DE102011017787A1 - Kontaktelement zur elektrischen Direktkontaktierung von Leiterplatten - Google Patents

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Abstract

Bei einem Kontaktelement (1) zur elektrischen Direktkontaktierung einer Kontaktfläche (2) auf einer Leiterplatte (3) ist erfindungsgemäß ein vorderer Steckabschnitt (5) durch ein Blech mit zwei einander gegenüberliegenden mehrlagigen Seitenrändern (8) und mit einem dazwischen befindlichen wenigerlagigen, insbesondere einlagigen Mittelabschnitt (10) gebildet, wobei die beiden Seitenränder (8) mit ihren Außenrandkanten (9) parallel zueinander verlaufen und jeweils mindestens einmal umgeschlagen sind und wobei mindestens eine der beiden Außenrandkanten (9) einen vorstehenden Kontaktiervorsprung (11) zur elektrischen Direktkontaktierung einer Kontaktfläche (2) aufweist.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Kontaktelement zur elektrischen Direktkontaktierung einer Kontaktfläche 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 Kontaktflächen werden meist von vorstehenden Kontaktfedern der Kontaktelemente kontaktiert. Die Kontaktelemente können aus einem dünnen Blech in Stanz- und Umformtechnik hergestellt werden. Allerdings besteht bei Montage und Handling der Kontaktelemente, insbesondere beim Durchführen durch eine Dichtmatte, die Gefahr, dass die Kontaktelemente und insbesondere ihre vorstehenden Kontaktfedern aufgebogen und dadurch plastisch deformiert werden.
  • Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung dann, bei einem gattungsgemäßen Kontaktelement die Robustheit zu steigern.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kontaktelement mit den Merkmalen von Anspruch 1.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Umschlag (auch Dopplung oder Umfalzung genannt) der Seitenränder des Kontaktelements bietet gegenüber den bekannten Kontaktelementen folgende Vorteile:
    • – deutliche Steigerung der Robustheit des Kontaktelements; reduzierte Anzahl an aufwändigen Stanz und Biegeprozessen;
    • – kein mehrteiliges, sondern nur noch einteiliges Kontaktdesign;
    • – deutliche Vereinfachung der Struktur des Kontaktelements;
    • – Kontaktfeder am Kontaktelement kann entfallen;
    • – Einsatz von dünnerem Blech möglich;
    • – Materialeinsparung;
    • – scharfe Kanten und vorstehende Rastlanzen am Kontaktelement werden vermieden, wodurch das Kontaktelement durch eine Dichtmatte, ohne diese zu beschädigen, hindurchgeführt werden kann, d. h. verbesserte Dichtmattentauglichkeit des Kontaktelements;
    • – durch die geringe Querabmessung des Kontaktelements kann das Rastermaß, also der Abstand benachbarter Kontaktelemente im Kontaktträger, bis auf ca. 1,0 mm reduziert werden.
  • 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:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktelements zur elektrischen Direktkontaktierung einer Leiterplatte in einer Seitenansicht, wobei ein Kontaktträger nicht gezeigt ist;
  • 2 einen Kontaktträger mit mehreren darin eingesteckten erfindungsgemäßen Kontaktelementen der 1 in einer Schnittdarstellung;
  • 3a, 3b ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktelements zur elektrischen Direktkontaktierung einer Leiterplatte in zwei unterschiedlichen Seitenansichten;
  • 4, 5 zwei weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kontaktelements zur elektrischen Direktkontaktierung einer Leiterplatte in einer Seitenansicht;
  • 6 einen Kontaktträger mit mehreren darin eingesteckten erfindungsgemäßen Kontaktelementen der 4 und 5 in einer Schnittdarstellung;
  • 7a–7d weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kontaktelements zur elektrischen Direktkontaktierung einer Leiterplatte, und zwar ein Kontaktelement mit symmetrisch umgeschlagenen Seitenrändern in einer Seitenansicht (7a), ein Kontaktelement mit asymmetrisch umgeschlagenen Seitenrändern in einer perspektivischen Ansicht (7b), sowie ein fertigungstechnisch optimiertes Kontaktelement mit asymmetrisch umgeschlagenen Seitenrändern (7c, 7d) in perspektivischen Ansichten;
  • 8a–8c verschiedene Querschnitte eines Steckabschnitts des in 7 gezeigten Kontaktelements entsprechend den Schnittlinien A-A und B-B in 7a;
  • 9a, 9b ein noch weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktelements zur elektrischen Direktkontaktierung einer Leiterplatte in einer perspektivischen Ansicht (9a) und einer Frontansicht (9b);
  • 10 einen Kontaktträger mit einem dann eingesteckten erfindungsgemäßen Kontaktelement der 9 in einer Frontansicht;
  • 11 eine dem Kontaktträger vorgeordnete Kodierplatte für die in den Kontaktträger einzusteckenden Kontaktelemente; und
  • 12a–12d ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktelements in perspektivischer Ansicht (12a) und in Seitenansicht (12b) sowie eine Rückansicht (12c) und Vorderansicht (12d) eines mit dem Kontaktelement bestückten Kontaktträger.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Das in 1 gezeigte Kontaktelement 1 dient zur elektrischen Direktkontaktierung einer Kontaktfläche („Land”) 2 auf einer Leiterplatte 3 und wird üblicherweise in Steckrichtung 4 in einen Kontaktträger 20 (2) eingesteckt.
  • Das Kontaktelement 1 umfasst einen in Steckrichtung 4 vorderen Steckabschnitt 5 und einen hinteren Anschlussabschnitt (z. B. Crimpabschnitt) 6 zum Anschließen einer elektrischen Leitung 7. Das Kontaktelement 1 ist einstückig durch ein Blech gebildet, dessen zwei einander gegenüberliegende Seitenränder 8 im Steckabschnitt 5 jeweils einmal zur gleichen Seite hin umgeschlagen bzw. gefalzt sind und mit ihren Außenrandkanten 9 parallel zueinander verlaufen. Zwischen den beiden zweilagigen Seitenrändern 8 weist der Steckabschnitt 5 einen einlagigen Mittelabschnitt 10 auf. An den beiden Außenrandkanten 9 ist zur elektrischen Direktkontaktierung einer Kontaktfläche 2 jeweils ein nach außen vorstehender Kontaktiervorsprung (oder Kontaktpunkt) 11 dadurch gebildet, dass der umgeschlagene Seitenrand 6 durch eine seitliche Prägung 12 im umgeschlagenen Seitenrand 8 plastisch verformt ist. Die beiden zweilagigen Seitenränder 8 und der einlagige Mittelabschnitt 10 bilden zusammen eine in Steckrichtung 4 verlaufende, seitlich offene Führungs- oder Kodiernut 13 (2) aus. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kodiernut 13 mittig angeordnet und der Steckabschnitt 5 bezüglich seiner Längsmittelebene 14 spiegelsymmetrisch ausgebildet. Alle Kanten des Kontaktelements 1 sind vorzugsweise rund verprägt, um beim Hindurchführen durch eine Mattendichtung Beschädigungen der Mattendichtung zu vermeiden.
  • Die elektrische Leitung 7 kann mittig oder außermittig am Anschlussabschnitt 6 angeschlagen sein. Im letzteren Fall können bei einem Abstand (Rastermaß) von 1 mm von Kontaktelement 1 zu Kontaktelement 1 die zugehörigen elektrischen Leitungen 7 mit einem Durchmesser von ca. 1 mm in zwei Ebenen angeordnet und auf diese Weise, wie in 11 gezeigt ist, auf zwei Ebenen entflochten werden.
  • Wie in 2 gezeigt, sind mehrere Kontaktelemente 1 in entsprechende Kontaktkammern 21 des Kontaktträgers 20 eingesteckt. Die Kontaktkammern 21 weisen abwechselnd an der einen oder anderen seitlichen Kammerwand vorstehende Führungsrippen 22 auf, die mit den Kodiernuten 13 der Kontaktelemente 1 zusammenwirken, um so die Kontaktelemente 1 innerhalb der Kontaktkammern 21 wahlweise um 180° verdreht zu orientieren. Im Ausführungsbeispiel der 2 liegen die Kontaktelemente 1 jeweils spiegelbildlich „Rücken an Rücken”.
  • Vom Kontaktelement 1 unterscheiden sich die in 3 bis 5 gezeigten Kontaktelemente 1 lediglich dadurch, dass hier der Mittelabschnitt 10 zusätzlich eine sich nach hinten erstreckende Gehäusezunge (Rastzunge) 31 aufweist, die auf der dem umgeschlagenen Seitenrand 6 gegenüberliegenden Seite aus der Ebene des Mittelabschnitts 10 vorsteht.
  • In 3 ist die Gehäusezunge 31 gerade, in 4 einmal geknickt (gekröpft) und in 5 S-förmig umgebogen. Die sich nach hinten erstreckende Gehäusezunge 31 behindert das Hindurchstecken des Kontaktelements 1 in Steckrichtung 4 durch eine Dichtungsmatte (nicht gezeigt) nicht, sondern wird allenfalls während des Hindurchstecken nach innen bis in die Ebene des Mittelabschnitts 10 ausgelenkt, wie in 4 gestrichelt angedeutet ist. Die Gehäusezunge 31 bildet eine Rastlanze, um das in den Kontaktträger 20 in Steckrichtung 4 eingesteckte Kontaktelement 1 darin entgegen Steckrichtung 4 zu verrasten. Alternativ kann die in 3 gezeigte Gehäusezunge 31 auch entfallen. Mittels der verbleibenden Öffnung kann das Kontaktelement 1 dann über ein Element am Kontaktträger verrastet werden.
  • Statt wie in den 3 bis 5 mittig ist die Gehäusezunge 31 bei dem in 6 gezeigten Kontaktelement 1 außermittig angeordnet, so dass hier die Kontaktelemente 1 nicht spiegelbildlich „Rücken an Rücken” liegen.
  • Vom Kontaktelement der 1 unterscheidet sich das in 7a gezeigte Kontaktelement 1 dadurch, dass hier die umgeschlagenen Seitenränder 8 jeweils eine seitlich offene Aussparung 70 aufweisen, welche, gesehen in der Steckrichtung 4, eine hinterschnittene Kante bzw. einen Hinterschnitt 71 ausbildet und die umgeschlagenen Seitenränder 8 jeweils in einen vorderen und einen hinteren umgeschlagenen Seitenrandabschnitt teilt. Mithilfe des Hinterschnitts 71 können die in den Kontaktträger 20 eingesteckten Kontaktelemente 1 dann einzeln verrastet oder gemeinsam verriegelt werden. Die Seitenränder 8 sind symmetrisch umgeschlagen, so dass die Kodiernut 13 mittig verläuft.
  • Vom Kontaktelement der 7a unterscheidet sich das in 7b gezeigte Kontaktelement 1 lediglich dadurch, dass hier die Seitenränder 8 asymmetrisch umgeschlagen sind und folglich die Kodiernut 13 außermittig verläuft.
  • In 7c, 7d ist ein gegenüber 7b fertigungstechnisch optimiertes Kontaktelement 1 gezeigt, bei dem der vordere und der hintere umgeschlagene Seitenrandabschnitt durch einen Steg 72 miteinander verbunden sind, um die Robustheit des Kontaktelements 1 gegen Abknicken zu erhöhen. Die umgeschlagenen Seitenränder 8 und der Crimpabschnitt 6 sind über einen dazwischen befindlichen Verbindungsabschnitt 73 zueinander parallelversetzt, dessen Seitenkanten 74 umgekantet sind, um die Robustheit des Verbindungsabschnitt 73 gegen Abknicken zu erhöhen. Zu diesem Zweck kann, wie in 7c gezeigt, auch die obere Seitenkante 74 mit dem umgeschlagenen oberen Seitenrand 8 verbunden sein. Bei einer Ausführung mit geringer Blechstärke sind, wie in 7d gezeigt, die Seitenränder 8 so umgeschlagen, dass ein Spalt 75 zwischen den umgeschlagenen Seitenrändern 8 und dem Mittelabschnitt 10 verbleibt. Die umgeschlagenen Seitenränder 8 liegen mit ihren nach innen umgebogenen Randkanten 76 am Mittelabschnitt 10 an, um die umgeschlagenen Seitenränder 8 zu stabilisieren. Weiterhin kann der Spalt 75 des umgeschlagenen oberen Seitenrandes 8 am in Steckrichtung 4 vorderen Ende des Kontaktelements 1 durch einen umgebogenen Abschnitt 77 des oberen Seitenrandes 8 geschlossen sein, um Beschädigungen an der Mattendichtung zu verhindern.
  • Wie in 8a gezeigt, sind die Seitenränder 8 des in 7 gezeigten Kontaktelements 1 mehrmals nach innen umgeschlagen und dabei aufeinander gefaltet. Wie in 8b gezeigt, weist der Mittelabschnitt 10 einen U-förmigen Querschnitt auf, um das Kontaktelement 1 insbesondere im Bereich der Aussparung 70 zu versteifen und die Kodiernut 13 auszubilden. Anstatt wie in 8a jeweils flächig aufeinander aufliegend können die Seitenränder 8 auch durch Einrollen umgeschlagen sein, wie dies in 8c gezeigt ist.
  • 9a, 9b zeigen ein weiteres Kontaktelement 1, das wie die in 7b–7d gezeigten Kontaktelemente zwei unterschiedlich breit, also asymmetrisch, umgeschlagene Seitenränder 8 und eine außermittige Kodiernut 13 aufweist. Wie in 10 gezeigt, ermöglicht diese außermittige Kodiernut 13 im Zusammenwirken mit Führungsrippen 22 der Kontaktkammern 21 das Einstecken des Kontaktelements 1 nur in einer einzigen Orientierung in die Kontaktkammer 21 des Kontaktträgers 20.
  • In 11 ist dem Kontaktträger 20 eine Kodierplatte 91 mit Kodieraussparungen 92 vorgeordnet, die anhand der außermittigen Kodiernut 13 die Bestückung der Kontaktkammern 21 des Kontaktträgers 20 jeweils nur in einer vorbestimmten Orientierung der Kontaktelemente 1 zulassen. Hierdurch ist die Kodierung der Kontaktelemente 1 bereits an der Kodierplatte 91 und damit bereits beim Einführen der Kontaktelemente 1 in die Steckverbindung möglich, also bevor die Kontaktelemente durch die Mattendichtung hindurch gesteckt sind und sich im Kontaktträger 20 befinden.
  • Von dem Kontaktelement der 4 unterscheidet sich das in 12a, 12b gezeigte Kontaktelement 1 lediglich dadurch, dass hier die gekröpfte Rastzunge 31 nicht mittig zwischen den beiden umgeschlagenen Seitenrändern 8 angeordnet ist, sondern in Steckrichtung 4 hinter dem oberen umgeschlagenen Seitenrand 8 angeordnet ist. Statt wie gezeigt symmetrisch kann die Kodiernut 13 auch außermittig angeordnet sein. Wie in 12a gezeigt, bildet der umgeschlagene untere Seitenrand 8 einen Anschlag für die Auslenkung der Rastlanze 31 nach innen. Anders als in 12a, 12b gezeigt, können analog zu 7c, 7d auch die Seitenränder des Verbindungsabschnitts 73 umgekantet oder umgeschlagen sein, um die Robustheit des Kontaktelements 1 gegen Knicken zu erhöhen.
  • Wie in 12c, 12d gezeigt, wird beim Einführen des Kontaktelements 1 in die Kontaktkammer 21 des Kontaktgehäuses 20 die Rastzunge 31 an einer Kammerwand 21a der Kontaktkammer 21 nach innen ausgelenkt, bis die Rastzunge 31 eine nach außen zurückversetzte Anlagekante 23 der Kontaktkammer 21 hintergreifen kann. Alternativ kann die gezeigte Gehäusezunge 31 auch entfallen, so dass eine Öffnung verbleibt, mit welcher das Kontaktelement 1 im Kontaktträger 20 verrastet werden kann.

Claims (18)

  1. Kontaktelement (1) zur elektrischen Direktkontaktierung einer Kontaktfläche (2) auf einer Leiterplatte (3), mit einem in einer Steckrichtung (4) vorderen Steckabschnitt (5), dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Steckabschnitt (5) durch ein Blech mit zwei einander gegenüberliegenden mehrlagigen Seitenrändern (8) und mit einem dazwischen befindlichen wenigerlagigen, insbesondere einlagigen Mittelabschnitt (10) gebildet ist, wobei die beiden Seitenränder (8) mit ihren Außenrandkanten (9) parallel zueinander verlaufen und jeweils mindestens einmal umgeschlagen sind, und dass mindestens eine der beiden Außenrandkanten (9) einen vorstehenden Kontaktiervorsprung (11) zur elektrischen Direktkontaktierung einer Kontaktfläche (2) aufweist.
  2. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (10) eine sich nach hinten erstreckende Gehäusezunge (31) aufweist, die aus der Ebene des Mittelabschnitts (10) vorsteht.
  3. Kontaktelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusezunge (31) zwischen den beiden umgeschlagenen Seitenränder (8) oder in Steckrichtung (4) hinter einem der beiden umgeschlagenen Seitenränder (8) angeordnet ist.
  4. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (10) und die beiden umgeschlagenen Seitenränder (8) eine in Steckrichtung (4) verlaufende, mittig oder außermittig angeordnete Kodiernut (13) ausbilden.
  5. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die umgeschlagenen Seitenränder (8), gesehen in der Steckrichtung (4), jeweils einen Hinterschnitt (71) aufweisen.
  6. Kontaktelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterschnitt (71) durch eine seitlich offene Aussparung (70) im umgeschlagenen Seitenrand (8) gebildet ist.
  7. Kontaktelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zu beiden Seiten der offenen Aussparung (70) befindlichen Seitenrandabschnitte des umgeschlagenen Seitenrands (8) durch einen Verbindungssteg (72) des umgeschlagenen Seitenrands (8) miteinander verbunden sind.
  8. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (10) einen U-förmigen Querschnitt aufweist.
  9. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenränder (8) mehrmals jeweils nach innen umgeschlagen sind.
  10. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die umgeschlagenen Seitenränder (8) jeweils aufeinander gefaltet oder nach innen gerollt sind.
  11. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die umgeschlagenen Seitenränder (8) an dem Mittelabschnitt (10) flächig oder mit einer umgebogenen anliegen oder mit einer nach innen umgebogenen Randkante (74) anliegen.
  12. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein am in Steckrichtung (4) vorderen Ende des Kontaktelements (1) zwischen dem Mittelabschnitt (10) und einem umgeschlagenen Seitenrand (8) vorhandener Spalt (75) durch einen umgebogenen Abschnitt (77) des Seitenrandes (8) geschlossen ist.
  13. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den umgeschlagenen Seitenrändern (8) und einem hinteren Anschlussabschnitt (6) ein Verbindungsabschnitt (73) vorgesehen ist, dessen Seitenkanten (74) umgekantet und insbesondere mit einem umgeschlagenen Seitenrand (8) verbunden sind.
  14. Kontaktelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Steckrichtung (4) hinterer Crimpabschnitt (7) versetzt zu einer Kodiernut (13) des Kontaktelements (1) angeordnet ist.
  15. Kontaktträger (20) mit mehreren in Steckrichtung (4) eingesteckten Kontaktelementen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur elektrischen Direktkontaktierung von Kontaktflächen (2) auf einer Leiterplatte (3).
  16. Kontaktträger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kontaktträger (20) eine Kodierplatte (91) für die einzusteckenden Kontaktelemente (1) vorgeordnet ist.
  17. Kontaktträger nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Kontaktelemente (1) jeweils um 180° verdreht zueinander angeordnet sind.
  18. Kontaktträger nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die hinteren Crimpabschnitte (7) benachbarter Kontaktelemente (1) jeweils in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.
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