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Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Steckverbinders an einer Leiterplatte, wobei die Leiterplatte einen Steckbereich für den Steckverbinder ausbildet und der Steckbereich eine Kontaktzone mit wenigstens einem Kontaktfeld aufweist, an welchem ein Kontakt des Steckverbinders zur Anlage kommt.
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Derartige Anordnungen sind aus dem druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik allgemein bekannt. Es handelt sich um sogenannte Leiterplatten-Direktverbinder, bei welchen die Leiterplatte in einem Randbereich einen Steckbereich ausbildet, auf welche ein Steckverbinder aufsteckbar ist. Üblicherweise werden die Kontaktfelder der Kontaktzone der Leiterplatte durch entsprechende Leiterbahnen gebildet. Neben Anordnungen, bei welchen die Kontaktkräfte den Steckverbinder an der Leiterplatte halten, sind alternativ auch solche bekannt, bei welchen Leiterplatte und Steckverbinder mit komplementären Rastmitteln versehen sind, die zur sicheren Anordnung des Steckverbinders an der Leiterplatte ineinander greifen.
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Aus
US 6,942,514 B1 ist ein Steckverbinder bekannt, bei welchem hakenartige Rastelemente in entsprechende Ausschnitte einer Leiterplatte eingreifen.
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Aus
US 6,059,610 und
US 5,277,611 ist es bekannt, Steckverbinder mittels Schraubbolzen an einer Leiterplatte zu befestigen. Hierzu weist die Leiterplatte beidseitig der Kontaktzone Ausnehmungen auf. Der Steckverbinder selbst weist entsprechende Bohrungen auf. Schraubbolzen durchgreifen die Bohrungen des Steckverbinders und die Ausnehmungen der Leiterplatte und werden durch eine Mutter gesichert. Auf diese Weise wird der Steckverbinder unverlierbar an der Leiterplatte angeordnet.
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Die Schraubbefestigung von Steckverbindern an der Leiterplatte ist für eine automatisierte Montage ungeeignet. Auch bei manueller Montage ist ein nicht unerheblicher Zeitaufwand zum Herstellen der Verschraubung erforderlich.
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Steckverbinder, deren Rastmittel in korrespondierende Rastmittel der Leiterplatte eingreifen, weisen hinsichtlich der Montage und Handhabung gegenüber den vorgenannten Schraubsicherungen bereits erhebliche Vorteile auf.
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In Anwendungsbereichen mit erheblichen Erschütterungen kommt es jedoch vor, dass rastend gesicherte Steckverbinder sich selbständig lösen.
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Aufgabe der Erfindung ist es deswegen, eine verbesserte Anordnung von Steckverbindern an Leiterplatten zu schaffen.
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Gelöst wird die Erfindung von einer Anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere mit dem kennzeichnenden Merkmalen, wonach die Leiterplatte im Bereich der Kontaktzone mit Koppelelementen versehen ist, mittels dessen ein den Steckverbinder überfangendes und an der Leiterplatte haltendes Sicherungselement an der Leiterplatte angebunden ist.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass ein vom Steckverbinder unabhängiges Sicherungselement im Bedarfsfall den Steckverbinder an der Leiterplatte sichert.
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Bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher das Sicherungselement ein Sicherungsbügel mit Rastelementen ist, welcher rastend an den Koppelelementen der Leiterplatte festlegbar ist.
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Dabei ist vorgesehen, dass die Koppelelemente der Leiterplatte von im Bereich der Kontaktzone angeordneten Ausnehmungen gebildet sind, in die beispielsweise Rastmittel in Form von Rasthaken eingreifen. Dabei ist vorgesehen, dass die Rastverbindung durch beispielsweise mit den Rastmitteln wirkverbundene und am Sicherungselement angeformte Lösehebel lösbar ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, dass das Koppelelement einen Führungsrahmen hält, der eine das Steckverbindergehäuse aufnehmende Steckaufnahme ausbildet, den Steckverbinder beim Steckvorgang der Kontaktzone zuführt und an welchem das Sicherungselement gehalten ist.
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Der wesentliche Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass eine sichere, definierte und exakte Führung des Steckverbinders zur Kontaktzone gewährleistet ist. Eine korrekte Anlage korrespondierender Kontakte und Kontaktfelder wird so sichergestellt, eine Fehlpolung vermieden.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, die sich dadurch kennzeichnet, dass der Führungsrahmen mit den Ausnehmungen der Leiterplatte kongruente Bohrungen aufweist, in welchen Haltebolzen, die die Ausnehmungen der Leiterplatte durchgreifen, einsetzbar sind, wobei die Haltebolzen in Einsetzrichtung den Bohrungen des Führungsrahmens vorgeordnet und an selbigem befestigt sind.
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Diese Ausführungsform gewährleistet eine besonders einfache Montage des Führungsrahmens an der Leiterplatte. Der Führungsrahmen wird auf die Leiterplatte aufgesetzt und so positioniert, dass die Bohrungen des Führungsrahmens mit den Ausnehmungen der Leiterplatte fluchten. Die den Bohrungen vorgeordneten und am Führungsrahmen angeordneten Haltebolzen sind in Einsetzrichtung orientiert. Ein einfacher Druck auf den Haltebolzen in Einsetzrichtung bewegt die Haltebolzen in die Bohrung des Führungsrahmens hinein in die Ausnehmung der Leiterplatte, womit der Führungsrahmen an der Leiterplatte festgelegt ist.
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Der so ausgebildete Führungsrahmen eignet sich sowohl für eine einfache maschinelle wie auch für eine einfache manuelle Befestigung an der Leiterplatte. Um eine korrekte Ausrichtung der leiterplattenseitigen Ausnehmungen mit den Bohrungen des Führungsrahmens zu gewährleisten, können auf der Leiterplatte entsprechende Positionierungshilfen oder Positionierungsglieder vorgesehen sein.
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Fertigungstechnisch von erheblichem Vorteil ist es, wenn Führungsrahmen und Haltebolzen materialgleich sind und über Materialschwächungszonen bzw. Materialbrücken aneinander festgelegt sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Einheit aus Führungsrahmen und Haltebolzen insbesondere als Kunststoffspritzgießteil ausgebildet ist.
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Es ist jedoch auch eine Ausführungsform der Erfindung ohne Halterahmen denkbar. Diese kennzeichnet sich dadurch, dass das Sicherungselement ein Schwenkbügel ist, welcher mittels eines die Schwenkachse bildenden Haltebolzens an der Leiterplatte festgelegt ist, wobei das Sicherungselement eine Bohrung aufweist, der der Haltebolzen in Einsetzrichtung der Bohrung vorgeordnet und an am Sicherungselement befestigt sind.
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Auch hier ist zur Befestigung des Sicherungselementes an der Leiterplatte das bereits vorbeschriebene Prinzip angedacht, wobei der Schwenkachse gegenüberliegendem Ende des Schwenkbügels bevorzugterweise Rasthaken vorgesehen sind, welche mit komplementären Rastmitteln der Leiterplatte zusammenwirken und den Schwenkbügel in einer den Steckverbinder auf der Leiterplatte sichernden Stellung an der Leiterplatte halten.
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Fertigungstechnisch ist es von Vorteil, wenn das Sicherungselement und der Haltebolzen materialgleich sind und über Materialschwächungszonen bzw. Materialbrücken aneinander festgelegt sind.
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Um ein leichtes Einschieben der Haltebolzen zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass der Haltebolzen in Einsetzrichtung weisend einen verjüngten Bereich aufweist.
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Bevorzugterweise sind die Haltebolzen nach ihrem Einsetzen in Ausnehmung und Bohrung reibschlüssig gehalten. Dies kann gewährleistet werden, indem die Haltebolzen gegenüber Bohrung und/oder Ausnehmung ein Reibschluss gewährleistendes Übermaß aufweisen.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen verwiesen. Es zeigen:
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1 die Teildarstellung einer Leiterplatte,
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2 Leiterplatte gemäß 1 mit Steckverbinder und Sicherungsbügel in Offenstellung,
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3 die Ansicht gemäß 2 mit Sicherungsbügel in geschlossen Stellung
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4 ein Sicherungsbügel in alternativer Ausführungsform,
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5 der Sicherungsbügel gemäß 4, einen Steckverbinder sichernd,
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6 eine alternative Ausführungsform eines an einem Führungsrahmen angeordneten Sicherungsbügels,
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7 die einen Steckverbinder auf einer Leiterplatte sichernde Ausführungsform der 6,
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8 eine Teildarstellung des Sicherungsbügels der 2 mit Blick auf den Haltebolzen in Vormontagestellung,
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9 die Darstellung gemäß 8 mit montiertem Haltebolzen.
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Eine Anordnung von Steckverbinder und Leiterplatte gemäß der Erfindung; ist in den Figuren insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen.
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Die Anordnung 10 umfasst zunächst eine in 1 dargestellte Leiterplatte 11. Die Leiterplatte 11 bildet zunächst einen Steckbereich 12 aus, der durch zwei parallele, voneinander beabstandete äußere Einschnitte 13 definiert ist. Die äußeren Einschnitte 13 dienen der Aufnahme von Gehäuseseitenwänden des in 1 nicht dargestellten Steckverbinders 15. Zwischen den äußeren Einschnitten 13 kann die Leiterplatte 11 Kodiereinschnitte 14 aufweisen, die einem verpolungssicheren Einsetzen des Steckverbinders 15 in den Steckbereich dienen sollen.
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Zwischen den äußeren Einschnitten 13 des Steckbereichs 12 ist die Kontaktzone 16 der Leiterplatte 11 angeordnet. Diese ist mit einer Vielzahl von Kontaktfeldern 17 versehen, die von Leiterbahnen gebildet sind.
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Beidseitig der Steckbereich 12 ist die Leiterplatte 11 mit jeweils einer Ausnehmung 18 versehen, deren Querschnitt im Ausführungsbeispiel kreisrund ist. Ausgehend von den äußeren Einschnitten 13 erstrecken sich zu den Kontaktfeldern gerichtete und in die Leiterplatte 11 eingebrachte Rastkammern 19.
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2 zeigt die Anordnung 10 in ihrer Gesamtheit. In dem Steckbereich 12 ist ein Steckverbinder 15 angeordnet, dessen Gehäuseseitenwände 20 in den äußeren Einschnitten 13 einsitzen. An der Leiterplatte 11 ist ein Sicherungselement 21 in Form eines um eine Achse S beweglichen Schwenkbügels 22 befestigt. Der Schwenkbügel 22 umfasst einen Sicherungsschenkel 29, an welchem einenends zwei Schwenkarme 23 und anderenends eine Rasteinheit 26 angeordnet ist. Zur Befestigung weist der Schwenkbügel 22 zwei die Leiterplatte zwischen sich aufnehmende Schwenkarme 23 auf, die mit einer durchgehenden Bohrung 24 versehen sind. Diese Bohrung 24 ist zur Montage des Schwenkbügels 22 mit einer Ausnehmung 18 der Leiterplatte 11 fluchtend angeordnet. Ein in die Bohrung 24 eingesetzter Haltebolzen 25 durchgreift die Ausnehmung 18 und die Bohrung 24 und sichert so den Schwenkbügel 22 an der Leiterplatte 11. Der Haltebolzen 25 bildet in der in 2 und 3 dargestellten Ausführungsform die körperliche Schwenkachse.
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An dem den Schwenkarmen 23 gegenüberliegenden Ende weist der Schwenkbügel 22 eine Rasteinrichtung 26 auf. Diese besteht zunächst aus zwei Rastarmen 27 die vermittels jeweils zweier Blattfederelemente 28 am Sicherungsschenkel 29 festgelegt sind. Die Rastarme 27 weisen an einem der Leiterplatte 11 zugewandten Ende Rasthaken 30 auf. Die Rasthaken 30 der parallel zueinander angeordneten Rastarme 27 weisen zueinander.
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An dem den Rasthaken abgewandten Ende der Rastarme 27 ist jeweils eine Betätigungshandhabe 31 angeformt. Der Sicherungsschenkel 29 verbindet die Arme 23 und die Rasteinrichtung 26.
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In 2 ist der Schwenkbügel 22 in seiner Offenstellung dargestellt. In 3 befindet sich der Schwenkbügel 22 in Geschlossenstellung. Hierzu wurde der Schwenkbügel 22 in Richtung x um die Schwenkachse S bewegt, bis die Rasthaken 30 auf den Rand der Leiterplatte 11 treffen. Beim Aufschieben der Rasthaken 30 auf die Leiterplatte drängen diese die Rastarme 27 federrückstellelastisch auseinander. Am Ende der Schwenkbewegung greifen die Rasthaken 30, die Leiterplatte 11 zwischen sich aufnehmend, in die Ausnehmung 18 ein, womit der in 3 dargestellte Verriegelungszustand erreicht ist. Der Sicherungsschenkel 29 liegt auf dem Steckverbinder 15 auf und sichert diesen auf der Leiterplatte 11.
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In den 4 und 5 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es handelt sich hierbei um ein Sicherungselement 21 in Form einer Rastbrücke 32. Die Rastbrücke 32 umfasst zunächst ebenfalls einen Sicherungsschenkel 29. An den Enden des Sicherungsschenkels 29 ist jeweils eine Rasteinrichtung 26 angeordnet. Diese Rasteinrichtung 26 ist mit der zu 2 beschriebenen identisch. Auch sie umfasst zwei Rastarme 27, an dessen zur Leiterplatte 11 weisenden Enden jeweils ein Rasthaken 30 angeordnet ist, wobei die Rasthaken 30 einander zugewandt sind. An den den Rasthaken 30 abgewandten Enden der Rastarme 27 ist jeweils eine Betätigungshandhabe 31 angeformt. Die Rastarme 27 sind über Blattfederelemente 28 am Sicherungsschenkel 29 befestigt.
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Um den Steckverbinder 15 auf der Platine 11 zu sichern, wird die Rastbrücke 32 den Steckverbinder 15 überfangend, auf die Leiterplatte 11 aufgesetzt. Beim Aufsetzvorgang treffen die Rasthaken 30 auf den Rand der Leiterplatte 11, wodurch die Rastarme 27 federrückstellelastisch gespreizt werden. Die Rasthaken 30 gleiten über die Leiterplatte hinweg, bis sie in den beidseitig des Steckbereichs 12 angeordneten Ausnehmungen 18 der Leiterplatte 11 (siehe 1) einrasten. Auf diese Weise wird die Rastbrücke 32 an der Leiterplatte 11 festgelegt und hält den Steckverbinder 15 sicher kontaktiert.
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Um die Rastbrücke 32 von der Leiterplatte 11 zu lösen werden die paarweise aneinander angeordneten Betätigungshandhaben 31 mit Druck beaufschlagt, wobei diese dem Druck ausweichend durch die Kopplung mit den Blattfederelementen 28 federrückstellelastisch aufeinander zu bewegt werden. Aufgrund der Bewegungskopplung mit den angeformten Rastarmen 27 werden letztere gespreizt. Die Rasthaken 30 werden aus den Ausnehmungen 18 gelöst. Die Rastbrücke 32 lässt sich von der Platine 11 abnehmen.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den 6 und 7 dargestellt. In Abkehr von den bisherigen Ausführungsformen wird das Sicherungselement 21 nicht unmittelbar sondern mittelbar an der Platine 11 angeordnet.
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Das Sicherungselement 21 wird in der Ausführungsform der 6 und 7 ebenfalls durch einen Schwenkbügel 22 gebildet. Dieser Schwenkbügel ist mit demjenigen der 2 im Wesentlichen baugleich. Er umfasst zwei Schwenkarme 23, eine Rasteinrichtung 26 und einen zwischen den Rastarmen 27 und der Rasteinrichtung 26 angeordneten Sicherungsschenkel 29. Durch die Rastarme 23 ist, wie bereits zu 2 ausgeführt, eine Bohrung 24 geführt. Die Rasteinrichtung 26 umfasst Rastarme 27, die über Blattfederelemente 28 am Sicherungsschenkel angeordnet sind. Die Rastarme sind einenends mit Rasthaken 30 und anderenends mit Betätigungshandhaben 31 versehen.
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Der Sicherungsbügel 22 ist schwenkbeweglich auf einem insgesamt mit der Bezugsziffer 33 bezeichneten Führungsrahmen aufgesetzt. Der Führungsrahmen 33 bildet eine Steckaufnahme 34 aus, die in ihrer Innenkontur der Außenkontur des Steckverbinders 15 entspricht. Zur Befestigung auf der Leiterplatte 11 weist der Führungsrahmen 33 eine den Rand der Leiterplatte übergreifende Platinenaufnahme 35 aus, die von zwei parallel zueinander beabstandet ausgerichteten Aufnahmeschenkeln 36 gebildet ist. Die Aufnahmeschenkel 36 sind von zwei Rahmenbohrungen 37 durchsetzt, die korrespondierend zu den Ausnahmen 18 der Leiterplatte 11 angeordnet sind. Haltebolzen 25 dienen der Befestigung des Führungsrahmens 33 an der Leiterplatte 11. An dem Führungsrahmen 33 sind Achsstummel 38 angeformt, die in die Bohrungen 24 des Schwenkbügels 22 eingreifen und diesen schwenkbeweglich auf dem Führungsrahmen 33 halten. Im Bereich der Rasteinrichtung 26 weist der Führungsrahmen 33 mit den Rasthaken 30 korrespondierende, in der Darstellung nicht gezeigte Rastausnehmungen auf, um den Schwenkbügel 22 in einer der dem Steckverbinder 15 sichernden Geschlossenstellung zu verankern.
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Der Führungsrahmen 33 wird auf den Rand der Leiterplatte 11 angeordnet, wobei die Leiterplatte 11 selbst von der Platinenaufnahme 35 aufgenommen ist. Dabei fluchten die Rahmenbohrungen 37 mit den Ausnehmungen 18 der Leiterplatte 11, so dass die Haltebolzen 25 eingeschoben werden können und den Führungsrahmen 33 auf der Leiterplatte 11 sichern. Nach dem Einsetzen des Steckverbinders 15 in den Führungsrahmen 33 wird der Schwenkbügel 22 in seine in 7 dargestellte Geschlossenstellung verbracht, um den Steckverbinder 15 gegen ein unbeabsichtigtes Lösen von der Leiterplatte 11 zu sichern.
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In den 8 und 9 ist eine Leiterplatte 11 mit angeordnetem Schwenkbügel 22 in Ansicht auf die Schwenkarme 23 dargestellt. In 8 befindet sich der Haltebolzen 25 in Vormontagestellung, in 9 ist der Haltebolzen 25 in die Bohrung 24 und Ausnehmung 18 eingesetzt, um den Schwenkbügel 22 an der Leiterplatte 11 zu halten.
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Erfindungsgemäß ist der Haltebolzen 25 einstückig-stoffschlüssig am Schwenkbügel 22, genauer am Schwenkarm 23 gehalten. Er ist dabei in Einschubrichtung der Bohrung 24 vorgeordnet und über Materialbrücken oder einer Materialschwächungszone festgelegt. Für die Montage des Schwenkbügels 22 an der Leiterplatte 11 hat dies erhebliche Vorteile. Nach Ausrichtung der Bohrung 24 mit der Ausnehmung 18 braucht der Haltebolzen 25 lediglich noch in Einschubrichtung y in die Bohrung 25 und durch die Ausnehmung 18 hindurchgedrückt zu werden. Dabei löst sich der Haltebolzen 25 durch Zerstörung der Materialschwächungszonen bzw. Materialbrücken vom Schwenkarm 23. Nach Einschieben des Haltebolzen 25 in Richtung y befindet sich dieser in seiner in 9 dargestellten eingesetzten Position und sichert den Schwenkbügel 22 an der Leiterplatte 11.
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In gleicher Weise sind die Haltebolzen 25 am Führungsrahmen 33 befestigt, wie es in den 6 und 7 dargestellt ist. Auch hier löst sich der Haltebolzen 25 durch das Einschieben in die Rahmenbohrung 37 der Stoffschluss.
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Der wesentliche Vorteil ist, dass die relativ kleinen Haltebolzen 25 Teil des Führungsrahmens 33 bzw. des Schwenkbügels 22 sind und eine die Montage erheblich erleichternde Vormontagestellung einnehmen. Insbesondere hinsichtlich einer automatisierten Anordnung an der Leiterplatte 11 ist diese Ausführung der Erfindung vorteilhaft. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Haltebolzen 25 als lose Teile vorgehalten werden und nach der Ausrichtung von Bohrung 25 und Ausnehmung 18 eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Anordnung von Steckverbinder und Leiterplatte
- 11
- Leiterplatte
- 12
- Steckbereich
- 13
- äußere Einschnitte
- 14
- Kodiereinschnitte
- 15
- Steckverbinder
- 16
- Kontaktzone
- 17
- Kontaktfeld
- 18
- Ausnehmung
- 19
- Rastkammern
- 20
- Gehäuseseitenwand
- 21
- Sicherungselement
- 22
- Schwenkbügel
- 23
- Schwenkarm
- 24
- Bohrung
- 25
- Haltebolzen
- 26
- Rasteinrichtung
- 27
- Rastarm
- 28
- Blattfederelement
- 29
- Sicherungsschenkel
- 30
- Rasthaken
- 31
- Betätigungshandhabe
- 32
- Rastbrücke
- 33
- Führungsrahmen
- 34
- Steckaufnahme
- 35
- Platinenaufnahme
- 36
- Aufnahmeschenkel
- 37
- Rahmenbohrungen
- 38
- Achsstummel
- S
- Schwenkachse
- x
- Schwenkrichtung
- y
- Einschubrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6942514 B1 [0003]
- US 6059610 [0004]
- US 5277611 [0004]
