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Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Verbindungselement mit einem
eigensteifen Kontaktstift, der einendig einen Anschlussbereich aufweist.
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Stand der Technik
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Elektrische
Verbindungen sind in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen bekannt.
Insbesondere in Anwendungen, in denen zwischen einem Elektromotor
und einer Leiterplatte eine Stromübertragung durch solche elektrische
Verbindungen stattfinden soll, beispielsweise bei der Ansteuerung
von elektrischen Lüftern
in Kraftfahrzeugen, sind prinzipiell zwei Bauformen bekannt: Steife
Verbindungen mit Steckerpins, Schienen et cetera, die eine eigensteife Verbindung
herstellen, sowie weiche Verbindungen, die aus Kabel, Kupferlitzen
und ähnlichen
Materialien realisiert sind. Bei eigensteif ausgeführten Verbindungen
wie Steckerpins, Schienen et cetera sind Positionsabweichungen,
wie sie durch Maß-
und Geometrietoleranzen von Bauteilen bekannt sind, problematisch.
Ferner kann eine thermische Ausdehnung von Bauteilen, beispielsweise
auch der elektrischen Verbindung selbst, nicht oder nur schlecht
aufgenommen und kompensiert werden. Bei weichen Verbindungen wie
Kabel oder Kupferlitzen ist der hohe Fertigungs- und Montageaufwand
nachteilig, da diese an ihren Endpunkten mit weiteren Befestigungsmitteln
leitend angebracht werden müssen,
beispielsweise verschraubt, verkrimpt, geklemmt oder verschweißt/verlötet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein elektrisches Verbindungselement bereitzustellen,
das die genannten Nachteile vermeidet und bei einfacher Montage
sowohl Positionsabweichungen von Bauteilen sowie Geometrietoleranzen
als auch thermische Ausdehnung kompensieren kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Hierzu
wird ein elektrisches Verbindungselement mit einem eigensteifen
Kontaktstift vorgeschlagen, der einendig einen Anschlussbereich
aufweist. Es ist vorgesehen, dass der Kontaktstift anderendig mit
einem eigenelastischen Anschlusselement verbunden ist. Das Verbindungselement
ist folglich im Wesentlichen zweiteilig ausgebildet, nämlich aus dem
eigensteifen Kontaktstift und aus dem eigenelastischen Anschlusselement.
Der eigensteife Kontaktstift übernimmt
hierbei eine beispielsweise durch Stecken erfolgende Verbindung
mit zu kontaktierenden Bauteilen sowie die Distanzüberbrückung, wohingegen
das anderendige, eigenelastische Anschlusselement eine Kontaktierung
mit einem anderen Bauteil übernimmt.
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In
einer Ausführungsform
ist das Anschlusselement ein Lötanschlusselement.
Der Anschluss an das Anschlusselement erfolgt demzufolge durch Löten, das
Lötanschlusselement
weist hierfür
geeignete Beschaffenheiten auf.
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Bevorzugt
weist das Lötanschlusselement mindestens
ein Lötanschlussbein
auf. Ein Lötanschlussbein
ist hierbei ein solches, das im Wesentlichen längserstreckt zur Verlötung vorgesehen
ist; bevorzugt dient es dazu, durch eine Ausnehmung oder Bohrung
einer Platine gesteckt und dort verlötet zu werden. Die Verlötung kann
insbesondere sowohl manuell als auch automatisiert erfolgen, beispielsweise
durch Lötroboter
oder in einem Lötbad.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass das Lötanschlussbein über eine
nachgiebige Zone zu einem Basisteil führt, an dem der Kontaktstift
befestigt ist. Das Lötanschlusselement
weist demzufolge das Lötanschlussbein
und das Basisteil auf, wobei Lötanschlussbein
und Basisteil mittels einer nachgiebigen Zone verbunden sind. Der
Kontaktstift selbst ist am Basisteil befestigt. Dies erlaubt eine
Relativbewegung des Kontaktstifts zum Lötanschlussbein, nämlich eben über die
nachgiebige Zone.
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In
einer Ausführungsform
verläuft
die Zone bogenförmig.
In bogenförmiger
Ausbildung der Zone lässt
sich sehr einfach eine in weiten Bereichen nachgiebige, insbesondere
elastische Ausführung
der Zone erreichen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die Zone als Brücke
ausgebildet. Hiermit ist gemeint, dass die Zone in einer solchen
Form ausgebildet ist, die im Wesentlichen einer Brücke entspricht,
also insbesondere eine räumliche
Distanz überspannt.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass im Falle mehrerer Lötanschlussbeine diese über eine
Mehrfachbrücke
mit dem Basisteil verbunden sind. Besonders bevorzugt ist das Basisteil
im Wesentlichen mittig angeordnet, wobei die Mehrfachbrücke so ausgebildet
ist, dass zumindest links- und rechtsseitig Brücken vom Basisteil abgehen.
Die Zone wird hierbei links- und rechtsseitig des Basisteils ausgebildet.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die Mehrfachbrücke
als spinnenartige Struktur ausgebildet. Unter spinnenartiger Struktur
wird hierbei verstanden, dass von dem Basisteil mehrere Brücken in der
Art von Spinnenbeinen abgehen, wobei diese nicht gleich winkelbeabstandet
sein müssen.
Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Einbringung in das
aufnehmende Bauelement, beispielsweise eine Leiterplatte, sehr gleichmäßig erfolgt
und eine sehr gleichmäßige Ableitung
von Kräften
bei elastischer Verformung der Zone über den eigensteifen Kontaktstift
erfolgt. Die gesamte Anordnung ist hierdurch außerordentlich stabil und betriebssicher.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Kontaktstift mit dem Basisteil stoffschlüssig verbunden, insbesondere
nämlich
verschweißt.
Dies erlaubt eine einfache, kostengünstige und außerordentlich
betriebssichere Befestigung.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist das Anschlusselement mindestens einen Einsteckklemmabschnitt
auf. Der Einsteckklemmabschnitt erlaubt die Einbringung des Anschlusselements
beispielsweise in einer Leiterplatte in einer solchen Art und Weise,
dass das Anschlusselement in der Leiterplatte über den Einsteckklemmabschnitt
klemmend, also unter Vorspannung, beispielsweise in einer Ausnehmung
oder Bohrung der Leiterplatte, gehalten ist. Dies ermöglicht die
Entlastung der Lötanschlussbeine
von mechanischer Kraftbeaufschlagung, wie sie bei Verformung der
Zone auftritt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Kontaktstift einstückig
ausgebildet. Der Kontaktstift ist hierbei aus einem Stück hergestellt,
beispielsweise gedreht, gepresst, stranggepresst oder in einer ähnlichen
Art und Weise hergestellt. Dies erlaubt eine elektrische Verbindung,
die frei von Übergangswiderständen innerhalb
des Kontaktstiftes ist.
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Eine
andere Ausführungsform
sieht vor, dass das Anschlusselement einstückig ausgebildet ist. Kontaktstift
und Anschlusselement sind hierbei jeweils aus elektrisch leitfähigem Material,
wobei Kontaktstift und Anschlusselement miteinander elektrisch leitend
verbunden sind. Das Anschlusselement ist aus einem einzigen Stück gefertigt,
insbesondere nämlich
geprägt
oder gestanzt. Dies erlaubt eine sehr preisgünstige und sehr schnelle, für die Großserie taugliche
Herstellung und eine Ausgestaltung frei von Übergangswiderständen innerhalb
des Anschlusselements selbst.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne
aber hierauf beschränkt
zu sein.
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Es
zeigt die
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Figur
ein elektrisches Verbindungselement.
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Ausführungsform(en)
der Erfindung
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Die
Figur zeigt ein Verbindungselement 1 zur elektrischen Verbindung
einer Leiterbahn 2 einer Leiterplatte 3 mit einem
Anschlusspunkt 4 eines beispielhaft gezeigten Elektromotors 5,
beispielsweise für
Anwendungen in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug, insbesondere
zur Zuführung
von Betriebsspannung zum Elektromotor 5. Das Verbindungselement 1 weist
einen eigensteifen Kontaktstift 6 auf, der an seinem einen
Ende 7 einen Anschlussbereich 8 zur Verbindung
mit dem Anschlusspunkt 4 des beispielhaft gezeigten Elektromotors 5 aufweist,
und der an seinem anderen Ende 9 mit einem eigenelastischen
Anschlusselement 10 verbunden ist. Die Verbindung mit dem
Anschlusselement 10 ist hierbei im Wege eines Stoffschlusses 11,
insbesondere durch eine Verschweißung 12 erfolgt. Hierdurch
wird die Verbindung von Kontaktstift 6 und Anschlusselement 10 mechanisch
sehr stabil und thermisch hoch belastbar, also insbesondere auch
hoch stromtragfähig. Das
Anschlusselement 10 weist Lötanschlussbeine 13 auf,
die im Wesentlichen in zwei parallel zueinander und parallel zu
einer Längserstreckung
des Kontaktstiftes 6 ausgerichteten Ebenen liegen, und
wobei die Lötanschlussbeine 13 über einen
Steg 14 jeweils in einer Ebene miteinander und über als
Brücken 15 ausgebildete
nachgiebige Zonen 16 mit einem im Wesendlichen quer zu
den Lötanschlussbeinen 13 angeordneten
und ebenfalls quer zur Längserstreckung
des Kontaktstiftes 6 verlaufenden Basisteil 17 des
Anschlusselements 10 verbunden sind. Die Verscheißung 12 des
Kontaktstifts 6 mit dem Anschlusselement 10 erfolgt
im Basisteil 17, wobei der Kontaktstift 6 in die
eine Richtung des Basisteils 17 abgeht, die Lötanschlussbeine 13 hingegen
in die dieser entgegengesetzte Richtung zur Einbringung in die Leiterplatte 3.
Vom Steg 14 ausgehend sind in Richtung der Lötanschlussbeine 13,
zwischen jeweils zwei in einer Ebene befindlichen Lötanschlussbeinen 13,
die mit dem Steg 14 verbunden sind, mittig Einsteckklemmabschnitte 18 in
Form von mittig längsgelochten,
abgeflachten Zapfen 19 angeordnet, die durch Klemmwirkung
in einem in die Leiterplatte 3 eingebrachten Bohrloch 20 eine
klemmende Befestigung des Verbindungselements 1 auf der
Leiterplatte 3 und damit eine mechanische Entlastung des
Lötanschlussbeine 13 im
eingesteckten Zustand bewirken. Durch die eigenelastische Ausbildung
des Anschlusselements 10, nämlich durch die Zonen 16,
die als Brücken 15 ausgebildet
sind und das Basisteil 17 zwischen sich elastisch nachgiebig
halten, ist dem Kontaktstift 6 eine Taumelbewegung 21 möglich, die mechanische
Toleranzen und Wärmeausdehnung von
Leiterplatte 3 und Elektromotor 5 relativ zueinander
ausgleichen kann. Hierdurch wird in sehr vorteilhafter Weise vermieden,
dass bei beispielsweise thermisch bedingter oder durch Rütteln verursachter Relativbewegung
des Anschlusspunktes 4 am Elektromotor 5 relativ
zur Leiterplatte 3 eine mechanische, die elektrische Verbindung
beeinträchtigende Kraftbeaufschlagung
mit einem unerwünschten
Lösen beispielsweise
von Lötverbindungen
der Lötanschlussbeine 13 in
der Leiterbahn 2 erfolgt. Insbesondere dann, wenn der Anschlusspunkt 4 so
ausgebildet, dass der Kontaktstift 6 darin oder daran axial gleitend
geführt
wird, wird ein hervorragender Spielausgleich bei gleichwohl sehr
guter elektrischer Leitung mit sehr geringen Übergangswiderständen bewirkt.
Insbesondere bei Anwendungen im Automobilbereich ist dies aufgrund
der dort herrschenden Umgebungsbedingungen (Rütteln, sehr große thermische
Bandbreite) vorteilhaft. Gleichzeitig werden so auch Maß- und Einbautoleranzen
leicht ausgeglichen. Durch die eigensteife Ausführung des Verbindungslements 1,
insbesondere nämlich
des Kontaktstiftes 6, und der nachgiebigen/elastischen
Ausführung
des Anschlusselements 10 kann eine Kontaktierung durch
einfaches Einstecken des Verbindungselements 1 sowohl in
die Leiterplatte 3 als auch in den Anschlusspunkt 4 des
beispielhaft gezeigten Elektromotors 5 bewirkt werden;
die Anordnung mit dem Verbindungslement 1 ist demzufolge
außerordentlich montage-
und servicefreundlich. Auch an unzugänglichen Stellen kann eine
einfache und sichere, dabei schnelle Montage und Demontage erfolgen,
ohne dass die fehlerträchtig
wäre. In
der gezeigten Ausführung
des Anschlusselements 10 mit sich gegenüberliegenden Stegen 14 und
Brücken 15 erfolgt
die Ausbildung als Mehrfachbrücke 22.
Dies bedeutet, dass Lötanschlussbeine 13,
die sich in Ebenen gegenüberliegen
und zwischen sich das Basisteil 17 über die einzelnen Brücken 15 tragen,
die einzelnen Brücken 15 in
Ausbildung als Mehrfachbrücke 22 halten.
Die Stege 14 dienen hierbei zusätzlich der Aufnahme der Einsteckklemmabschnitte 18 sowie
der mechanischen Ebenenfixierung der Lötanschlussbeine 13, die
jeweils in einer Ebene liegen.