DE102011017784A1 - Steckverbindung zur elektrischen Direktkontaktierung einer Leiterplatte - Google Patents

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Abstract

Bei einer Steckverbindung (1) zur elektrischen Direktkontaktierung von Kontaktflächen (2) auf einer Leiterplatte (3) mit einer der Leiterplatte (3) zugeordneten Steckaufnahme (5), in welche die Leiterplatte (3) hineinragt, mit einem in die Steckaufnahme (5) einsteckbaren Stecker (6), der einen Kontaktträger (8) mit Kontaktelementen (9) zur elektrischen Direktkontaktierung der Kontaktflächen (2) der Leiterplatte (3) aufweist, und mit einer Anpressfedereinrichtung (11) zum Anpressen der Kontaktelemente (9) des Kontaktträgers (8) in Anlage an die Kontaktflächen (2) der Leiterplatte (3) ist erfindungsgemäß die Anpressfedereinrichtung (11) in der Steckaufnahme (5) vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Steckverbindung zur elektrischen Direktkontaktierung von Kontaktflächen auf einer Leiterplatte nach der Gattung des Anspruchs 1.
  • Stand der Technik
  • Steuergeräte bestehen meist aus einer Leiterplatte, auf der elektronische Bauelemente platziert sind, und einem Gehäuse. In Motorsteuergeräten wird auf die Leiterplatte üblicherweise eine Messerleiste montiert, um die elektrische Verbindung zwischen einem Kabelbaumstecker und der Leiterplatte herzustellen. Die Messerleiste stellt somit ein zusätzliches Bauteil bei der Montage des Steuergerätes dar. Es sind auch so genannte elektrische Direktkontaktierungen bekannt, bei denen die Messerleiste entfällt und die einzelnen Pole des Kabelbaumes direkt auf der Leiterplatte kontaktiert werden. Dazu sind auf der Leiterplatte elektrische Kontaktflächen („Lands”) vorgesehen, die durch Kontaktelemente kontaktiert werden, welche in den Kabelbaumstecker eingesteckt sind.
  • Die bisher bekannten Ausführungen von Direktsteckverbindungen benötigen bei einseitiger Kontaktierung der Kontakte auf der Leiterplatte in der Regel eine Anpresskraftunterstützung für die Steckverbindung. Diese wirkt der Summe der Kontaktnormalkräfte, die von elektrischen Kontaktelementen des Steckers auf die Kontaktflächen ausgeübt werden, entgegen. Derzeit umgesetzte Lösungen sehen hierfür Federelemente vor, welche Bestandteile des Kabelbaumsteckers sind. Hierbei treten allerdings die folgenden Nachtteile auf:
    • – Der funktionale Bestandteil „Anpresskraftunterstützung für den Kabelbaumstecker” wirkt sich ungünstig auf eine Reduzierung der Größe des Kabelbaumsteckers aus.
    • – Bestehende Lösungen zeigen eine in der Praxis nicht einfach zu optimierende Krafteinleitung auf die Struktur des Kabelbaumsteckers. Da der Kabelbaumstecker üblicherweise aus Kunststoff besteht und daher, abhängig von Temperatur und Belastung, einem permanenten Fließverhalten unterliegt, ist dies ein nicht zu vernachlässigender Aspekt.
    • – Bestehende Lösungen weisen Federelemente auf, welche auch bei nicht kontaktiertem Kabelbaumstecker bereits eine vorgespannte Anpressfeder erfordern. Dies wirkt sich ungünstig auf die Dimensionierung der Feder aus.
    • – Bestehende Lösungen weisen Auslegungen auf, welche Federaufweitungen entgegen der im Beanspruchungsfall (d. h. bei gestecktem Kabelbaumstecker) notwendigen Aufweitungen erfordern. Dies wirkt sich ungünstig auf die Dimensionierung der Anpressfeder und der Steckkraft auf.
    • – Bestehende Lösungen weisen Auslegungen auf, welche bei Aufbringung der Anpresskraft durch die Anpressfeder Gegenkräfte bzw. Momente erzeugen, welche der eigentlichen Anpresskraft entgegenwirken.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht dann, eine gattungsgemäße Steckverbindung dahingehend weiterzubilden, dass auf eine steckerseitige Anpressfeder verzichtet und die Miniaturisierung des Steckers weiter erhöht werden kann.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steckverbindung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
  • Vorteile der Erfindung
  • Erfindungsgemäßen ist der funktionale Bestandteil „Anpresskraftunterstützung für den Kabelbaumstecker” nicht wie bei bekannten Lösungen im Kabelbaumstecker untergebracht, sondern ist Bestandteil der Steckaufnahme (Schnittstelle), die durch einen Steckkragen oder eine Steckwanne ausgebildet sein kann.
  • Durch den erfindungsgemäßen Entfall der bisher am Stecker vorgesehenen „Anpresskraftunterstützung” ergeben sich insbesondere folgende Vorteile:
    • – Die Miniaturisierung des Steckers kann erhöht werden.
    • – Die Krafteinleitung auf die Struktur des Steckers kann optimiert werden.
    • – keine Vorspannung der in der leiterplatten- bzw. schnittstellenseitigen Steckaufnahme angeordneten Anpressfeder notwendig.
    • – Der Federweg der Anpressfeder kann auf das für den Anpressvorgang notwendige Minimum optimiert werden.
    • – Die Anpresskraft kann im Idealfall unmittelbar im Bereich direkt über der Kontaktierung als Linienlast auf den Stecker aufgebracht werden. Gegenkräfte bzw. Momente werden so vermieden.
  • Der Kraftaufbau durch die in der Steckaufnahme positionierten Federelemente erfolgt erst ganz am Ende des Steckvorgangs. Somit kann der Steckvorgang über einen weiten Weg nahezu kraftlos erfolgen. Dies reduziert prinzipiell die Gefahr der Beschädigung von Kontaktelementen durch die Leiterplatte und deren Kontaktflächen und erleichtert die Ausbildung der Steckverbindung während des Steckvorgangs, da dieser in einem Bereich stattfindet, in dem die Anpresskraft noch nicht wirkt.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung exemplarisch wiedergegebener Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
  • 1a, 1b die erfindungsgemäße Steckverbindung im noch nicht gesteckten Zustand (1a) und im gesteckten Zustand (1b), jeweils in einer Seitenansicht; und
  • 2, 3 eine Draufsicht der in 1b gezeigten erfindungsgemäßen Steckverbindung mit einer sich über die gesamte Steckerbreite erstreckenden Anpressfeder (2) und mit mehreren, entlang der gesamten Steckerbreite angeordneten Anpressfedern (3).
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Die in 1a, 1b gezeigte Steckverbindung 1 dienen zur elektrischen Direktkontaktierung von Kontaktflächen („Lands”) 2 auf einer auch als „Steuergerät” bezeichneten Leiterplatte 3, wobei die Kontaktflächen 2 auf einer oder auf beiden Seiten der Leiterplatte 3 vorgesehen sein können.
  • An der Leiterplatte 3 ist eine in einer Steckrichtung 4 offene Steckaufnahme 5 eines Steckkragens oder einer Steckwanne vorgesehen, in welche die Leiterplatte 3 im Bereich ihrer Kontaktflächen 2 entgegen der Steckrichtung 4 hineinragt. In die Steckaufnahme 5 wird in Steckrichtung 4 ein Stecker (z. B. Kabelbaumstecker) 6 eingesteckt, der zwei bei 7 gelenkig miteinander verbundene Kontaktträgerhälften 8 aufweist. Wie in 1b gezeigt, wird die Leiterplatte 3 zwischen den beiden Kontaktträgerhälften 8 eingesteckt, die dabei mit federnden Kontaktelementen 9 die Kontaktflächen 2 der Leiterplatte 3 elektrisch kontaktieren. Die zu den Kontaktelementen 9 hinführenden elektrischen Leitungen des Kabelbaumsteckers 6 sind mit 10 bezeichnet.
  • In der Steckaufnahme 5 ist eine Anpressfedereinrichtung 11 in Form von Anpressfedern 12 vorgesehen, die in der Steckaufnahme 5 zu beiden Plattenseiten der Leiterplatte 3 angeordnet sind und in die Steckbahn der beiden Kontaktträgerhälften 8 eingreifen. Durch diese Anpressfedern 12 werden die beiden Kontaktträgerhälften 8 des eingesteckten Kabelbaumsteckers 6 in Richtung aufeinander zu gespannt, wodurch ihre Kontaktelemente 9 mit entsprechender Anpresskraft in Anlage an die Kontaktflächen 2 der Leiterplatte 3 anpresst werden. Der Aufbau der Anpresskraft erfolgt also über den die Steckaufnahme 5 bildenden Steckkragen (Gegenlager) und über die Anpressfedern 12 auf die Kontaktträgerhälften 8 und deren Kontaktelemente 9. Vorteilhaft sind die Anpressfedern 12 auf Höhe der Kontaktelemente 9 des eingesteckten Kabelbaumsteckers 6 angeordnet, damit die Anpresskraft unmittelbar im Bereich direkt über den Kontaktelementen 9 als Linienlast auf die Kontaktträgerhälften 8 aufgebracht werden kann.
  • Wie in 2 gezeigt, kann eine einzige Anpressfeder 12 vorgesehen sein, die sich für eine linienförmige Krafteinleitung über nahezu die gesamte Breite der Steckaufnahme 5 erstreckt.
  • Wie in 3 gezeigt, können alternativ auch mehrere Anpressfedern 12 vorgesehen sein, die entlang der Breite der Steckaufnahme 5 nebeneinander für eine linienförmige Krafteinleitung angeordnet sind.
  • Um die Zuverlässigkeit der Steckverbindung 1 zu steigern, sind in der Steckaufnahme 5 seitlich neben den beiden Seitenkanten der in die Steckaufnahme 5 hineinragenden Leiterplatte 3 jeweils Spannfedern 13 vorgesehen, die den eingesteckten Kabelbaumstecker 6 innerhalb der Steckaufnahme 5 rechtwinklig zu der von den Anpressfedern 12 ausgeübten Anpresskraft verspannen.

Claims (9)

  1. Steckverbindung (1) zur elektrischen Direktkontaktierung von Kontaktflächen (2) auf einer Leiterplatte (3), mit einer der Leiterplatte (3) zugeordneten Steckaufnahme (5), in welche die Leiterplatte (3) hineinragt, mit einem in die Steckaufnahme (5) einsteckbaren Stecker (6), der einen Kontaktträger (8) mit Kontaktelementen (9) zur elektrischen Direktkontaktierung der Kontaktflächen (2) der Leiterplatte (3) aufweist, und mit einer Anpressfedereinrichtung (11) zum Anpressen der Kontaktelemente (9) des Kontaktträgers (8) in Anlage an die Kontaktflächen (2) der Leiterplatte (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressfedereinrichtung (11) in der Steckaufnahme (5) vorgesehen ist.
  2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressfedereinrichtung (11) zu beiden Plattenseiten der in die Steckaufnahme (5) hineinragenden Leiterplatte (3) vorgesehen ist.
  3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anpressfedereinrichtung (11) über nahezu die gesamte Breite der Steckaufnahme (5) erstreckt.
  4. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressfedereinrichtung (11) auf Höhe der Kontaktelemente (9) des eingesteckten Steckers (6) angeordnet sind.
  5. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressfedereinrichtung (11) durch eine oder mehrere Anpressfedern (12) gebildet ist, die in die Steckbahn des Kontaktträgers (8) eingreifen.
  6. Steckverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine einzige Anpressfeder (12) über nahezu die gesamte Breite der Steckaufnahme (5) erstreckt.
  7. Steckverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Breite der Steckaufnahme (5) mehrere Anpressfedern (12) vorgesehen sind.
  8. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (8) zwei gelenkig miteinander verbundene Kontaktträgerhälften aufweist, zwischen denen die Leiterplatte (3) eingesteckt wird, und dass die Anpressfedereinrichtung (11) zu beiden Seiten des eingesteckten Kontaktträgers (8) vorgesehen ist und die beiden Kontaktträgerhälften mit ihren Kontaktelementen (9) in Anlage an die Kontaktflächen (2) der Leiterplatte (3) anpresst.
  9. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steckaufnahme (5) jeweils seitlich neben den beiden Seitenkanten der in die Steckaufnahme (5) hineinragenden Leiterplatte (3) jeweils eine Spannfeder (13) vorgesehen ist, die in die Steckbahn des Steckers () eingreift und den eingesteckten Stecker (6) innerhalb der Steckaufnahme (5) rechtwinklig zu der von der Anpressfedereinrichtung (11) ausgeübten Anpresskraft verspannt.
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