DE102009047221A1

DE102009047221A1 - Kontaktierungsstecker sowie Kontaktierungsverbindung

Info

Publication number: DE102009047221A1
Application number: DE102009047221A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Pade; Michael Schoenfeld; Hartmut Buschle; Michael Fleig; Achim Puettner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2010-07-01
Also published as: US8636530B2; EP2380246B1; WO2010069741A1; US20120015529A1; EP2380246A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kontaktierungsstecker (1) zum Kontaktieren eines Kontaktträgers (18), insbesondere einer Leiterplatte, mit zwei quer zu einer Einsteckrichtung (E) relativ zueinander verschwenkbaren Klemmklauen (2, 3), von denen zumindest eine als zumindest ein federndes Kontaktelement (6) tragender Kontakthalter (4, 5) ausgebildet ist, der zum Aufliegen auf dem Kontaktträger (18) mit einer Kontaktkraft ausgebildet ist und mit Federmitteln (7) zum Erzeugen einer von der Kontaktkraft unabhängigen Klemmkraft. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Federmittel (7) sich zum Erzeugen der Klemmkraft ausschließlich an dem Kontaktierungsstecker (1) abstützend ausgebildet sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kontaktierungsstecker zum Kontaktieren eines Kontaktträgers, insbesondere einer Leiterplatte, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine einen Kontaktierungsstecker umfassende Kontaktierungsverbindung gemäß Anspruch 11.
Eine bekannte Kontaktierungsverbindung, umfassend einen Kontaktierungsstecker, sowie eine Kontaktierungssteckeraufnahme ist in der DE 10 2005 063 239 A1 beschrieben. Die bekannte Kontaktierungsverbindung zeichnet sich dadurch aus, dass die von Kontaktelementen auf eine Leiterplatte aufgebrachten Kontaktkräfte unabhängig sind von Klemmkräften, mit denen die die Kontaktelemente tragenden, als Kontakthalter ausgebildeten Klemmklauen an der Leiterplatte anliegen. Die bekannte Kontaktierungsverbindung hat sich bewährt. Sie erscheint jedoch insoweit verbesserungsbedürftig, als dass die Klemmkraft, mit der die relativ zueinander verschwenkbaren Kontakthalter gegen die Leiterplatte gepresst werden, abhängig ist von der Qualität sowie der Formstabilität der Kontaktierungssteckaufnahme, an der sich V-förmige Federelemente zum Erzeugen der Klemmkraft abstützen. Jede Art der Formänderung oder Relaxation der Kontaktierungssteckaufnahme unter Krafteinfluss oder Temperatureinfluss kann die erforderliche Klemmkraft vermindern. Ferner von Nachteil ist, dass die von den im Querschnitt V-förmigen Federmitteln erzeugte Klemmkraft nicht mit den Kontaktpunkten der Kontaktierungselemente zur Kontaktierung der Leiterplattenlands in der gleichen Wirkebene liegen.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Kontaktierungsstecker dahingehend weiterzuentwickeln, dass kraft- oder temperaturbeeinflusste Form änderungen der Kontaktierungssteckeraufnahme sich nicht auf die Klemmkraft auswirken, mit der sich der Kontaktierungsstecker am Kontaktträger, insbesondere einer Leiterplatte, abstützt. Ferner besteht die Aufgabe darin, eine Kontaktierungsverbindung mit einem entsprechend optimierten Kontaktierungsstecker vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Kontaktierungssteckers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Kontaktierungsverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Kontaktierungsstecker im Hinblick auf die Größe der Klemmkraft, mit der die, vorzugsweise als Kontakthalter ausgebildeten, Klemmklauen an dem Kontaktträger, insbesondere einer Leiterplatte, anliegen, autark auszubilden. Anders ausgedrückt ist die die Klemmklauen beaufschlagende Klemmkraft des Kontaktierungssteckers, zumindest näherungsweise, vorzugsweise vollständig unabhängig von einer Kontaktierungssteckeraufnahme. Dies wird bei einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Kontaktierungsstecker dadurch erreicht, dass sich die Federmittel im Endmontagezustand einer mit dem Kontaktierungsstecker ausgestatteten Kontaktierungsverbindung, also bei in der Kontaktierungssteckeraufnahme aufgenommenem Kontaktierungsstecker, zum Erzeugen der Klemmkraft nicht mehr wie im Stand der Technik an der Kontaktierungssteckeraufnahme abstützen, sondern ausschließlich am Kontaktierungsstecker.
Die Federmittel greifen also ausschließlich am Kontaktierungsstecker an, derart, dass die Klemmklauen, von denen zumindest eine als mindestens ein federndes Kontaktelement tragender Kontakthalter ausgebildet ist, bestrebt sind, sich aufeinander zu zu bewegen. Noch anders ausgedrückt, wirken die sich zum Erzeugen der Klemmkraft ausschließlich an dem Kontaktierungsstecker, vorzugsweise ausschließlich an den Klemmklauen, abstützenden Federmitteln einer beim Einsteckvorgang erzwungenen Öffnungsbewegung der Klemmklauen entgegen. Da die Klemmkraft bei einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Kontaktierungsstecker nicht länger abhängig ist von einer Formänderung oder Rela xation der Kontaktierungssteckeraufnahme, wird ein Unterschreiten einer minimal erforderlichen Klemmkraft mit Vorteil vermieden. Darüber hinaus kann der Aufbau eines erfindungsgemäßen Kontaktierungssteckers aufgrund der speziellen Ausbildung und Anordnung der Federmittel wesentlich vereinfacht werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die Klemmkraft auch ohne das Vorsehen einer Kontaktierungssteckeraufnahme erzeugt werden kann, so dass von Fall zu Fall auf das Vorsehen einer derartigen Aufnahme verzichtet werden kann. Grundsätzlich ist anzumerken, dass der hier vorgeschlagene Kontaktierungsstecker, wie in der DE 10 2005 063 239 A1 beschrieben, ausgebildet werden kann, mit dem wesentlichen Unterschied, dass sich die Federmittel zum Erzeugen der Klemmkraft nicht an der Kontaktierungssteckeraufnahme, sondern ausschließlich am Kontaktierungsstecker abstützen.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Federmittel derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die von den Federmitteln erzeugte Klemmkraft und die von dem mindestens einen federnden Kontaktelement erzeugte Kontaktkraft in einer Wirkebene liegen. Anders ausgedrückt, liegen die Kraftpfeile der vorgenannten Kräfte bei einem Kraftpfeilmodell in einer Ebene. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Federmittel unmittelbar außerhalb der Kontaktpunkte angeordnet sind, an denen die Kontaktelemente auf dem Kontaktträger, insbesondere auf Lands oder Leiterbahnen einer Leiterplatte, aufliegen.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Kontaktierungssteckers, bei der der Kontakthalter mindestens eine die Lage des Kontaktelementes zum Kontaktträger definierende Anlagefläche aufweist. Anders ausgedrückt sind die Klemmklauen bevorzugt mit jeweils einer Anlagefläche versehen, die, wenn die Klemmklauen in der Endmontageposition auf dem Kontaktträger aufliegen, eine definierte Relativposition der Kontaktelemente zu der Leiterplatte bzw. eine definierte Relativposition der Aufnahmegräben für die Kontaktelemente zu der Leiterplatte sicherstellen und damit für eine definierte Vorspannung der, vorzugsweise metallischen, federnden Kontaktelemente bewirken, beispielsweise in der Art, wie dies in der DE 10 2005 063 239 A1 gezeigt und beschrieben ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Kontaktierungsstecker zum Zusammenwirken mit mindestens einem, die Federmittel beim Einstecken des Kontaktierungssteckers spannenden, Gegeneinsteckelement ausgebildet ist. Dabei ist das Gegeneinsteckelement bevorzugt Bestandteil einer eingangs erwähnten Kontaktierungssteckeraufnahme und wird beim Einstecken des Kontaktierungssteckers in eine entsprechende Aufnahme (Aufnahmekanal) desselben eingeschoben und bewirkt beim Einschubvorgang ein Aufweiten der Klemmklauen, also ein relatives Verschwenken derselben zueinander, was wiederum zu einer Spannung der Federmittel führt.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Federmittel umfangsgeschlossen sind, d. h. einen, insbesondere rechteckig konturierten, Ring bilden, der die Klemmklauen, vorzugsweise in Querrichtungen zu deren Längserstreckung umgibt. Anders ausgedrückt umschließen die Federmittel die Klemmklauen vollumfänglich, und beaufschlagen diese mit einer Federkraft aufeinander zu.
Im Hinblick auf die konkrete Ausbildung der Federmittel gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Federmittel aus mindestens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei, ganz besonders bevorzugt identischen, Federelementen gebildet sind, die miteinander wirkverbunden sind. Zum Wirkverbinden der Federelemente ist es vorteilhaft, die Federelemente formschlüssig miteinander zu verbinden. Es sind auch alternative Ausführungsformen realisierbar, bei denen die Federn mit Hilfe von, insbesondere mechanischen, Befestigungselementen, oder materialschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, miteinander verbunden sind. Auch ist es möglich, dass die Federmittel von nur einem einzigen Federelement gebildet sind, das mit seinen freien Enden aneinander festgelegt ist und somit einen Ring bildet.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Kontaktierungssteckers, bei der das mindestens eine Federelement, vorzugsweise bei der die mindestens zwei, insbesondere die ausschließlich zwei Federelemente jeweils, als Drahtfederelemente ausgebildet ist/sind. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Drahtfederelemente durch Formschluss miteinander verbunden sind, wobei auch eine kraft- und/oder materialschlüssige Verbindung, beispielsweise durch Löten, Schweißen oder Kleben realisierbar sind.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die, vorzugsweise ein Drahtfederelement umfassenden, Federmittel in einer, vorzugsweise als Umfangsnut ausgebildeten Nut an zumindest einer der Klemmklauen, vorzugsweise an beiden Klemmklauen, geführt sind. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Nut in einer die Kontaktpunkte, mit denen die Kontaktelemente auf dem Kontaktträger aufliegen, aufnehmenden Ebene angeordnet sind.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es auch denkbar, dass die Federmittel einen beispielsweise als O-Ring ausgebildeten Ring aus einem elastischen Material, beispielsweise aus einem Dichtungsmaterial umfassen, ganz besonders bevorzugt die Klemmklauen ringförmig umgibt.
Zusätzlich oder bevorzugt alternativ zu einer umlaufenden Ausgestaltung der Federmittel ist eine Ausführungsform realisierbar, bei der die Federmittel mindestens eine die Klemmklauen auf Zug belastende Feder umfassen, die vorzugsweise auf den einander zugewandten Seiten der Klemmklauen angreift. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine Schraubenfeder oder um eine Spiralfeder. Um eine symmetrische Kraftbeaufschlagung der Klemmklauen zu ermöglichen, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der zwei auf unterschiedlichen Seiten der Klemmklauen angeordnete, die Klemmklauen auf Zug betastende Federn, vorzugsweise Schraubenfedern, vorgesehen sind.
Um einen besonders kompakt bauenden Kontaktierungsstecker zu verwirklichen, wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass die Federmittel als Feder mit jeweils einem in Spannrichtung fluchtenden ersten Abschnitt und einem sich an den ersten Abschnitt anschließenden, hakenförmigen zweiten Abschnitt ausgebildet ist, wobei der zweite Abschnitt auf der dem ersten Abschnitt abgewandten Seite jeweils einen Endbereich aufweist, der in einem Winkel zur Spannrichtung angeordnet ist, wobei die zweiten Abschnitte zumindest im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und wobei beim Spannen der Federelemente die zweiten Abschnitte in punktförmigem Anlagekontakt geraten und die Federn sich elastisch quer zur Spannrichtung bis über den Endbereich verformen und anschließend formschlüssig verrasten. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die formschlüssig miteinander zusammenwirkenden Hakenabschnitte beim Gegeneinan derbewegen seitlich ausweichen ohne, dass hierzu senkrecht zur Fügerichtung Bauraum für die Federn benötigt wird.
Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn der Winkel zwischen 30° und 60°, insbesondere 45° beträgt. Mit dem angegebenen Winkelbereich werden die Montagekräfte beim Gegeneinanderdrücken der Hakenbereiche auf ein sinnvolles Maß begrenzt, wobei gleichzeitig ein einfaches seitliches Ausweichen der Haken gewährleistet ist.
In einer alternativen Ausführungsform ist es zur Ausbildung eines besonders kompakt bauenden Kontaktierungssteckers vorgesehen, dass die Federmittel als Feder ausgebildet sind, die zwei miteinander zusammenwirkende Hakenbereiche aufweisen und, dass die Ebene der beiden Hakenbereiche gegenüber einer parallel zur Fügerichtung verlaufenden Fügeebene um einen Winkel geneigt angeordnet sind, wobei der Winkel bevorzugt weniger als 45 Grad beträgt. Eine derartige geometrische Anordnung der Hakenbereiche ermöglicht bei gleich großen Öffnungsbereichen der Haken einen gegenüber einer rechtwinkligen Anordnung zur Fügeebene verringerten Platzbedarf.
In einer alternativen Ausführungsform ist es zur Erzielung einer kompakt bauenden Feder oder alternativ hierzu zur Reduzierung der erforderlichen Spannkräfte der Federn bei der Montage vorgesehen, dass die Federmittel wenigstens eine Feder umfassen und, dass die wenigstens eine Feder zumindest einen teilplastifizierten Bereich aufweist.
Die Teilplastifizierung erfolgt bevorzugt durch eine mechanische Vorbelastung der Feder vor deren Monatge über den eigentlich während der Monatge erforderlichen Verformweg hinaus.
In einer alternativen Ausgestaltung ist es auch möglich, dass anstatt einer Teilplastifizierung eine Wärmebehandlung erfolgt.
Die Erfindung führt auch auf eine Kontaktierungsverbindung, umfassend mindestens einen zuvor beschriebenen Kontaktierungsstecker, dem eine, vorzugsweise auf einem Kontaktträger festlegbare, Kontaktierungssteckeraufnahme zugeordnet ist. Die Kontaktierungssteckeraufnahme hat bei der nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Kontaktierungsverbindung im Wesentlichen nur die Aufgabe, den Kontaktierungsstecker zu schützen und ein unbeabsichtigtes Abziehen entgegen der Einsteckrichtung zu verhindern. An der Erzeugung der auf die Klemmklauen wirkenden Klemmkräfte ist die Kontaktierungssteckeraufnahme aufgrund der autarken Ausbildung des Kontaktierungssteckers nicht beteiligt. Bevorzugt handelt es sich bei der Kontaktierungsverbindung um eine elektrische Direkt-Steckverbindung zur Leiterplattenkontaktierung von Steuergeräten und/oder Komponenten, insbesondere für Tür-Steuergeräte und/oder Motor-Steuergeräte in Kraftfahrzeugen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
Diese zeigen in:
1 eine perspektivische Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines Kontaktierungssteckers,
2 eine geschnittene Ansicht des Kontaktierungssteckers gemäß 1,
3 bis 5 unterschiedliche, stark schematisiert dargestellte, Ausführungsbeispiele eines Kontaktierungssteckers mit jeweils zwei als Schraubenfedern ausgebildeten Federelementen (Zugfedern) zum Erzeugen einer Klemmkraft,
6 bis 10 unterschiedliche Stadien beim Kontaktieren eines als Leiterplatte ausgebildeten Kontaktträgers mit einem in einer Kontaktierungssteckeraufnahme aufnehmbaren Kontaktierungsstecker,
11 bis 13 Vorderansichten auf eine modifizierte Feder, welche besonders kompakt baut, während des Fügeprozesses,
14 eine Draufsicht auf zwei miteinander zusammenwirkende, hakenförmige Bereiche einer Feder, welche ebenfalls besonders kompakt baut,
15 und 16 eine Vorderansicht auf einen Kontaktierungsstecker mit einer den Kontaktierungsstecker umfassenden Feder während des Montageprozesses und
17 ein Schaubild zur Verdeutlichung des Effektes einer Teilplastifizierung einer Feder.
In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die 1 und 2 zeigen in unvollständigen Darstellungen ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Kontaktierungssteckers 1 zum elektrischen Kontaktieren eines, vorzugsweise als Leiterplatte ausgebildeten, nicht dargestellten Kontaktträgers, insbesondere von Lands oder Leiterbahnen der Leiterplatte. Mittels des Kontaktierungssteckers 1 kann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem nicht gezeigten Kabelbaum und dem Kontaktträger hergestellt werden. Der Kontaktierungsstecker 1 umfasst zwei identisch ausgebildete und spiegelbildlich angeordnete Klemmklauen 2, 3, die jeweils als Kontakthalter 4, 5 ausgebildet sind, wobei jeder Kontakthalter 4, 5 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Kontaktelementen 6 trägt, die zur unmittelbaren Kontaktierung eines Kontaktträgers, genauer an einer Leiterbahn bzw. einem Land eines Kontaktträgers dienen. Auf das Vorsehen von Messerleisten wird hierbei bewusst verzichtet. Die Kontaktelemente 6 sind als metallische Federelemente ausgebildet, die mit einer im Wesentlichen senkrecht zur Flächenerstreckung des Kontaktträgers orientierten Kontaktkraft an diesem an liegen. Die Kontaktkraft, mit der die Kontaktelemente 6 an dem Kontaktträger anliegen, ist dabei unabhängig von einer Klemmkraft, mit der sich die Klemmklauen 2, 3 im Wesentlichen in Normalrichtung an dem Kontaktträger abstützen.
Zum Erzeugen der Klemmkraft sind Federmittel 7 vorgesehen, die, wie sich aus 2 ergibt, von zwei als Drahtfederelemente ausgebildeten Federelementen 8, 9 gebildet sind. Diese sind formschlüssig miteinander verbunden und als Gleichteile ausgebildet, um die Herstellungskosten zu minimieren und die Montage zu vereinfachen. Wie sich aus 2 ergibt, sind die als Drahtfederelemente ausgebildeten Federelemente 8, 9 ineinander eingehängt und bilden somit die umfangsgeschlossenen Federmittel 7. Anders ausgedrückt ergeben die Federelemente 8, 9 ein Ringfederelement, das die Klemmklauen 2, 3, in Richtung aufeinander zu federkraftbeaufschlagt. Anstelle der Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen den Federelementen 8, 9 können diese zusätzlich oder alternativ durch Löten, Schweißen, Kleben oder durch andersartige, insbesondere mechanische Befestigungsmittel aneinander festgelegt werden.
Wie sich aus 1 ergibt, sind die Klemmklauen 2, 3 als voneinander separate Bauteile ausgebildet, die über zwei Schwenkgelenke 10 (hier in Form von Drehgelenken) verschwenkbar miteinander verbunden sind, wobei auch eine Ausführungsform analog zur DE 10 2005 063 239 A1 mit einstückig miteinander ausgebildeten Klemmklauen 2, 3 realisierbar ist, die vorzugsweise über ein Filmscharnier verschwenkbar sind.
Wie sich aus einer Zusammenschau der 1 und 2 ergibt, sind die Federmittel 7, in sich quer zur Längserstreckung des Kontaktierungssteckers 1 erstreckenden Nuten 11, 12 aufgenommen, die die Federmittel 7 führen. Die Federelemente 8, 9 greifen abschnittsweise in diese Nuten 11, 12 ein, wobei die Nuten 11, 12 derart angeordnet sind, dass sie sich in einer Ebene mit den nicht gezeigten Kontaktpunkten befinden, an denen die Kontaktelemente 6 von beiden Seiten an dem nicht dargestellten Kontaktträger anliegen. Somit liegen die Kontaktkräfte sowie die auf die Klemmklauen 2, 3 wirkende Klemmkraft in einer gemeinsamen Wirkebene.
Wie sich weiter aus 2 ergibt, sind die Federelemente 8, 9 auf der Oberseite sowie auf der Unterseite des Kontaktierungssteckers 1 gewellt bzw. gezackt ausgebildet und liegen an definierten, quer zur Längserstreckung des Kontaktierungssteckers 1 bzw. quer zur Einsteckrichtung E voneinander beabstandeten, Stellen in den Nuten 11, 12 auf den Klemmklauen 2, 3 auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Nuten 11, 12 im Wesentlichen zylinderförmig konturiert, wobei auch eine im Querschnitt rechteckige, prismatische, trapezförmige oder dreieckförmige Querschnittskonturierung der Nuten 11, 12 realisierbar ist.
Anstelle der von Drahtfederelementen gebildeten Federmittel können auch Federmittel eingesetzt werden, die aus einem vorzugsweise gummielastischen Elastomermaterial ausgebildet sind.
Wie sich aus 2 ergibt, ist an jeder Längsseite des Kontaktierungssteckers 1 ein von den Klemmklauen 2, 3 begrenzter, sich in Einsteckrichtung E erstreckender Aufnahmekanal 13, 14 vorgesehen. Die Aufnahmekanäle 13, 14 dienen zur jeweiligen Aufnahme eines Gegeneinsteckelementes, welches bevorzugt an der in den 1 und 2 nicht gezeigten Kontaktierungssteckeraufnahme angeordnet ist. Die Gegeneinsteckelemente sorgen über entsprechende Anlaufschrägen dafür, dass die Klemmklauen 2, 3 beim Einschieben in die Kontaktierungssteckeraufnahme relativ zueinander um die Schwenkgelenke 10 verschwenkt werden, wobei bei diesem Verschwenkvorgang die Federmittel 7 gespannt und die Klemmklauen 2, 3 in Richtung aufeinander zu federkraftbeaufschlagt werden.
In den 3 bis 5 sind stark schematisiert unterschiedliche Ausgestaltungsmöglichkeiten der Klemmklauen 2, 3 mit zugehörigen Federmitteln 7 gezeigt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 sind die Federmittel 7 gebildet von zwei voneinander beabstandeten, seitlich angeordneten Schraubenfedern 15, 16, die die Klemmklauen 2, 3 mit Abstand zu den nicht gezeigten Schwenkgelenken kraftbeaufschlagen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind die Klemmklauen 2, 3 auf den einander zugewandten Seiten quer zu deren Längserstreckung konkav und bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 konvex gewölbt. Anstelle der Schraubenfedern 15, 16 können jeweils auch Spiralfedern oder Stabfedern, etc. eingesetzt werden. Wesentlich ist, dass die Klemmklauen 2, 3 mit Hilfe der Federmittel 7 in Richtung aufeinander zu federkraftbeaufschlagt werden, wenn die Klemmklauen 2, 3 relativ zueinander beim Einsteckvorgang verschwenkt werden.
In der 6 ist in einer geschnittenen Darstellung eine Kontaktierungsverbindung 17 zu Beginn eines Einsteckvorgangs gezeigt. Diese umfasst einen im Wesentlichen analog zu den 1 und 2 ausgebildeten Kontaktierungsstecker 1 sowie eine fest mit einem als Leiterplatte ausgebildeten Kontaktträger 18 verbundene Kontaktierungssteckeraufnahme 19. Diese umfasst zwei quer zu ihrer Längserstreckung beabstandet angeordnete Gegeneinsteckelemente 20, 21, die zur Aufnahme in den in 2 gezeigten Aufnahmekanälen 13, 14 ausgebildet und angeordnet sind. In den 6 bis 10 ist lediglich ein vorderer Aufnahmekanal 13 gezeigt. Zu erkennen ist, dass die Gegeneinsteckelemente 20, 21 mit einer Anlaufschräge 22, 23 ausgestattet sind, die mit entsprechenden Gegenflächen der Aufnahmekanäle 13, 14 beim Einstecken zusammenwirkt, derart, dass die als Kontakthalter 4, 5 ausgebildeten Klemmklauen 2, 3 um die gemeinsamen Schwenkgelenke 10 relativ zueinander, hier auseinander, verschwenkt werden.
Zu erkennen ist, dass der Kontaktträger 18 mit einer Vielzahl von Leiterbahnen 24 versehen ist, wobei die Kontakthalter 4, 5 den Leiterbahnen 24 zugeordnete, aus Metall ausgebildete, federnde Kontaktelemente 6 tragen, die mit entsprechenden Anschlussleitungen 25 eines Kabelbaums 26 elektrisch leitend verbunden sind.
In 6 sind die Federmittel 7 zu erkennen, die abschnittsweise in Nuten 11, 12 auf den Rückseiten der Klemmklauen 2, 3 angeordnet sind, und die die Klemmklauen 2, 3 mit einer aufeinander zu gerichteten Federkraft beaufschlagen, insbesondere beim Einsteckvorgang in eine Einsteckrichtung E.
In 7 ist eine bereits weiter eingeführte Position des Kontaktierungssteckers 1 in die Kontaktierungssteckeraufnahme 19 gezeigt. Zu erkennen ist dabei, dass die Klemmklauen 2, 3 aufgrund der Spreizwirkung der Gegeneinsteckelemente 20, 21 um die Schwenkgelenke 10 in der Art eines sich öffnenden Klemmenmauls verschwenkt wurden. Dieser Schwenkbewegung wirkt die von den Federmitteln 7 erzeugte Klemmkraft entgegen. Die Federmittel 7 stützen sich im montierten Zustand nicht an der Kontaktierungssteckeraufnahme 19 (Gehäuse eines Steuergerätes) ab.
Bei der Darstellung gemäß 8 ist der Einsteckvorgang noch weiter fortgeschritten. Zu erkennen ist, dass sich die Klemmklauen 2, 3 wieder aufeinander zubewegen, was darauf zurückzuführen ist, dass entsprechende Gleitflächen der Aufnahmekanäle 13, 14 mittlerweile an Ablaufschrägen 27 der Gegeneinsteckelemente 20, 21 entlang laufen. Anders ausgedrückt wird ein von den Gleitflächen gebildeter Engpass beim Einschieben gerade überwunden.
Bei der Darstellung gemäß 9 ist die Endmontageposition des Kontaktierungssteckers 1 innerhalb der Kontaktierungssteckeraufnahme 19 im Wesentlichen erreicht. Lediglich eine später noch zu erläuternde Endverriegelung 28 ist noch nicht geschlossen. Zu erkennen ist, dass sich die Klemmklauen 2, 3 mit Anlageflächen 29, 30 an den Flachseiten, also beidseitig des Kontaktträgers 18 abstützen, wobei die Anlageflächen 29, 30 eine definierte Spannung der Kontaktelemente 6 garantieren, so dass die von den Federmitteln 7 erzeugte Klemmkraft die Kontaktkraft, mit der die Kontaktelemente 6 auf dem Kontaktträger 18 aufliegen nicht beeinflussen.
Bei der Darstellung gemäß 10 wurde eine zuvor erwähnte Endverriegelung 28 durch Verschwenken verschlossen. Hierdurch ist der Kontaktierungsstecker 1 gegen ein unbeabsichtigtes Herausziehen entgegen der Einsteckrichtung E an der Kontaktierungssteckeraufnahme 19 gesichert.
In den 11 bis 13 sind Detailansichten zweier zusammenwirkender Federelemente 8 und 9 dargestellt. Hierbei weist jedes der Federelemente 8, 9 einen in Fügerichtung der Pfeile 31 und 32 angeordneten, geradlinig ausgebildeten ersten Abschnitt 33 und 34 auf, an den sich jeweils ein hakenförmiger zweiter Abschnitt 35, 36 anschließt. Die zweiten Abschnitte 35 und 36 weisen auf der dem ersten Abschnitt 34 und 35 abgewandten Seite jeweils einen geradlinig ausgebildeten Endbereich 37, 38 auf. Hierbei sind die Endbereiche 37, 38 um einen Winkel α zur Fügerichtung entsprechend der Pfeile 31, 32 angeordnet, wobei der Winkel α zwischen 30° und 60°, insbesondere 45° beträgt.
Wesentlich ist, dass die soweit ausgebildeten ersten Abschnitte 33, 34 und zweiten Abschnitte 35, 36 im Wesentlichen in einer gemeinsamen, parallel zur Zeichenebene der 11 bis 13 angeordneten Ebene angeordnet sind. Beim Gegeneinanderbewegen der Federelemente 8 und 9 entsprechend der Richtung der Pfeile 31 und 32 berühren sich die zweiten Abschnitte 35 und 36 fluchtend zur Verlängerung der ersten Abschnitte 33 und 34 in einen gemeinsamen Berührpunkt 39, worauf anschließend beim weiteren Gegeneinanderbewegen der Federelemente 8 und 9 die zweiten Abschnitte 35 und 36 quer, d. h. rechtwinklig zu den Pfeilen 31 und 32 voneinander weg bewegt werden, wobei diese Bewegung innerhalb des elastischen Bereichs der Federelemente 8 und 9 erfolgt.
In der 12 ist der Zustand dargestellt, bei der die zweiten Abschnitte 35 und 36 ihre maximale Querauslenkung erfahren haben und im nächsten Augenblick bei einer weiteren Bewegung in Richtung der Pfeile 31 und 32 miteinander formschlüssig verrasten, d. h. elastisch quer in ihre ursprüngliche Lage zurückfedern, wie dies in der 13 dargestellt ist.
In der 14 ist in Draufsicht ein Verbindungsbereich 41 zweier Federelemente 8 und 9 dargestellt. Hierbei sind die ähnlich den 11 bis 13 ausgebildeten hakenförmigen Bereiche 42 und 43 erkennbar, welche um 90° zueinander versetzt angeordnet sind. Erfindungswesentlich ist hier, dass durch Kippen z. B. des hakenförmigen Bereichs 42 in Richtung einer Fügeebene 44 eine platzsparende Anordnung der hakenförmigen Bereiche 42 und 43 ermöglicht wird. Dabei ist die Platzersparnis umso größer, desto geringer der Winkel β ist. So beträgt der Winkel β gemäß der Ausführungsform entsprechend der 11 bis 13 Null Grad. Demgegenüber beträgt der Winkel β in dem in der 14 dargestellten Ausführungsbeispiel bei den Bereichen 42 und 43 jeweils 45°, wobei bevorzugt Winkel β gewählt werden, die geringer als 45° betragen.
In den 15 und 16 ist die Vorderansicht auf zwei Klemmklauen 2 und 3 dargestellt, welche von zwei Federelementen 8 und 9 umfasst sind. Hierbei erkennt man anhand der 15, welche den Zustand der Klemmklauen 2 und 3 darstellt, bei der diese sich noch nicht in Kontakt mit dem Kontaktträger 18 befinden, dass die Federelemente 8 und 9 mit einer Vorspannkraft beaufschlagt sind, die die beiden Klemmklauen 2 und 3 gegeneinander pressen. Beim Überfahren der Anlaufschrägen 22 und 33 werden die Klemmklauen 2 und 3 entsprechend der 16 voneinander weg bewegt, wobei die Federelemente 8 und 9 gelängt werden, d. h. sich elastisch verformen. Zur Verwirklichung besonders kompakt bauender Federelemente 8 und 9, oder alternativ zur Reduzierung der erforderlichen Öffnungskräfte beim Auseinanderdrücken der Klemmklauen 2 und 3 wird erfin dungsgemäß vorgeschlagen, die Federelemente 8 und 9 zumindest in Teilbereichen zu plastifizieren. Hierzu wird nunmehr auf die 17 verwiesen, die ein Kraft-Weg-Diagramm eines Federelementes 8 bzw. 9 darstellt. Angenommen sei hierbei, dass beim Überfahren der Anlaufschrägen 22 und 23 diese um einen Federweg s von 2 mm ausgelenkt werden. Betrachtet man die Kurve A eines vollständig elastischen Federelementes 8 bzw. 9, so erkennt man, dass zum Erzielen eines Federwegs s von lediglich im Ausführungsbeisiel beispielhaft 2 mm eine Kraft von ebenfalls beispielhaft knapp 80 Newton erforderlich ist. Erfindungsgemäß wird nunmehr vorgeschlagen, das Federelement 8 bzw. 9 vor dessen Montage um einen Federweg s von 3 mm auszulenken. Dies hat zur Folge, dass ausgehend von dem Endpunkt der Kurve A das Federelement 8 bzw. 9 bei einer darauffolgenden Entspannung entsprechend der Kurve B zurückfedert. Hierbei ist wesentlich, dass dieses nicht auf seine ursprüngliche Länge von 0 mm zurückfedert, sondern einen Weg s von 0,5 mm aufweist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass das Federelement 8 bzw. 9 einen Teilbereich aufweist, welcher sich plastisch verformt hat, woraus der verbleibende Federweg s von 0,5 mm resultiert. Werden nun die Federelemente 8 bzw. 9 neu ausgelenkt bis zu einem Federweg von 2 mm, so ist hier erfindungsgemäß lediglich eine Kraft von ca. 55 Newton erforderlich.
Sind die durch den plastifizierten Bereich sich ergebenden Kräfte zu gering, können durch eine nachgeschaltete Wärmebehandlung in Form eines „Anlassens” bzw. „Temperns” die eingebrachten Eigenspannungen teilweise aufgehoben werden. Hierbei werden die Federelemente 8 und 9 für eine gewisse Zeit und einer geweissen Temperatur in einem Ofen gelagert. Alternativ ist es auch möglich, die Federelemente 8 bzw. 9 nicht mechanisch vorzuspannen bzw. zu plastifizieren, sondern durch einen Anlassprozess bei relativ geringen Temperaturen und relativ kurzer Auslagerzeit zu behandeln. Je nach Höhe der Temperatur sowie Dauer der Wärmebehandlung kann der Kurvenverlauf der Kurven A und B hierbei beeinflusst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005063239 A1 [0002, 0006, 0008, 0036]

Claims

Kontaktierungsstecker zum Kontaktieren eines Kontaktträgers (18), insbesondere einer Leiterplatte, mit zwei quer zu einer Einsteckrichtung relativ zueinander verschwenkbaren Klemmklauen (2, 3), von denen zumindest eine als zumindest ein federndes Kontaktelement (6) tragender Kontakthalter (4, 5) ausgebildet ist, der zum Aufliegen auf dem Kontaktträger (18) mit einer Kontaktkraft (FK) ausgebildet ist und mit Federmitteln (7) zum Erzeugen einer von der Kontaktkraft unabhängigen Klemmkraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (7) sich zum Erzeugen der Klemmkraft ausschließlich an dem Kontaktierungsstecker (1) abstützend ausgebildet sind.
Kontaktierungsstecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (7) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die Kontaktkraft und die Klemmkraft in einer gemeinsamen Wirkebene liegen.
Kontaktierungsstecker nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakthalter (4, 5) mindestens eine die Lage des Kontaktelementes (6) zum Kontaktträger (18) definierende Anlagefläche (29, 30) aufweist.
Kontaktierungsstecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungsstecker (1) zum Zusammenwirken mit einem die Federmittel (7) beim Einstecken des Kontaktierungssteckers (1) spannenden Gegeneinsteckelement (20, 21) ausgebildet ist.
Kontaktierungsstecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (7) umfangsgeschlossen ausgebildet sind.
Kontaktierungsstecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (7) mindestens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei, bevorzugt identische, miteinander wirkverbundene Federelemente (8, 9) umfassen.
Kontaktierungsstecker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (8, 9) formschlüssig miteinander verbunden sind.
Kontaktierungsstecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (7) mindestens ein Drahtfederelement umfassen.
Kontaktierungsstecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (7) in einer, vorzugsweise als Umfangsnut ausgebildeten, Nut (11, 12) an den Klemmklauen (2, 3) geführt sind.
Kontaktierungsstecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (7) mindestens eine die Klemmklauen (2, 3) auf Zug belastende Feder, vorzugsweise eine Schraubenfeder oder eine Spiralfeder, und/oder eine Elastomerdichtung, vorzugsweise einen Ring, insbesondere einen O-Ring, aus einem Elastomermaterial umfassen.
Kontaktierungsstecker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel als Feder (8, 9) mit jeweils einen in Spannrichtung (31, 32) fluchtenden ersten Abschnitt (33, 34) und einen sich an den ersten Abschnitt (33, 34) anschließenden, hakenförmigen zweiten Abschnitt (35, 36) ausgebildet ist, wobei der zweite Abschnitt (35, 36) auf der dem ersten Abschnitt (33, 34) abgewandten Seite jeweils einen Endbereich (37, 38) aufweist, der in einem Winkel (α) zur Spannrichtung (31, 32) angeordnet ist, wobei die zweiten Abschnitte (35, 36) zumindest im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und wobei beim Spannen der Federn (8, 9) die beiden zweiten Abschnitte (35, 36) in punktförmigen Anlagekontakt geraten und die Federn (8, 9) sich elastisch quer zur Spannrichtung (31, 32) bis über den Endbereich (37, 38) verformen und anschließend formschlüssig verrasten.
Kontaktierungsstecker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen 30° und 60°, insbesondere 45° beträgt.
Kontaktierungsstecker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel als Feder (8, 9) ausgebildet sind, die zwei miteinander zusammenwirkende Hakenbereiche (42, 43) aufweisen und, dass die Ebene der beiden Hakenbereiche (42, 43) gegenüber einer parallel zur Fügerichtung verlaufenden Fügeebene (44) um einen Winkel (β) geneigt angeordnet sind, wobei der Winkel (β) bevorzugt weniger als 45 Grad beträgt.
Kontaktierungsstecker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel wenigstens eine Feder (8, 9) umfassen und, dass die wenigstens eine Feder (8, 9) zumindest einen teilplastifizierten Bereich aufweist.
Kontaktierungsstecker nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilplastifizierung durch eine mechanische Vorbelastung über einen während der Montage auftretende Verformung erfolgt.
Kontaktierungsstecker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel wenigstens eine Feder (8, 9) umfassen und, dass die wenigstens eine Feder (8, 9) zumindest einen durch eine Wärmebehandlung, insbesondere einen Anlassprozess, behandelten Bereich aufweist.
Kontaktierungsverbindung, umfassend einen in einer einem Kontakthalter (4, 5), insbesondere einer Leiterplatte, zugeordneten Kontaktierungssteckeraufnahme (19) einsteckbaren Kontaktierungsstecker (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.