DE102011005544A1 - Verbesserte Mehrfach-Direktkontaktierung von elektrischen Bauteilen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Anordnung, umfassend eine Trägerplatte mit wenigstens einem freiliegenden Kontaktbereich (51, 52, 53, 54) und einem Trägerplattengehäuse (4), ein Direktsteckelement (3) mit einem Gehäuse (30) und wenigstens einem Direktkontakt (31, 32, 33, 34), wobei der Direktkontakt den Kontaktbereich im montierten Zustand kontaktiert, eine lösbare erste Gelenkverbindung (6) mit einem Gelenkteil (61) am Trägerplattengehäuse (4) und einem zweiten Gelenkteil (62) am Gehäuse (30) des Direktsteckelements (3), und ein Sicherungselement (8), welches das Direktsteckelement (3) am Trägerplattengehäuse (4) sichert.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Mehrfach-Direktkontaktierung von elektrischen Bauteilen, wie z. B. Leiterplatten, sowie eine Trägerplatte mit verbesserten Direktkontakt-Möglichkeiten und ein verbessertes Direktsteckelement.
  • In jüngster Zeit werden vermehrt Direktsteckkontakte verwendet, bei denen ein Direktsteckelement unmittelbar auf eine Trägerplatte, z. B. eine Leiterplatte, gesteckt wird. Bei einer Vielzahl von Kontaktbereichen an der Leiterplatte werden die Kontaktbereiche dabei in einer Reihe nahe einer Leiterplattenkante angeordnet. Bei einer Vielzahl von Kontaktbereichen ergibt sich dadurch eine entsprechende Länge an der Leiterplatte sowie eine komplizierte Verdrahtung auf der Leiterplatte, da dadurch die Wege zwischen den Kontaktbereichen und Bauelementen auf der Leiterplatte mit der Anzahl der Kontaktbereiche jeweils vergrößert werden müssen. Ein weiterer Problemkreis bei Direktkontaktierungen liegt dann, dass üblicherweise die Direktsteckelemente von vorne auf die Kontaktbereiche an der Leiterplatte aufgeschoben werden. Dabei reiben die Direktkontakte des Steckerelements über die Streckenlänge des Steckvorgangs gegen die Kontaktbereiche der Leiterplatte. Hierdurch werden bei jedem Steckvorgang die Oberflächen der Direktkontakte und der Kontaktflächen an der Leiterplatte abgerieben und verschleißen bei mehreren Steckvorgängen deutlich. Hierbei wurde festgestellt, dass beispielsweise bei Steuergeräten die Steckvorgänge im Produktleben mit die stärkste Schädigung am Steuergerät hervorrufen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße elektrische Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine reibende Streckenlänge während eines Aufsteckens bzw. Entfernens des Direktsteckelements gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert ist. Hierdurch können signifikant Verschleißerscheinungen an Direktkontakten des Direktsteckelements sowie Kontaktbereichen einer Trägerplatte reduziert werden. Somit kann erfindungsgemäß das Direktsteckelement problemlos mehrfach von der Trägerplatte getrennt und wieder aufgesteckt werden. Hierdurch ergibt sich ein weiterer Vorteil, dass dünnere Schutzschichten, welche üblicherweise aus Gold sind, auf den Kontaktflächen an den Kontaktbereichen bzw. den Direktkontakten verwendet werden können. Dies ermöglicht eine signifikante Kosteneinsparung. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die im Stand der Technik ausgeführte Schiebebewegung durch einen Kippvorgang ersetzt wird. Hierzu umfasst die erfindungsgemäße elektrische Anordnung eine Trägerplatte, z. B. eine Leiterplatte, mit freiliegenden Kontaktbereichen und einem Trägerplattengehäuse, sowie ein Direktsteckelement mit einem Gehäuse und Direktkontakten, welche im montierten Zustand die Kontaktbereiche der Trägerplatte kontaktieren. Ferner ist eine erste lösbare Gelenkverbindung zwischen einem ersten Gelenkteil am Trägerplattengehäuse der Trägerplatte, und einem zweiten Gelenkteil am Gehäuse des Direktsteckelements vorgesehen. Ein Sicherungselement sichert das Direktsteckelement am Trägerplattengehäuse der Trägerplatte, um ein unerwünschtes Lösen der Direktsteckverbindung, z. B. aufgrund von Rüttelvorgängen am Fahrzeug, zu verhindern.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Vorzugsweise umfasst die erste lösbare Gelenkverbindung ein erstes hakenförmiges Gelenkteil und ein zweites hakenförmiges Gelenkteil. Das zweite Gelenkteil ist komplementär zum ersten Gelenkteil ausgebildet. Hierdurch wird eine einfach und schnell verbindbare und lösbare Gelenkverbindung erhalten.
  • Weiter bevorzugt sind alle Direktkontakte am Direktsteckelement baugleich. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau des Direktsteckelements, wodurch eine große Kosteneinsparung durch eine Vielzahl von Gleichteilen erreicht werden kann.
  • Weiter bevorzugt sind die freiliegenden Kontaktbereiche an der Trägerplatte mehrreihig angeordnet. Hierdurch kann insbesondere eine Länge der Anordnung von Kontaktbereichen an der Trägerplatte reduziert werden.
  • Das Sicherungselement umfasst vorzugsweise ein erstes Hakenteil, welches über eine zweite Gelenkverbindung am Gehäuse des Direktsteckelements angeordnet ist. Ferner ist am Gehäuse der Trägerplatte ein zum ersten Hakenteil komplementär gebildetes zweites Hakenteil vorgesehen. Insbesondere kann die zweite Gelenkverbindung des Sicherungselements, mit welchem das erste Hakenteil am Gehäuse des Direktsteckelements befestigt ist, ein Filmgelenk oder ein mechanisches Gelenk sein. Ein Filmgelenk aus Kunststoff ist dabei besonders bevorzugt, wobei das Filmgelenk eine extrem dünne Verbindung zweier Teile bereitstellt. Das Filmgelenk ist dabei vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt.
  • Besonders bevorzugt verläuft die zweite Gelenkverbindung über die gesamte Breite des Gehäuses des Direktsteckelements.
  • Weiter bevorzugt sind die Direktkontakte im montierten Zustand in einem Winkel zu einer Ebene der Trägerplatte, in welcher die Kontaktbereiche an der Trägerplatte angeordnet sind, vorgesehen. Der Winkel ist vorzugsweise kleiner oder gleich 60°, weiter bevorzugt ca. 45° und für ein sehr flaches Direktsteckelement vorzugsweise kleiner oder gleich 30°.
  • Weiter bevorzugt weisen die Direktkontakte einen bogenförmigen Endbereich auf, welcher mit den Kontaktbereichen an der Trägerplatte im montierten Zustand in Kontakt treten. Bevorzugt sind an den bogenförmigen Endbereichen der Direktkontakte ferner Punktkontakte für einen punktförmigen Kontakt vorgesehen. Die Punktkontakte können beispielsweise aus den bogenförmigen Endbereichen ausgeprägt werden.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Trägerplatte mit einem ersten Gelenkteil an einem Gehäuse. Das erste Gelenkteil ist eingerichtet, um mit einem zweiten Gelenkteil am Direktsteckelement eine lösbare Gelenkverbindung zu ermöglichen.
  • Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Direktsteckelement mit einem Gehäuse und Direktkontakten sowie einem zweiten Gelenkteil am Gehäuse. Das zweite Gelenkteil ist eingerichtet, um mit einem ersten Gelenkteil an einem Trägerplattengehäuse einer Trägerplatte eine lösbare Gelenkverbindung bereitzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise in einem Steuergerät für Fahrzeuge verwendet.
  • Zeichnung
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
  • 1 eine schematische Schnittansicht einer elektrischen Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im montierten Zustand, und
  • 2 bis 5 schematische Schnittansichten eines Montagevorgangs eines Direktsteckelements an eine Trägerplatte gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
  • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 eine elektrische Anordnung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die elektrische Anordnung 1 eine als Leiterplatte ausgebildete Trägerplatte 2. Die Trägerplatte 2 umfasst ein Trägerplattengehäuse 4 sowie eine Vielzahl von Kontaktbereichen 51, 52, 53, 54, welche als Kontaktpads ausgebildet sind. Die Vielzahl der Kontaktbereiche 51, 52, 53, 54 ist dabei jeweils in Reihe (in 1 senkrecht zur Schnittebene von 1) angeordnet, so dass mehrere Reihen von Kontaktbereichen vorgesehen sind. Alle Kontaktbereiche sind dabei freiliegend zur Außenseite gerichtet, d. h., nicht von einem Gehäusebereich umgeben.
  • Die elektrische Anordnung 1 umfasst ferner ein Direktsteckelement 3, welches ein Gehäuse 30 und eine Vielzahl von Direktkontakten 31, 32, 33, 34 umfasst. Die Direktkontakte 31, 32, 33, 34 kommen dabei in dem in 1 gezeigten montierten Zustand jeweils mit den Kontaktbereichen 51, 52, 53, 54 in Kontakt. Hierbei sind die Direktkontakte in einem Winkel α von ca. 45° zu einer Ebene der Kontaktbereiche angeordnet.
  • Zwischen dem Trägerplattengehäuse 4 der Trägerplatte 2 und dem Direktsteckelement 3 ist eine erste Gelenkverbindung 6 ausgebildet. Die erste Gelenkverbindung 6 umfasst ein erstes Gelenkteil 61 am Trägerplattengehäuse 4 und ein zweites Gelenkteil 62 am Gehäuse 30 des Direktsteckelements 3. Das erste Gelenkteil 61 ist als ein erster Haken ausgebildet und das zweite Gelenkteil 62 ist als ein komplementär zum ersten Haken ausgebildeter zweiter Gegenhaken ausgebildet.
  • Ferner umfasst die elektrische Anordnung 1 eine Sicherungsvorrichtung 8, welche das Direktsteckelement 3 am Plattegehäuse 4 sichert. Die Sicherungsvorrichtung 8 umfasst ein erstes Hakenteil 81, welches am Trägerplattengehäuse 4 gebildet ist und ein zweites Hakenteil 82, welches am Gehäuse 30 des Direktsteckelements 3 gebildet ist. Die beiden Hakenteile 81, 82 sind wiederum komplementär zueinander ausgebildet. Das zweite Hakenteil 82 ist dabei über eine zweite Gelenkverbindung 7 mit dem Gehäuse 30 des Direktsteckelements verbunden. Die zweite Gelenkverbindung 7 ist ein Filmgelenk aus einem Kunststoff, wobei das zweite Hakenteil 82 wippenartigen am Gehäuse 30 angeordnet ist. An der vom Gehäuse 30 abgewandten Seite des zweiten Hakenteils 82 ist eine erste Druckfläche 10 zum Schließen der Sicherungsvorrichtung und eine zweite Druckfläche 11 zum Öffnen der Sicherungsvorrichtung 8 vorgesehen.
  • Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, weisen die Direktkontakte 31, 32, 33, 34 jeweils einen bogenförmigen Endbereich 35 auf, an dessen zur Trägerplatte 2 gerichteten Seite jeweils ein Punktkontakt 36 angeordnet ist. Die Direktkontakte 31, 32, 33, 34 sind, wie in 1 ersichtlich ist, alle baugleich und über jeweils ein Kabel 9 elektrisch angebunden. Die Direktkontakte können dabei mittels bekannter Verfahren, z. B. Crimpen, mit den Kabeln verbunden werden.
  • In den 2 bis 5 ist ein Montagevorgang zur Ausführung der Direktsteckverbindung im Detail dargestellt.
  • 2 zeigt den getrennten Zustand der Trägerplatte 2 und des Direktsteckelements 3. Das Direktsteckelement 3 wird in Pfeilrichtung A in Richtung zur Trägerplatte 2 bewegt, um die lösbare erste Gelenkverbindung 6 herzustellen. Dabei wird, wie in der Montagestellung von 3 gezeigt, das zweite Gelenkteil 62 mit dem ersten Gelenkteil 61 verhakt. Dann wird durch Drücken auf die zweite Druckfläche 11 das zweite Halteteil 82 und die zweite Gelenkverbindung 7 in Richtung des Pfeils C geschwenkt, um ein Aufsetzen der Direktkontakte auf die Kontaktbereiche zu ermöglichen.
  • Im in 4 gezeigten nächsten Montageschritt wird das Direktsteckelement in Richtung des Pfeils D um die erste Gelenkverbindung 6 herumgeschwenkt, wodurch die Direktkontakte 31, 32, 33, 34 mit den Kontaktbereichen 51, 52, 53, 54 in Kontakt kommen. Anschließend wird, wie in 5 durch den Pfeil E angedeutet, das zweite Hakenteil 82 um die zweite Gelenkverbindung 7 herumgeschwenkt, so dass das zweite Hakenteil 82 mit dem ersten Hakenteil 81 in Eingriff kommt und die Sicherungsvorrichtung 8 das Direktsteckelement 3 an dem Trägerplattengehäuse 4 der Trägerplatte 2 sichert. Dabei wird Druck auf die erste Druckfläche 10 am zweiten Hakenteil 82 ausgeübt. Das zweite Hakenteil 82 weist dabei eine gewisse Elastizität auf, so dass es ohne großen Kraftaufwand hinter das erste Hakenteil 81 schnappt und das Direktsteckelement 3 am Trägerplattengehäuse 4 sichert.
  • Um die Direktkontaktierung zwischen der Trägerplatte 2 und dem Direktsteckelement 3 wieder zu lösen, wird zuerst Druck auf die zweite Druckfläche 11 ausgeübt, um die Sicherungsvorrichtung 8 zu öffnen. Anschließend wird das Direktsteckelement 3 um die erste Gelenkverbindung 6 herum wieder nach oben geschwenkt und dann das Direktsteckelement 3 von der Trägerplatte 2 durch Aushaken des zweiten Gelenkteils 62 vom ersten Gelenkteil 61 getrennt.
  • Somit kann erfindungsgemäß eine Direktsteckverbindung nicht mehr durch eine Schiebebewegung erzeugt werden, sondern erfindungsgemäß wird die Direktsteckverbindung durch Einhaken des Direktsteckelements 3 am Trägerplattengehäuse 4 der Trägerplatte 2 und Schwenken um die so gebildete lösbare erste Gelenkverbindung 6 erhalten. Hierdurch kann insbesondere nur eine dünne Schutzschicht auf den Kontaktbereichen 51, 52, 53, 54 bzw. den Punktkontakten 36 vorgesehen werden. Dabei kann eine große Anzahl von Kontaktbereichen in mehreren Reihen vorgesehen werden. Die Anordnung der Kontaktbereiche und der Direktkontakte in mehreren Reihen hat ferner den Vorteil, dass dadurch eine Länge des Direktsteckelements 3 vergrößert wird, wodurch ein zur Montage günstiges Drehmoment durch die daraus resultierenden Hebelkräfte erhalten wird. Dadurch kann die Direktsteckverbindung mit nur geringem Kraftaufwand realisiert werden.
  • Es sei ferner angemerkt, dass für eine sichere Montage auch ein oder mehrere Anschläge vorgesehen sein können, welche die Schwenkbewegung des Direktsteckelements 3 um die erste Gelenkverbindung 6 herum beschränken. Es sei weiterhin angemerkt, dass das erste und zweite Hakenteil 81, 82 der Sicherungsvorrichtung 8 derart ausgebildet sein können, dass bei einem richtigen Einrasten der beiden Hakenteile ineinander ein entsprechendes Geräusch entsteht, welches einem Monteur ein akustisches Signal gibt, dass eine korrekte Direktsteckverbindung ausgeführt wurde.
  • Um eine möglichst hohe Stabilität der ersten Gelenkverbindung 6 sowie der Sicherungsvorrichtung 8 bereitzustellen, sind das erste Gelenkteil 61 und das zweite Gelenkteil 62 sowie das erste und zweite Hakenteil 81, 82 kanalartig über die gesamte Breite des Trägerplattengehäuses 4 bzw. des Gehäuses 30 des Direktsteckelements 3 vorgesehen.

Claims (11)

  1. Elektrische Anordnung, umfassend: – eine Trägerplatte mit wenigstens einem freiliegenden Kontaktbereich (51, 52, 53, 54) und einem Trägerplattengehäuse (4), – ein Direktsteckelement (3) mit einem Gehäuse (30) und wenigstens einem Direktkontakt (31, 32, 33, 34), wobei der Direktkontakt den Kontaktbereich im montierten Zustand kontaktiert, – eine lösbare erste Gelenkverbindung (6) mit einem Gelenkteil (61) am Trägerplattengehäuse (4) und einem zweiten Gelenkteil (62) am Gehäuse (30) des Direktsteckelements (3), und – ein Sicherungselement (8), welches das Direktsteckelement (3) am Trägerplattengehäuse (4) sichert.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gelenkteil (61) und das zweite Gelenkteil (62) der ersten Gelenkverbindung (6) jeweils hakenförmig ausgebildet sind.
  3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Direktkontakte (31, 32, 33, 34) alle baugleich sind.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freiliegenden Kontaktbereiche (51, 52, 53, 54) an der Trägerplatte und die Direktkontakte (31, 32, 33, 34) am Direktsteckelement (3) mehrreihig angeordnet sind.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsvorrichtung (8) ein erstes Hakenteil (81), welches am Direktsteckelement (3) angeordnet ist, und ein zweites Hakenteil (82), welches am Trägerplattengehäuse (4) angeordnet ist, umfasst.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hakenteil (81) mittels einer zweiten Gelenkverbindung (7) am Gehäuse (30) des Direktsteckelements (3) angeordnet ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gelenkverbindung (7) ein Filmgelenk oder ein mechanisches Gelenk ist.
  8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Direktkontakte (31, 32, 33, 34) im montierten Zustand in einem Winkel (α) zu einer Ebene der Trägerplatte (2) angeordnet sind.
  9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Direktkontakte (31, 32, 33, 34) einen bogenförmigen Endbereich (35) aufweisen und insbesondere am bogenförmigen Endbereich ein Punktkontakt (36) vorgesehen ist.
  10. Trägerplatte (2) mit wenigstens einem freiliegenden Kontaktbereich (51, 52, 53, 54) und einem Trägerplattengehäuse (4), wobei am Trägerplattengehäuse (4) ein erstes Gelenkteil (61) angeordnet ist, welches eingerichtet ist, um mit einem zweiten Gelenkteil (62) eine lösbare Gelenkverbindung (6) bereitzustellen.
  11. Direktsteckelement (3) mit einem Gehäuse (30) und wenigstens einem Direktkontakt (31, 32, 33, 34), wobei am Gehäuse (30) ein zweites Gelenkteil (62) angeordnet ist, welches eingerichtet ist, um mit einem ersten Gelenkteil (61) eine lösbare Gelenkverbindung (6) bereitzustellen.
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