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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 Klemmenunterseite 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