicht dargestellte Leiterbahn der ebenfalls nicht dargestellten
Leiterplatte kontaktiert.
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3 zeigt
eine Leiterplattenklemme 13 von ihrer Kontaktseite 14 her
gesehen. Die Leiterplattenklemme 13 ist komplementär
zum Stiftleistengehäuse 1 ausgebildet. Sie weist
in Querrichtung 3 nebeneinander angeordnete Kontaktbuchsen 15 zur
Aufnahme der zugeordneten Kontaktstifte 5 auf. In vertikaler
Richtung 6 zur Klemmenoberseite 16 hin ist an den
beiden von der Querrichtung 3 her gesehen randseitigen
Kontaktbuchsen 15 jeweils ein Klemmschuh 17 ausgebildet.
Alle anderen Kontaktbuchsen 15 weisen an ihrer in vertikaler
Richtung 6 zur Klemmenoberseite 16 hingewandten
Seite einen Kodiersteg 18 auf. Die Kodierstege 18 sind
stegartig in Gehäuselängsrichtung 11 ausgebildet.
In vertikaler Richtung 6 zur Klemmenunerseite 19 hin
ist an jeder Kontaktbuchse 15 eine zur Führungskontur 10 einer Steckerkammer 4 komplementäre
Führungskontur 20 ausgebildet. Die beiden Klemmschuhe 17 weisen eine
komplementär zu den Kodierkanälen 8 ausgebildete
Schwalbenschwanzform auf. Die Leiterplattenklemme 13 ist
wie das Stiftleistengehäuse 1 als Kunststoffspritzteil
aus einem Polyamid gefertigt, das durch beigemischte Glasfasern
eine hohe Formbeständigkeit aufweist.
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4 zeigt
eine der beiden randseitigen Kontaktbuchsen 15 der Leiterplattenklemme 13 in
einer geschnittenen Seitenansicht in Gehäuselängsrichtung 11.
In vertikaler Richtung 6 erstreckt sich eine als Bundschraube
ausgebildete und von der Klemmenoberseite 16 zugängliche
Klemmschraube 21. Die Klemmschraube 21 ragt mit
ihrem dem Schraubenkopf 22 gegenüberliegenden
Freiende 23 in einen Klemmraum 24, der durch eine
Einführöffnung 25 von der der Kontaktseite 14 gegenüberliegenden
Einführseite 26 her zugänglich ist. Die Klemmschraube 21 durchgreift
mit ihrem Schraubenschaft 23 eine in der 4 verdeckte
Gewindebohrung eines Federkontaktes 27.
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Für
die Kontaktierung eines in der 4 nicht
dargestellten elektrischen Leiters wird dieser mit seinem abisolierten
Ende über die Einführöffnung 25 in
den Klemmraum 24 eingeführt. Anschließend wird
die Klemmschraube 21 in vertikaler Richtung 6 mit
ihrem Schraubenschaft 23 in den Klemmraum 24 zum
Fixieren des elektrischen Leiters hineingeschraubt. Auf diese Weise
ist eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem elektrischen
Leiter und dem Federkontakt 27 hergestellt.
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Sämtliche
von der Leiterplattenklemme 13 zu kontaktierende elektrische
Leiter werden in der beschriebenen Weise kontaktiert.
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Anschließend
wird die Leiterplattenklemme 13 gemäß 5 auf
das Stiftleistengehäuse in Steckrichtung 28 parallel
zur Gehäuselängsrichtung 11 aufgeschoben.
Bei diesem Aufschieben in Steckrichtung 28 greifen die
beiden randseitigen Klemmschuhe 17 der Leiterplattenklemme 13 in
jeweils einen Kodierkanal 8 des Stiftleistengehäuses 1.
Das Einführen der Klemmschuhe 17 in die Kodierkanäle 8 ist
durch jeweils eine Einführschräge 29 an
dem dem Kodierkanal 8 in Steckrichtung 28 zugewandten Ende
des Klemmschuhs 17 erleichtert. Diese Einführschräge 29 zentriert
den Klemmschuh 17 gegenüber dem Kodierkanal 8 und
erleichtert so das Einschieben des Klemmschuhs 17 in den
Kodierkanal 8. Die Kodierstege 18 der weiteren
Kontaktbuchsen 15 greifen lose in die restlichen Kodierkanäle 8 des
Stiftleistengehäuses 1.
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6 zeigt
den durch die Leiterplattenklemme 13 und das Stiftleistengehäuse 1 gebildete
Leiterplattenklemme 30 im Montageendzustand. Die Leiterplattenklemme 13 ist
nunmehr mit ihren Kontaktbuchsen 15 vollständig
in die Steckerkammern 4 des Stiftleistengehäuses 1 in
Steckrichtung 28 eingeschoben. Dabei wird der in die Steckerkammer 4 hineinragende
Kontaktstift 5 vom Federkontakt 27 der Kontaktbuchse 15 aufgenommen
und durch die Federwirkung des Federkontaktes 27 kontaktiert.
Durch die Klemmwirkung der beiden Klemmschuhe 17 in den
korrespondierenden Kodierkanälen 8 ist die Leiterplattenklemme 13 am
Stiftleistengehäuse 1 sicher gehalten. Die Kontaktierung
des Kontaktstiftes 5 durch den Federkontakt 27 wird
verbessert, in dem der Kontaktstift 5 zur Kontaktseite 2 der
Steckerkammer 4 hin von einem Dom 31 als Zentrierhilfe
und Anschlag umgeben ist. An der Kontaktseite 14 der Kontaktbuche 15 ist
eine korrespondierende Dom aufnahme 32 zur formschlüssigen
Aufnahme des Doms 31 ausgebildet. Auf diese Weise ist gewährleistet,
dass der Kontaktstift 5 mittig vom Federkontakt 27 aufgenommen
ist. Insgesamt ergibt sich somit eine formschlüssige Verbindung
zwischen der Leiterplattenklemme 13 und dem Stiftleistengehäuse 1,
wobei die für das Aufstecken erforderliche Steckkraft durch
die Geometrie der beiden schwalbenschwanzförmig ausgebildeten
Klemmschuhe 17 vorgegeben ist.
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- 1
- Stiftleistengehäuse
- 2
- Kontaktseite
- 3
- Querrichtung
- 4
- Steckerkammer
- 5
- Kontaktstift
- 6
- vertikale
Richtung
- 7
- Gehäuseoberseite
- 8
- Kodierkanal
- 9
- Gehäuseunterseite
- 10
- Führungskontur
- 11
- Gehäuselängsrichtung
- 12
- Gehäusewand
- 13
- Leiterplattenklemm
- 14
- Kontaktseite
- 15
- Kontaktbuchse
- 16
- Klemmenoberseite
- 17
- Klemmschuh
- 18
- Kodiersteg
- 19
- Klemmenunterseite
- 20
- Führungskontur
- 21
- Klemmschraube
- 22
- Schraubenkopf
- 23
- Schraubenschaft
- 24
- Klemmraum
- 25
- Einführöffnung
- 26
- Einführseite
- 27
- Federkontakt
- 28
- Steckrichtung
- 29
- Einführschräge
- 30
- Leiterplattensteckverbinder
- 31
- Dom
- 32
- Domaufnahme
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Hauptkatalog
der Firma Wieland Electric GmbH, Brennerstr. 10–14, 96052
Bamberg, Jahr 2006, Seiten 272 ff [0002]
- - Hauptkatalog der Wieland Electric GmbH, Typ 8513S bzw. 8813S,
Seite 284 [0002]
- - Hauptkatalog von der Wieland Electric GmbH, Typ 8513B bzw.
8813B, Seite 280 [0002]