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Die Erfindung betrifft einen Elektrokomponententräger insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Ein Elektrokomponententräger ist ein selbsttragendes Bauteil für das elektrische Verbinden von elektrischen Komponenten mittels Leiterbahnen, die zumindest teilweise in einem Basisteil eingebettet sind. Typischerweise weist ein Elektrokomponententräger für die Bereitstellung eines Basisteils ein Gehäuse auf, in das die elektrischen Leiterbahnen eingelegt sind. Die Leiterbahnen werden in der Regel aus einem Blech ausgestanzt, um diese schnell und einfach fertigen und handhaben zu können. Das Material der Leiterbahnen ist regelmäßig derart dick und damit stabil beschaffen, dass Leiterbahnenden als Kontaktstifte dienen können. Das Material der Leiterbahnen ist grundsätzlich biegsam, damit Leiterbahnenden zwecks Kontaktierung in eine gewünschte Richtung gebogen werden können. Üblicherweise bestehen die Leiterbahnen aus Metall wie zum Beispiel Kupfer oder Stahl und sind insbesondere 0,1 mm bis 1 mm dick. Auch die Leiterbahnen sind üblicherweise selbstragend.
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An die elektrischen Anschlüsse von solchen Leiterbahnen werden elektrische Komponenten wie zum Beispiel Schalter, Detektoren oder Elektromotoren angeschlossen. Derartige elektrische Komponenten finden sich beispielsweise in einem Schloss insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Ein Schloss für ein Kraftfahrzeug im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst grundsätzlich eine Drehfalle und wenigstens eine Sperrklinke, mit der eine Drehung der Drehfalle in Offnungsrichtung blockiert werden kann.
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Für eine Herstellung werden beispielsweise zunächst Leiterbahnen aus einem Blech herausgestanzt und erforderlichenfalls durch Biegen beispielsweise für das Bereitstellen von Kontaktfahnen und/ oder Bohren ergänzend vorbereitet. Die so vorbereiteten Leiterbahnen, die noch verbindende Stege aufweisen können, werden in ein Gehäuse des Elektrokomponententrägers eingelegt. Anschließend wird isolierendes Material in einem ersten Schritt zwecks Fixierung der Leiterbahnen in das Gehäuse hineingespritzt. Dieser Schritt wird Vorverspritzen genannt. Dann werden verbindende Stege - soweit vorhanden - zwischen den Leiterbahnen getrennt. Abschließend wird das Gehäuse durch Spritzen von isolierendem Material in vorgesehener Weise ausgefüllt, um die Leiterbahnen vor nachteilhaften äußeren Einflüssen zu schützen.
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Kontaktfahnen stehen üblicherweise aus dem isolierenden Material hervor, um mit Bauteilen wie z.B. einem Schalter verbunden zu werden. Die vorstehenden Kontaktfahnen bilden die elektrischen Anschlüsse des Elektrokomponententrägers.
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Soll nun der Elektrokomponententräger mit einem elektrischen Bauteil verbunden werden, so wird das Bauteil an dafür vorgesehener Stelle eingesetzt und dessen elektrische Kontakte mit den zugehörigen elektrischen Kontaktfahnen insbesondere verlötet.
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Da die Leiterbahnen zunächst ausgestanzt werden, um anschließend Leiterbahnenden u. a. nach oben für die Bereitstellung von Kontaktfahnen zu biegen, wird Blechmaterial benötigt, welches nur dazu dient, hochgebogene Enden aus diesem Material ausstanzen zu können. Der herausstehende Teil von Kontaktfahnen wird nicht durch isolierendes Material vor Umwelteinflüssen geschützt.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2005 049 975 A1 ist ein Elektrokomponententräger bekannt, der aus Weißblech gestanzte Leiterbahnen umfasst, welche mit einem Basiselement verbunden sind. Leiterbahnenden stellen von außen zugängliche elektrische Kontakte dar. Mit diesen können elektrische Kontakte von elektrischen Komponenten verbunden werden.
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Wie der Druckschrift
DE 10 2005 049 975 A1 zu entnehmen ist, sind die Anforderungen an einen Elektrokomponententräger bei einer Verwendung in einem Kraftfahrzeug sehr hoch. Solche Elektrokomponententräger sind im Fall eines Kraftfahrzeugs problematischen Umgebungsbedingungen insbesondere in Bezug auf Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Verschmutzung sowie mechanischen Stößen und Vibrationen ausgesetzt.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2011 082 140 A1 ist bekannt, Leiterbahnen in ein elektrisch isolierendes Material einzubetten. Die Leiterbahnen sind mit Ausnahme von elektrischen Anschlüssen vollständig vom elektrisch isolierenden Material umgeben. Die elektrischen Anschlüsse sind von außen zugänglich, so dass diese mit elektrischen Kontakten von elektrischen Bauteilen bzw. Komponenten wie Schalter, Detektor, elektronisches Funkbauteil, integrierter Schaltkreis, elektronischer Chip, elektronische Steuereinrichtung oder Motor beispielsweise durch Löten elektrisch verbunden werden können. Die Leiterbahnen und elektrischen Anschlüsse sind verschiedene Bauteile, die also zunächst voneinander unabhängig sind und voneinander unabhängig hergestellt werden können.
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Aus der Druckschrift
DE 102 04 355 A1 geht ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug hervor. Die elektrischen Verbindungen zwischen Bauelementen werden durch ein einlagiges Stanzgitter bereitgestellt. In dem Stanzgitter sind Aufnahmen für Kontaktstifte von Bauelementen ausgebildet. Bauelemente werden über ihre Kontaktstifte reibschlüssig in den Aufnahmen gehalten und elektrisch kontaktiert.
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Aus den Druckschriften
DE 100 47 153 B4 ,
EP 2 609 653 B1 ,
DE 195 35 490 A1 und
DE 202 14 126 U1 sind Elektrokomponententräger mit einem Basisteil und darin befindlichen Leiterbahnen bekannt, wobei zumindest ein elektrischer Kontaktstift für ein elektrisches Verbinden einer Leiterbahn mit einem elektrischen Bauteil vorhanden ist. Im eingesetzten Zustand der Kontaktstift durch eine Ausnehmung bzw. Öffnung im Basisteil hindurchführt.
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Soweit nachfolgend nichts anders angegeben, können die vorgenannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination mit dem Gegenstand der nachfolgend beschriebenen Erfindung beliebig kombiniert werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Elektrokomponententräger weiter zu entwickeln.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Elektrokomponententräger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird durch einen Elektrokomponententräger mit einem Basisteil und darin befindlichen Leiterbahnen gelöst, wobei zumindest ein elektrischer Kontaktstift für ein elektrisches Verbinden einer Leiterbahn mit einem elektrischen Bauteil vorhanden ist. Im eingesetzten Zustand führt der Kontaktstift durch eine Ausnehmung bzw. Öffnung im Basisteil hindurch. Die Öffnung weist zumindest bereichsweise bzw. abschnittsweise einen kleineren Durchmesser als der daran im eingesetzten Zustand angrenzende Bereich des Kontaktstifts auf. Erfindungsgemäß gibt es im nicht eingesetzten Zustand des Kontaktstiftes eine Schicht des Basisteils, welche die Öffnung von dem Abschnitt einer Leiterbahn trennt, der im eingesetzten Zustand des Kontaktstiftes kontaktiert wird. Dadurch wird der zu kontaktierende Leiterbahnabschnitt weiter verbessert vor nachteilhaften äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit geschützt.
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Wird der Kontaktstift für ein elektrisches Verbinden einer Leiterbahn mit einem elektrischen Bauteil eingesetzt, so wird der aus einem elektrisch leitenden Material bestehende Kontaktstift in die Öffnung hinein bewegt. Die Öffnung führt in Richtung eines vorzugsweise verbreiterten Abschnitts einer Leiterbahn, welcher sich im Basisteil befindet. Der Kontaktstift wird dann durch die Öffnung hindurch in Richtung dieses Abschnitts der Leiterbahn bewegt, so zum Beispiel gesteckt oder geschraubt, bis der Kontaktstift elektrisch mit diesem vorzugsweise verbreiterten Abschnitt der Leiterbahn verbunden ist. In der Regel wird das Ende, welches in Richtung des genannten Leiterbahnabschnitts bewegt worden ist, in diesen Abschnitt der Leiterbahnen hinein geschraubt, hineingebohrt oder hineingestochen. Dieses Ende des Kontaktstiftes reicht anschließend vorzugsweise durch die Leiterbahn hindurch, um eine besonders zuverlässige Kontaktierung zu gewährleisten. Grundsätzlich befindet sich dieses Ende des Kontaktstiftes vollständig im Basisteil und wird daher wie der genannte Leiterbahnabschnitt vollständig vor äußeren Einflüssen geschützt.
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Da die Leiterbahnen vollständig durch das Basisteil eingehüllt sein können, nicht aber der Kontaktstift, bestehen die Leiterbahnen und Kontaktstift vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien. Das Material, aus dem der Kontaktstift besteht, ist daher vorzugsweise besser gegenüber Feuchtigkeit geschützt als das Material, aus dem die Leiterbahnen bestehen. So können die Leiterbahnen ganz oder überwiegend aus einem einfachen Stahl oder Weißblech bestehen. Der Kontaktstift kann aus einem besonders korrosionsbeständigen Material wie wie beispielsweise versilbertem Kupfer, einer Kupferlegierungen, einer versilberten Kupferlegierung oder vergütetem und versilbertem Stahl bestehen oder mit einer beständigeren Oberflächenbeschichtung versehen sein. Die Beschichtung kann auch aus einem edleren Metall bestehen oder die Beschichtung wird mit einer höheren Schichtdicke aufgetragen.
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Durch das Einsetzen verdrängt der Kontaktstift aufgrund seines entsprechenden größeren Durchmessers Material des Basisteils im Öffnungsbereich. Es entsteht so eine besonders dichte Verbindung zwischen dem verdrängten Material des Basisteils und dem Kontaktstift. Die dichte Verbindung trögt vorteilhaft zu einem Schutz des kontaktierten Leiterbahnabschnitts vor nachteilhaften äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit bei. Außerdem kann der Kontaktstift kraftschlüssig gehalten werden und zwar insbesondere dann, wenn das verdrängte Material sich elastisch verhält.
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Da der Kontaktstift Kontaktfahnen ersetzt, kann andernfalls ausgestanztes Material vorteilhaft eingespart werden, wenn die Leiterbahnen durch ein Stanzteil bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise verjüngt sich die Öffnung und/ oder der Kontaktstift zumindest bereichsweise bzw. abschnittsweise in Richtung des zu kontaktierenden Leiterbahnabschnitts. Dies erleichtert das Einsetzen des Kontaktstiftes in die Öffnung sowie das Bewegen des Kontaktstiftes in Richtung des zu kontaktierenden Leiterbahnabschnitts. Die Verjüngung verläuft vorzugsweise konisch, um das das Einsetzen des Kontaktstiftes in die Öffnung sowie das Bewegen des Kontaktstiftes in Richtung Leiterbahnabschnitt weiter zu erleichtern. Der Umfang der Öffnung verläuft insbesondere dann kreisrund.
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Auch der Kontaktstift weist einen damit korrespondierenden Umfang auf. Die genannten Umfänge können aber auch quadratisch, rechteckig, oval oder anders geformt sein.
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In einer Ausführungsform weist die Öffnung über ihre gesamte Länge bzw. Tiefe einen kleineren Durchmesser auf als der daran angrenzende Bereich des eingesetzten Kontaktstiftes. Der Kontaktstift kann so besonders zuverlässig gehalten werden. Insbesondere bei dieser Ausführungsform sind selbst dann keine zusätzlichen Befestigungsmaßnahmen für den Kontaktstift erforderlich, wenn der Kontaktstift nicht mittels Gewinde in das Basisteils hinein geschraubt worden ist.
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Die Öffnung ist in einer Ausgestaltung zumindest bereichsweise bzw. abschnittsweise zylinderförmig. Insbesondere gibt es eine erste und/ oder eine zweite Zylinderform, die vorteilhaft durch einen sich in Richtung zu kontaktierenden Leiterbahnabschnitt verjüngenden Bereich der Öffnung voneinander getrennt sind. Ein erster zylinderförmiger Bereich der Öffnung weist vorzugsweise einen größeren Durchmesser als das Ende des Kontaktstiftes auf, der für ein elektrisches Verbinden in diesen ersten zylinderförmigen Bereich hineingesteckt wird, um so das Einsetzen des elektrischen Kontaktstiftes zu erleichtern. Ein ebenfalls optional vorgesehener zweiter zylinderförmiger Bereich der Öffnung weist einen kleineren Durchmesser als der Bereich des Kontaktstiftes auf, der im eingesetzten Zustand für ein elektrisches Verbinden von diesem zweiten zylinderförmigen Bereich umhüllt wird. Der zweite zylinderförmige Bereich trögt daher vorteilhaft zur dichten Verbindung sowie zum Halt des Kontaktstiftes bei.
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Das Material des Elektrokomponententrägers, welches die Öffnung einhüllt, ist vorzugsweise elastisch. Die angestrebte dichte Verbindung nebst Halt bzw. Fixierung eines Kontaktstiftes werden dann besonders zuverlössig erhalten. Das elastische Material des Elektrokomponententrägers ist insbesondere in ein Gehäuse des Elektrokomponententrägers hinein gebracht, so zum Beispiel hineingespritzt worden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung besteht das Material des Elektrokomponententrägers, welches die Öffnung einhüllt, aus einem plastischen Material. Auch bei dieser Ausführungsform wird eine dichte Verbindung zwischen eingesetztem Kontaktstift und dem angrenzenden Material des Elektrokomponententrägers erzielt. Da das Material sich plastisch verhält, werden auch dann Beschädigungen durch das Einsetzen vorteilhaft vermieden.
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Das Material des Basisteils, in welchem sich Leiterbahnen befinden, besteht aus einem elektrisch nicht leitenden Material. Insbesondere handelt es sich bei diesem Material des Basisteils um einen Kunststoff oder mehrere Kunststoffe. Umfasst das Basisteil ein Gehäuse, dann besteht das Gehäuse vorzugsweise aus einem Hartkunststoff, um die Fertigung und Handhabung zu erleichtern. Insbesondere bei dieser Ausführungsform ist das Gehäuse selbsttragend.
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Der Kontaktstift kann ein Nagel oder eine Schraube sein. Eine Schraube sorgt vorteilhaft für eine sehr zuverlässige Verbindung und zwar gerade auch zwischen Kontaktstift und zu kontaktierender Leiterbahnabschnitt. Da die Schraube zusätzlich durch Material des Basisteils gehalten wird, ist diese Ausführungsform besonders gut auch für Einsätze in schwieriger Umgebung wie zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug geeignet, bei denen Vibrationen auftreten. Ein Nagel weist den Vorteil auf, dass dieser bereits fester Bestandteil der elektrischen Komponente sein kann, die mit ein oder mehreren Leiterbahnen verbunden werden soll. Eine Fertigung kann entsprechend schneller durchgeführt werden.
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Der Kontaktstift ist vorteilhaft durch einen elektrischen Kontakt eines elektrischen Bauteils hindurch geführt und liegt im verbundenen Zustand mit einem verbreiterten Ende auf dem elektrischen Kontakt des elektrischen Bauteils auf. Insbesondere bei dieser Ausführungsform ist der Kontaktstift als Schraube ausgeführt. Bei dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, einen elektrischen Kontakt eines elektrischen Bauteils mit dem Kontaktstift anderweitig zu verbinden, so zum Beispiel zu verlöten.
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Das Ende des Kontaktstiftes, welches mit der Leiterbahn verbunden ist oder werden soll, läuft vorteilhaft spitz zu, um das elektrische Kontaktieren der Leiterbahn bzw. des dafür vorgesehenen Leiterbahnabschnitts zu erleichtern.
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Die Leiterbahnen befinden sich insbesondere vollständig im Basisteil, um besonders zuverlässig vor nachteilhaften äußeren Einflüssen geschützt zu sein. Die Leiterbahnen werden dann vollständig vom Material des Basisteils umhüllt, soweit Abschnitte der Leiterbahnen nicht durch Kontaktstifte kontaktiert worden sind.
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In der Regel gibt es wenigsten zwei Kontaktstifte nebst zwei zugehörigen Öffnungen, die zu zwei verschiedenen Leiterbahnen führen.
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Es zeigen
- 1: Elektrokomponententräger mit kontaktiertem Mikroschalter;
- 2: Schnitt durch Elektrokomponententräger;
- 3: Aufsicht auf Leiterbahnen des Elektrokomponententrägers;
- 4: Ausführungsform eines Kontaktstifts;
- 5: Ausführungsform einer Öffnung im Basisteil.
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In der 1 wird ein Elektrokomponententräger skizziert. Ausschnittsweise wird ein Basisteil 1 mit zwei Leiterbahnen 2 dargestellt. Die Leiterbahnen 2 befinden sich vollständig im Basisteil 1. Nicht sämtliche Bereiche des Basisteils 1 wurden dargestellt, um die aus einem Stanzteil hergestellten Leiterbahnen 2 sichtbar zu machen. Ein Kontaktstift 3 mit verbreitertem Kopf 10 (siehe auch 2) ist durch eine entsprechende Bohrung 6 eines elektrischen Kontakts 4 eines Mikroschalters 5 hindurch gesteckt, anschließend in eine in der 2 im Schnitt gezeigte Öffnung bzw. Ausnehmung 7 im Basisteil hineingesteckt und durch die in der 2 im Schnitt gezeigte Materialschicht 8 des Basisteils 1 hindurch geschraubt, geschlagen oder durchdrungen worden. Der Durchmesser der Öffnung 7 ist kleiner als der Durchmesser des Kontaktstiftes 3, zumindest soweit dieser von der Öffnung 7 eingehüllt wird. Über die gesamte Länge der Öffnung 7 liegt das Material des Basisteils 1 dann gepresst an dem angrenzenden Bereich des Kontaktstiftes 3 an, wodurch dieser zuverlässig gehalten wird. Auch die Materialschicht 8 liegt eng und dicht an dem Kontaktstift 3 an und sorgt besonders zuverlässig für einen Schutz vor nachteilhaften äußeren Einflüssen.
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Im Basisteil 1 ist eine Ausnehmung vorgesehen, die ein elektrisches Bauteil zum Beispiel einen Mikroschalter 5 wie dargestellt aufzunehmen und zu halten vermag und zwar vorzugsweise klemmend.
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Die 2 verdeutlicht, dass das Ende 9 des Kontaktstiftes 3, welches in die Leiterbahn 2 hineingeschlagen oder -gedrückt, -geschraubt, -geschoben worden ist oder werden soll, spitz zuläuft.
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Der in der 3 gezeigte Schnitt verdeutlicht, dass die Leiterbahnen 2 im Bereich 11 der Kontaktierung zum Beispiel rechteckig verbreitert sind, um eine Kontaktierung zu erleichtern.
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Ungenutzte Öffnungen 7 sind und bleiben zur jeweiligen Leiterbahn 2 hin vorteilhaft verschlossen. Es können dann problemlos eine Mehrzahl von Öffnungen 7 vorteilhaft bereitgestellt werden, auch wenn für verschiedene Anwendungen immer nur eine Teilmenge der Öffnungen 7 genutzt werden. Dies erleichtert die Herstellung.
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In der 4 wird eine weitere Ausführungsform eines Kontaktstifts 3 gezeigt, die typischerweise ein Kontaktstift 3 eines Elektromotors ist. Der Bereich mit dem spitz zulaufenden Ende 9 wird in ein Basisteil hinein bewegt, um schließlich mit einer Leiterbahn 2 im Basisteil 1 elektrisch verbunden zu werden. Dieser untere Bereich wird durch einen Flansch 12 von einem oberen Bereich 13 getrennt. Der Umfang des Flansches 12 verläuft in einer vorteilhaften Ausführungsform mehreckig, so zum Beispiel sechseckig. Diese eckige Form kann in eine korrespondierende eckige Ausnehmung eines Gehäuses einer elektrischen Komponente wie zum Beispiel eines Elektromotors eingesetzt und so durch Formschluss gehalten sein. Der obere Bereich 13 ist vorzugsweise flach mit rechteckigem Querschnitt ausgestaltet, um durch elektrische Klemmkontakte innerhalb der elektrischen Komponente flächig und klemmend gehalten zu werden. Die flächige Verbindung sorgt für eine gute elektrische Kontaktierung und für einen guten Halt.
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Der Flansch 12 kann zum einen als Anschlag dienen, um das Hineinbewegen des unteren Bereichs mit dem spitzen Ende 9 in das Basisteil hinein geeignet zu begrenzen. Der Flansch 12 kann in der elektrischen Komponente integriert sein, so dass der untere Bereich mit dem spitzen Ende 9 beispielsweise durch ein Gehäuse der elektrischen Komponente hindurchgeführt ist. Der in der 4 gezeigte elektrische Kontaktstift 3 ist dann fest mit der elektrischen Komponente verbunden.
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Der untere Bereich mit dem spitzen Ende 9 weist vorzugsweise einen kreisförmigen oder quadratischen Querschnitt auf.
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In der 5 wird eine weitere Ausführungsform im Schnitt sowie ausschnittsweise gezeigt. Das Basisteil umfasst in dieser alternativen Ausführungsform ein aus Kunststoff bestehendes Gehäuse 1 b, in welches eine elastische Masse 1 a hineingespritzt worden ist, um so in das Gehäuse eingelegte Leiterbahnen vollständig zu umhüllen. Zu beachten bleibt hierbei, dass es sich um ein mehrstufiges Verfahren handelt, bei dem in mehreren Verfahrensschritten ein Elektrokomponententräger aufgebaut wird.
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Das Verfahren stellt somit eine Alternative dar zu den bekannten Verfahren für die Herstellung eines Elektrokomponententrägers nach denen der erfindungsgemäße Elektrokomponententräger herstellbar ist. Als Kunststoff kommen die bekannten thermoplastischen Kunststoffe in harter und elastischer, Ein - oder Mehrkomponentenspritztechnik, Form zum Einsatz.
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Eine von außen in das elastische Material 1 a in Richtung Leiterbahnabschnitt 11 führende Öffnung umfasst einen ersten zylinderförmigen Abschnitt 7a, einen sich daran anschließenden, sich in Richtung verbreiterten Leiterbahnabschnitt 11 verjüngenden, konisch zulaufenden Abschnitt 7b sowie einen zweiten zylinderförmigen Abschnitt 7c. Der erste Abschnitt 7a weist einen größeren Durchmesser als der Durchmesser des Abschnitts des Kontaktstiftes 3 auf, der in die Öffnung 7a, 7b, 7c hineingesteckt wird. Der zweite zylinderförmige Abschnitt 7c weist einen kleineren Durchmesser als der Kontaktstift 3 auf, soweit dieser sich im eingesetzten Zustand in der Öffnung befindet und von dieser umhüllt ist.
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Das Material, aus dem das Gehäuse 1 b besteht, kann mit dem Material, welches die in das Gehäuse eingelegten Leiterbahnen nach außen hin abschirmt, identisch sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Basisteil
- 1a
- elastische Masse
- 1b
- Gehäuse
- 2
- Leiterbahn
- 3
- Kontaktstift
- 4
- elektrischer Kontakt eines Mikroschalters
- 5
- Mikroschalter
- 6
- Bohrung im elektrischen Kontakt des Mikroschalters
- 7
- zur Leiterbahn hinführende Ausnehmung im Basisteil
- 7a
- zylinderförmiger Abschnitt
- 7b
- konischer Abschnitt
- 7c
- zylinderförmiger Abschnitt
- 8
- Materialschicht am Ende der Ausnehmung
- 9
- spitzes Ende des Kontaktstiftes
- 10
- verbreiterter Kopf
- 11
- verbreiterter Leiterbahnbereich für eine Kontaktierung
- 12
- Flansch
- 13
- oberer Bereich eines Kontaktstiftes
