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Die Erfindung betrifft einen Leiterplattenverbinder mit
- – mindestens einem Paar von elektrischen Kontakten, die jeweils einen Anschlussabschnitt zur Anbindung an eine jeweils zugeordnete Leiterplatte haben,
- – mindestens einem elektrisch leitenden Verbindungselement, das einander gegenüberliegende Steckkontaktabschnitte zur Steckkontaktierung eines jeweils zugeordneten elektrischen Kontaktes hat, und
- – einem Isolierstoffgehäuse, das zur Aufnahme des Verbindungselementes ausgebildet ist und das auf zwei einander gegenüberliegenden Endabschnitten jeweils einen Kontaktaufnahmeraum hat, der zur Aufnahme mindestens eines elektrischen Kontaktes ausgebildet ist.
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Derartige Leiterplattenverbinder werden genutzt, um eine lösbare elektrisch leitende Verbindung zwischen zwei benachbarten Leiterplatten herzustellen. Hierzu werden die elektrischen Kontakte jeweils am Randbereich einer zugeordneten Leiterplatte montiert und anschließend das elektrisch leitendes Verbindungselement in einander gegenüberliegende elektrische Kontakte eingesetzt bzw. auf diese elektrischen Kontakte aufgesetzt.
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Ein solcher Leiterplattenverbinder ist z. B. aus der
US 7,959,455 B1 bekannt. Zur Verbindung zweier Leiterplatten sind an sich gegenüberliegenden Randbereichen der Leiterplatte jeweils in Trägern befindliche gabelförmige SMD-Kontakte angeordnet (SMD = Surface Mounted Device bzw. oberflächenmontierte Bauteile). Mittels eines Verbinders, der in einem Isolierstoffgehäuse entsprechende starre plattenförmige Messerkontakte aufnimmt, werden die Leiterplatten elektrisch miteinander verbunden. Das Isolierstoffgehäuse wird an dem Träger aufgerastet. Dabei tauchen die Messerkontakte in die gabelförmigen SMD-Konakte ein. Das Gehäuse ist starr und kann keine Toleranzen oder Lageänderungen ausgleichen.
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DE 10 2011 103 738 A1 offenbart einen Kupplungsverbinder für Federklemmverbinder, die mittels SMD-Technik auf Leiterplatten aufgebracht werden und zum Anklemmen von elektrischen Leitern vorgesehen sind. Der Kupplungsverbinder nutzt die Klemmstellen, die an sich zum Anklemmen der elektrischen Leiter vorgesehen sind und wird über die Leitereinführungsöffnung eingeführt. Damit ist ein Längenausgleich in Längserstreckungsrichtung der Kupplungsverbinder möglich. Im Übrigen wird die Lage der Kupplungsverbinder und damit der Leiterplatten zueinander durch die Leitereinführungsöffnung vorgegeben.
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Eine hiermit vergleichbare Ausführungsform ist in der
DE 20 2012 003 539 U1 gezeigt. Zur Verbindung zweier Leiterplatten sind auf den Leiterplatten randseitig jeweils stiftförmige Kontakte aufgelötet. Senkrecht von der Leiterplatte abstehende Stifte werden über ein isolierendes Verbindungselement mit korrespondierend zu den Stiften vorgesehenen Öffnungen verbunden. Das Verbindungselement wird hierbei auf die Stifte aufgesteckt. Innerhalb des Verbindungselementes ist jeweils ein elektrisch leitendes Kontaktstück eingebettet, das jeweils zwei einander gegenüberliegende Stifte bzw. Stiftöffnung miteinander verbindet.
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Weiterhin ist zur Verbindung von Leiterplatten bekannt, eine Art Steckverbinder mit Federkontakten auf den Rand einer Leiterplatte aufzuschieben und dort direkt mit einer Leiterbahn zu kontaktieren. Solche Ausführungsformen sind in
EP 2 151 019 B1 und
DE 10 2009 047 556 A1 gezeigt.
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Weiterhin sind z. B. aus der
DE 20 2011 110 441 U1 ,
EP 2 209 165 und
DE 20 2011 101 663 U1 Aufsetzverbinder bekannt, die nach dem Aufsetzen auf zwei benachbarte Leiterplatten mit diesen mittels Verbindungselementen fest verbunden werden. Kontaktelemente der Aufsetzverbinder kontaktieren dabei jeweils eine Kontaktfläche oder Leiterbahn auf der Oberfläche der Leiterplatte.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Leiterplattenverbinder zu schaffen, der eine Beweglichkeit der Leiterplatten relativ zueinander innerhalb eines vertretbaren Toleranzbereichs zulässt ohne, dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Leiterplatten beeinträchtigt wird, wobei der Leiterplattenverbinder möglichst einfach aufgebaut und möglichst schnell und einfach mit den Leiterplatten verbindbar sein soll.
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Die Aufgabe wird mit dem Leiterplattenverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Leiterplattenverbinder in einem Toleranzausgleichsabschnitt zwischen den einander gegenüberliegenden Kontaktaufnahmenräumen quer zu der durch die von einem der einander gegenüberliegenden Kontaktaufnahmeräume zum gegenüberliegenden Kontaktaufnahmeraum definierte Längserstreckungsrichtung des Leiterplattenverbinders beweglich ist.
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Während gattungsgemäße Leiterplattenverbinder bislang lediglich einen Toleranzausgleich in Längserstreckungsrichtung zwischen einander gegenüberliegenden Kontakten auf den zwei miteinander zu verbindenden Leiterplatten zulässt, wird nunmehr vorgeschlagen, dass der Leiterplattenverbinder quer zu der Längserstreckungsrichtung beweglich ausgestaltet ist. Es hat sich gezeigt, dass ein Toleranzausgleich in Längsrichtung nicht hinreichend ist. Vielmehr kann ein wesentlich zuverlässigerer und dabei sehr einfach zu handhabender und herzustellender Leiterplattenverbinder dadurch geschaffen werden, dass dieser in einem Toleranzausgleichsbereich zwischen zwei Kontaktaufnahmeräumen besonders ausgestaltet ist. In diesem Toleranzausgleich ist der Leiterplattenverbinder durch geeignete Maßnahmen, wie sie nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden, beweglich.
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Über die auch einem starren Isolierstoffgehäuse bzw. einem starren Verbindungselement immanente Querbeweglichkeit hinaus ist der Leiterplattenverbinder nicht nur die eine immanente Beweglichkeit an den Endabschnitten mit der Verbindung zu den elektrischen Kontakten beweglich, sondern im Toleranzausgleichsabschnitt zwischen diesen Kontakten beweglich ausgestaltet.
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Diese bewegliche Ausgestaltung kann durch eine geeignete Ausgestaltung des Isolierstoffgehäuses derart sein, dass das Isolierstoffgehäuse im Toleranzausgleichsabschnitt Ausschnitte hat, die sich quer zur Längserstreckungsrichtung erstrecken. Mit Hilfe dieser Ausschnitte gelingt es, das Isolierstoffgehäuse quer zur Längserstreckung beweglich auszugestalten.
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Denkbar ist, dass die gegenüberliegenden Endabschnitte des Isolierstoffgehäuses, die den jeweiligen Kontaktaufnahmeraum aufweisen, über mindestens einen mäanderförmigen Steg im Toleranzausgleichabschnitt miteinander verbunden sind. Durch mäanderförmige Stege gelingt es, das Isolierstoffgehäuse im Toleranzausgleichsbereich, d. h. zentralen Bereich zwischen den Endabschnitten beweglicher auszugestalten.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn sich der mindestens eine mäanderförmige Steg in mindestens einem Abschnitt quer zur Längserstreckungsrichtung sowie parallel und/oder lotrecht zu einer durch die Anschlussabschnitte der elektrischen Kontakte und durch die Öffnung des Kontaktaufnahmeraums, die den Boden des Kontaktaufnahmeraums gegenüberliegt, definierte Leiterplattenebene erstreckt. Solche mäanderförmigen Stege, die sich in eine Richtung quer zur Längserstreckungsrichtung und parallel zu der Leiterplattenebene erstrecken, erlauben eine Querbeweglichkeit quer zur Längserstreckungsrichtung sowie quer zur Leiterplattenebene und/oder parallel zur Leiterplattenebene.
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Denkbar ist aber auch, dass das Isolierstoffgehäuse im Toleranzausgleichsabschnitt aus einem anderen, flexiblem Material besteht, das integral mit einem steiferen Material an den einander gegenüberliegenden Endabschnitten, die den Kontaktaufnahmeraum bilden, geformt ist. Damit sind die Endabschnitte mit dem Kontaktaufnahmeraum starr ausgeführt, um fest an dem zugeordneten elektrischen Kontakt befestigt zu werden. Die Querbeweglichkeit der beiden Endabschnitte des Isolierstoffgehäuses und der zugeordneten elektrischen Kontakte zueinander in einem begrenzten Toleranzbereich wird dann durch den elastischen, zwischenliegenden Toleranzausgleichabschnitt gewährleistet. Ein solches Kunststoff-Isolierstoffgehäuse mit starrem und flexiblen Material kann im zwei Komponenten-Spritzgussverfahren einfach und preiswert hergestellt werden.
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Alternativ zur Flexibilität des Isolierstoffgehäuses oder auch zusätzlich hierzu ist es vorteilhaft, wenn das mindestens eine Verbindungselement im Toleranzausgleichsabschnitt quer zur Längserstreckungsrichtung elastisch oder plastisch beweglich ausgebildet ist. In der Regel sind solche Verbindungselemente als Stromschienenstäbe ausgestaltet und können durch mäanderförmige Stege bereits in Längserstreckungsrichtung des zugeordneten Isolierstoffgehäuses beweglich sein. Eine zusätzliche Querbeweglichkeit wird dann durch geeignete Maßnahmen, wie beispielsweise durch Einprägungen oder Einschnürungen mit reduzierter Materialdicke des Verbindungselementes erreicht. Alternativ oder zusätzlich wäre auch eine plastisch bewegliche Verbindung in gewissen Grenzen zulässig.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Verbindungselement im Toleranzausgleichabschnitt zwischen den einander gegenüberliegenden Steckkontaktabschnitten mäanderförmig ausgebildet ist. Die mäanderförmigen Bereiche sind vorteilhafterweise so, dass sie von einem sich parallel zur Leiterplattenebene erstreckenden und vom Steckkontaktabschnitt ausgehenden Abschnitt quer zur Leiterplattenebene heruntergeführt und dann wieder quer zur Leiterplattenebene im 180°-Winkel nach oben geführt, nochmals mit einem 180°-Winkel nach unten in Richtung Leiterplattenebene und anschließend in einem weiteren 180°-Winkel nach oben geführt und dann in einem weiteren 90°-Winkel in einem parallel zur Leiterplattenebene zum Steckkontaktabschnitt übergehenden Abschnitt geführt sind. Auf diese Weise hat ein solcher mäanderförmig ausgeführter Toleranzausgleichsabschnitt zwei U-förmig geformte und quer zur Längserstreckungsrichtung abragende elastische Federbögen. Die Mäanderform des Toleranzausgleichsabschnitts kann dabei z.B. durch Biegen oder Stanzen hergestellt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Isolierstoffgehäuse jeweils ein auf einem elektrischen Kontakt aufsteckbares Kontaktgehäuseteil und ein davon separates, die elektrisch leitenden Verbindungselemente tragendes Verbindergehäuseteil hat. Das Verbindergehäuseteil ist dann in eine jeweilige Öffnung der Kontaktgehäuseteile einsetzbar. Auf diese Weise ist das Isolierstoffgehäuse mehrteilig ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kontaktgehäuseteile Leitereinführungsöffnungen zum Einführen und Kontaktieren eines elektrischen Leiters mit einem zugeordneten elektrischen Kontakt, auf dem das Kontaktgehäuseteil aufsetzbar ist, aufweisen. Damit kann ein elektrischer Kontakt auf einer Leiterplatte mit Hilfe des Kontaktgehäuseteils über die Leitereinführungsöffnungen mit elektrischen Leitern kontaktiert werden. Wenn zwei nebeneinander angeordnete Leiterplatten miteinander verbunden werden sollen, kann dann anstelle der Nutzung der Leitereinführungsöffnungen der Leiterplattenverbinder mit den elektrisch leitenden Verbindungselementen, die in das Verbindergehäuseteil eingebaut sind, zur Leiterplattenverbindung genutzt werden.
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Damit kann der Leiterplattenverbinder auf sehr flexible Weise einerseits zum Anklemmen von elektrischen Leitern und andererseits zur Verbindung angrenzender Leiterplatten mit Hilfe des Verbindergehäuseteils und den darin eingebauten Platten elektrisch leitenden Verbindungselementen genutzt werden.
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Die Steckkontaktabschnitte sind vorzugsweise als Kontaktmesser, Kontaktgabeln, Stiftstecker oder Federbügel ausgebildet, um auf diese Weise einen Steckkontakt bereitzustellen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen.
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1 – Perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Leiterplattenverbinders;
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2 – Perspektivische Ansicht des Leiterplattenverbinders aus 1 ohne Verbindergehäuseteil;
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3 – Seitenansicht des Leiterplattenverbinders aus 2 in zwei verschiedenen Varianten a) und b);
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4 – Draufsicht auf den Leiterplattenverbinder aus 2;
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5 – Rückseitenansicht auf den Leiterplattenverbinder aus 2;
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6 – Ansicht eines Isolierstoffgehäuses mit darin eingesetzten elektrisch leitenden Verbindungselementen von der Unterseite;
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7 – Draufsicht auf das Isolierstoffgehäuse aus 6;
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8 – Perspektivische Ansicht auf das Isolierstoffgehäuse mit darin eingesetzten elektrisch leitenden Verbindungselementen von unten;
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9 – Perspektivische Ansicht des Isolierstoffgehäuses aus 6 bis 8 von oben;
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10 – Perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Leiterplattenverbinders;
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11 – Draufsicht und Seiten-Schnittansicht im Schnitt T-T durch den Leiterplattenverbinder aus 10;
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12 – Schnittansicht des Isolierstoffgehäuses des Leiterplattenverbinders aus 10 im 11 im Schnitt W-W gemäß Seitenschnittansicht.
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1 lässt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Leiterplattenverbinders 1 erkennen. Der Leiterplattenverbinder 1 ist vorgesehen, um zwei benachbart zueinander angeordnete Leiterplatten 2a, 2b elektrisch miteinander zu verbinden. Die Leiterplatten 2a, 2b tragen in an sich bekannter Weise elektrisch und/oder elektronische Bauelemente 3, die symbolisch skizziert sind. Diese Bauelemente 3 sind über nicht dargestellte Leiterbahnen zu Anschlussabschnitten 4 von elektrischen Kontakten (nicht sichtbar) geführt, so dass der elektrische Kontakt über den mindestens einen Anschlussabschnitt 4 an die Leiterplatte 2a, 2b und dessen Bauelemente 3 angebunden ist.
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Der Leiterplattenverbinder 1 der dargestellten Ausführungsform hat ein aus drei separaten Teilen bestehendes Isolierstoffgehäuse 5. Das Isolierstoffgehäuse 5 hat zwei Kontaktgehäuseteile 6a, 6b, die auf jeweils einen zugeordneten elektrischen Kontakt einer Leiterplatte 2a, 2b aufgesetzt sind. Die Kontaktgehäuseteile 6a, 6b haben auf ihrer Oberseite, die der jeweiligen Leiterplatte 2a, 2b gegenüberliegt, jeweils schlitzförmige Öffnungen, in die ein Verbindergehäuseteil 7 mit Fingern 8 an seinem freien Ende eintaucht. Die Finger 8 erstrecken sich in Längserstreckungsrichtung L. Die Längserstreckungsrichtung L ist dabei durch die Richtung des ersten Kontaktgehäuseteils 6a zum gegenüberliegenden Kontaktgehäuseteils 6b bzw. umgekehrt definiert. Das Isolierstoffgehäuse 5 stellt durch die beiden Kontaktgehäuseteile 6a, 6b und das Verbindergehäuseteil 7 beidseits jeweils einen Kontaktaufnahmeraum für jeden der elektrischen Kontakte auf den beiden nebeneinander angeordneten Leiterplatten 2a, 2b bereit, der den elektrischen Kontakt mindestens teilweise umschließt. Die Längserstreckungsrichtung L definiert sich somit auch als die Richtung von dem einen Kontaktaufnahmeraum zum gegenüberliegenden Kontaktaufnahmeraum.
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In dem Verbindergehäuseteil 7 sind nicht erkennbare elektrisch leitende Verbindungselemente eingebaut, die sich von einem Finger 8 zum jeweils gegenüberliegenden Finger 8 erstrecken. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Leiterplattenverbinder 1 zweipolig ausgeführt. Entsprechende einpolige, dreipolige, vierpolige, fünfpolige, sechspolige oder sonstige mehrpolige Varianten sind gleichermaßen denkbar.
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Deutlich wird weiterhin, dass der Leiterplattenverbinder 1 in einem Toleranzausgleichsbereich T zwischen den Fingern 8 bzw. den Kontaktgehäuseteilen 6a, 6b durch Ausschnitte bzw. mäanderförmige Stege 9 beweglich ausgestaltet ist.
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Dabei wird nicht nur eine Bewegung der einander gegenüberliegenden elektrischen Kontakte bzw. der zugehörigen fest darauf aufgesteckten Kontaktgehäuseteile 6a, 6b und der zugehörigen Leiterplatten 2a, 2b ermöglicht. Vielmehr sind die Ausschnitte und Stege 9 so gestaltet, dass der Leiterplattenverbinder 1 in dem Toleranzausgleichsabschnitt T quer zu der Längserstreckungsrichtung L beweglich ist. Damit wird nicht nur eine Bewegung der Leiterplatten 2a, 2b relativ zueinander in X-Richtung, d. h. in Längserstreckungsrichtung L ermöglicht, sondern auch in Querrichtung hierzu, d. h. in Y-Richtung und in Z-Richtung sowie in alle Richtungen in der auf die Y- und Z-Richtung aufgespannten Ebene.
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2 lässt den Leiterplattenverbinder 1 aus 1 in der perspektivischen Ansicht ohne Verbindergehäuseteil 7 und ohne zweites Kontaktgehäuseteil 6b erkennen. In dieser Darstellung sind die elektrischen Kontakte 10 erkennbar, die in Oberflächemontagetechnik (SMD) ausgeführt sind und über ihre Anschlussabschnitte 4 mit der zugehörigen Leiterplatte 2a, 2b verlötet sind. Die elektrischen Kontakte 10 haben einen Leitereinführungstunnel 11, der durch einen beidseits von einem Kontaktboden 12 umgebogenen Blechabschnitt gebildet ist. Von diesem Leitereinführungstunnel 11 ragen in Leitereinsteckrichtung L einander gegenüberliegende Federarme 13 ab, die an ihrem freien Ende jeweils von dem Kontaktboden 12 wegweisende schräg gestellte Materiallappen 15 haben. Diese Materiallappen 15 bilden Führungen, um Steckkontaktabschnitte 14 an den freien Enden der elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 aufzunehmen. Auf diese Weise können die elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 beidseits einen Steckkontakt zu den zugeordneten elektrischen Kontakten 10 herzustellen.
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Ein solcher elektrischer Kontakt
10 ist beispielsweise aus
DE 10 2010 014 144 A1 bekannt. Ein elektrischer Leiter wird durch den ringförmig gebogenen, zumindest nahezu geschlossen ausgeführten Leitereinführungstunnel
11 eingeführt. Dabei wird das abisolierte Ende eines elektrischen Leiters (nicht dargestellt) zwischen den als Federarme
13 (Blattfedern) ausgebildeten Seitenwänden des kanalförmigen Kontaktrahmens aufgenommen. Die Federarme
13, die auch als Federzungen bezeichnet werden können, sind dabei aus einem flachen Metallteil herausgebogen, wobei die freien Enden der Federarme
13 eine Klemmkante bilden, um mit zwei gegenüberliegenden Klemmkanten der einander gegenüberliegenden Federarme
13 eine Klemmstelle für den elektrischen Leiter zu bilden.
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Frontseitig und rückseitig ist an dem Kontaktboden 12 jeweils ein Anschlussbereich 4 in Form eines Lötfußes angeordnet, der mit der zugeordneten Leiterplatte 2a, 2b verlötet wird.
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Somit ragt frontseitig von dem Leitereinführungstunnel 11 ein erster Anschlussabschnitt 4 und in Leitereinsteckrichtung am gegenüberliegenden Ende des Kontaktbodens 12 hinter den freien Enden der Federarme 13 ein weiterer Anschlussabschnitt 4 hervor.
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Deutlich wird, dass die beiden parallel angeordneten elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 jeweils im mittleren Toleranzausgleichsabschnitt T zwischen den einander gegenüberliegenden Steckkontaktabschnitten 14 mäanderförmig gebogen sind. Hierzu sind U-förmig geformte, z.B. durch Stanzen oder Biegen gefertigte, Abschnitte 17 vorgesehen, die sich im gesteckten Zustand wie dargestellt lotrecht zu der durch die Leiterplatten 2a, 2b aufgespannten Ebene erstrecken. Ausgehend von den Steckkontaktabschnitten 14 erstrecken sich die elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 somit zunächst einmal in einem 90°-Winkel nach unten in Richtung Leiterplattenebene, um sodann über einen 180°-Winkel einen U-förmig gebogenen ersten Abschnitt 17 zu bilden. Hieran schließt sich eine weitere 180°-Krümmung mit einem weiteren, sich wieder in Richtung Leiterplattenebene erstreckenden Abschnitt an, der sich über eine weitere 180°-Krümmung wieder von der Leiterplattenebene weg erstreckt. Hieran schließt sich nach einer 90°-Krümmung der in den gegenüberliegenden Steckkontaktabschnitt 14 übergehende Abschnitt an, der sich parallel zur Leiterplattenebene erstreckt.
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Damit werden zwei U-förmig gebogene federelastische Abschnitte gebildet, die eine Beweglichkeit der Verbindungselemente 16 nicht nur in Längserstreckungsrichtung L, d.h. in X-Richtung, sondern auch eine Beweglichkeit quer hierzu erlauben.
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Weiterhin ist aus 2 erkennbar, dass die Kontaktgehäuseteile 6a, 6b an der Frontseite, die benachbart zur gegenüberliegenden Leiterplatte 2b ist und an den Leitereinführungstunnel 11 im aufgesteckten Zustand auf einen elektrischen Kontakt 10 angrenzt, eine Leitereinführungsöffnung 18 zum Einführen eines elektrischen Leiters hat.
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3 zeigt eine Seitenansicht des Leiterplattenverbinders aus 2.
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Die Darstellung in 3a) lässt erkennen, dass das elektrisch leitende Verbindungselement 16 im Bereich der 90°- bzw. 180°-Biegungen eine reduzierte Dicke aufweist. Dies hat den Vorteil, dass der mechanische Widerstand verringert wird und der mäanderförmig gebogene Abschnitt 17 federelastischer ist, als im Vergleich zu einer in 3b) skizzierten Variante. Bei dieser Variante hat das elektrisch leitende Verbindungselement 16 im Bereich der mäanderförmig gebogenen Abschnitte 17 eine gleich bleibende Materialstärke.
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Weiterhin ist erkennbar, dass die Steckkontaktabschnitte 14 der elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 messerartig ausgestaltet sind und unter Federkraft der einander gegenüberliegenden Federarme 13 mit dem zugeordneten elektrischen Kontakt 10 elektrisch leitend kontaktieren. Dabei wird ein Steckkontakt gebildet, bei dem die Federarme 13 einen hinreichenden Kontaktdruck auf die messerartigen Steckkontaktabschnitte 14 ausüben.
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Alternativ hierzu sind andere Federkontakte und Ausführungsformen der elektrischen Kontakte 10 denkbar, beispielsweise die Steckkontaktabschnitte 14 bildenden Kontaktgabeln, die in einem Messerkontakt des elektrischen Kontakts 10 in Steckkontakt treten, oder Stiftstecker, Federbügel oder sonstige Steckkontakte.
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4 lässt eine Draufsicht auf die erste Ausführungsform des Leiterplattenverbinders erkennen.
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4a) zeigt die Darstellung des Leiterplattenverbinders 1, bei dem nur auf der linken Seite ein Kontaktgehäuseteil 6a aufgesetzt ist. Deutlich wird, dass sich zwei elektrisch leitende Verbindungselemente 16 parallel zueinander erstrecken. Erkennbar ist, dass die Verbindungselemente 16 jeweils mit ihren Steckkontaktabschnitten 14 in eine Öffnung 19 des Kontaktgehäuseteils 6a eintauchen, wobei die Öffnung 19 auf der Oberseite ist, die der Leiterplatte 2a, 2b gegenüberliegt.
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Erkennbar ist weiterhin, dass die Leitereinführungsöffnungen 18 der Kontaktgehäuseteile 6a, 6b im gesteckten Zustand der elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 verdeckt sind. Die elektrischen Kontakte 10 können zusammen mit dem Kontaktgehäuseteil 6a, 6b einerseits zum Anklemmen von elektrischen Leitern und andererseits in Verbindung mit den elektrisch leitenden Verbindungselementen 16 und einem diese ggf. umschließenden Isolierstoffgehäuse zur Kontaktierung zweier gegenüberliegender Leiterplatten 2a, 2b genutzt werden.
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Weiterhin ist aus 4a) erkennbar, dass die elektrischen Kontakte 10 jeweils zwei einander gegenüberliegende und aufeinander zu weisende Federarme 13 haben, die einen Steckkontakt mit einem zugeordneten Steckkontaktabschnitt 14 bilden.
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4b) zeigt die Ausführungsform des Leiterplattenverbinders 1 im vollständigen Montagezustand ohne Verbindergehäuseteil 7, bei dem beidseits jeweils ein Kontaktgehäuseteil 6a, 6b auf die zugeordneten elektrischen Kontakte der beiden Leiterplatten 2a, 2b aufgesetzt ist.
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5 lässt eine Rückseitenansicht des Leiterplattenverbinders 1 aus den 1 bis 4 erkennen. Deutlich wird, dass die Steckkontaktabschnitte 14 in Form von Messerkontakten zwischen die einander gegenüberliegenden Federarme 13 des zugeordneten elektrischen Kontaktes 10 eingeführt sind. Dabei ragen entgegengesetzt zur Steckrichtung S in Z-Richtung Materiallappen 15 nach oben, die nach außen von dem Steckkontaktabschnitt 14 weggebogen sind. Auf diese Weise wird ein Einführungstrichter für einen Steckkontaktabschnitt 14 bereitgestellt.
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6 lässt eine Draufsicht auf ein Verbindergehäuseteil 7 des dreiteiligen Isolierstoffgehäuses 5 von der Unterseite erkennen. Deutlich wird, dass die zwei parallelen elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 von unten in das Verbindergehäuseteil 7 eingesetzt sind.
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Erkennbar ist, dass das Verbindergehäuseteil 7 an den freien Enden jeweils die zugeordneten Steckkontaktabschnitte 14 umschließende Finger 8 hat. Bei der dargestellten zweipoligen Variante sind jeweils an beiden Enden zwei Finger 8 parallel zueinander vorgesehen. Diese gehen in dem Toleranzausgleichsabschnitt T in einen gemeinsamen Bereich über, wobei in dem Toleranzausgleichsabschnitt T eine Verbindung der einander gegenüberliegenden Hälften über Stege 9 vorgesehen ist. Diese Stege 9 werden durch Ausnehmungen im Verbindergehäuseteil 7 geschaffen, die sich quer zur Längserstreckungsrichtung L erstrecken. Diese Stege 9 sind durch eine U-förmige Schlaufe mäanderförmig ausgebildet. Eine der U-förmigen Schlaufen ist dabei an einer Außenseite und die andere im mittleren Bereich ausgebildet.
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Wie aus den perspektivischen Darstellungen, z.B. 1 und 9, gut erkennbar ist, kann der Toleranzausgleichsabschnitt T sozusagen „über Eck“ ausgebildet werden, d.h. er erstreckt sich über zwei im Winkel zueinander angeordnete Gehäuseseiten des Verbindergehäuseteils 7, sodass sowohl in einer Ansicht von oben (Draufsicht) als auch in seitlicher Ansicht Stege 9 erkennbar sind.Bei dieser Ausführungsform ist zusätzlich die oben beschriebene mäanderförmige Ausgestaltung der elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 vorgesehen.
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Auf diese Weise wird eine Beweglichkeit des Leiterplattenverbinders 1 quer zur Längserstreckungsrichtung L erreicht. Die Längserstreckungsrichtung L wird hierbei durch die Richtung zwischen den einander gegenüberliegenden Fingern 8 des Verbindergehäuseteils 7 definiert.
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7 lässt eine Draufsicht auf das Verbindergehäuseteil 7 aus 6 erkennen. Deutlich wird hierbei, dass das Verbindergehäuseteil 7 quer zur Längserstreckungsrichtung 11 verlaufende Ausschnitte 20 zur Bildung von mäanderförmigen Stegen 9 im mittleren Bereich zwischen den einander gegenüberliegenden Fingern 8 hat. Auf diese Weise sind die beiden Hälften des Verbindergehäuseteils 7 über die Stege 9 elastisch und quer zur Längserstreckungsrichtung L beweglich miteinander verbunden.
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8 lässt eine perspektivische Ansicht auf das Verbindergehäuseteil 7 von unten erkennen. Dabei wird deutlich, dass die elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 fest in das Verbindergehäuseteil 7 eingebaut sind, insbesondere sind die Steckkontaktabschnitte 14 form- und kraftschlüssig in den Fingern 8 aufgenommen. Dabei werden die mäanderförmigen Abschnitte 17 durch die mäanderförmigen Stege 9 und durch die restlichen Isolierstoffwände 21 abgedeckt. Auf diese Weise sind die elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 trotz der Ausschnitte 20 (Schlitze) berührungssicher im Verbindergehäuseteil 7 aufgenommen.
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9 lässt eine perspektivische Ansicht des Verbindergehäuseteils 7 in der Draufsicht erkennen. Hierbei wird deutlich, dass sich die einander gegenüberliegenden Finger 8 von einer durch die Oberseite des zentralen Ausgleichsabschnitts T aufgespannten Ebene in einem gebogenen Abschnitt nach unten erstrecken. Erkennbar sind außerdem an den Enden der Finger 8 angeordnete Rastmittel, die zur Verrastung mit den Kontaktgehäuseteilen 6a, 6b ausgebildet sind.
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10 lässt eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Leiterplattenverbinders 1 erkennen. Hierbei kann im Wesentlichen auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen werden. Der Leiterplattenverbinder 1 unterscheidet sich hierbei in der Ausgestaltung der elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 und des Isolierstoffgehäuses 5.
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Die elektrischen Kontakte (nicht sichtbar) auf den Leiterplatten 2a, 2b sind durch einen oben offenen Gehäuserahmen 22a, 22b aus einem Isolierstoffmaterial umgeben. In diesem Gehäuserahmen 22a, 22b ist das Isolierstoffgehäuse 5 des Leiterplattenverbinders 1 mit den darin eingebauten elektrisch leitenden Verbindungselementen eingesetzt. Das Isolierstoffgehäuse 5 ist hierbei einteilig ausgeführt, da die Gehäuserahmen 22a, 22b der elektrischen Kontakte an sich nichts Wesentliches zum Leiterplattenverbinder 1 beitragen. Sie dienen allerdings ggf. der mechanischen Fixierung des Isolierstoffgehäuses 5 an den jeweiligen Leiterplatten 2a, 2b an einer vorgegebenen Steckposition oder zumindest durch Verrastung mit dem zugeordneten Kontaktrahmen 22a, 22b zur Verrastung des Isolierstoffgehäuses 5 an der zugeordneten Leiterplatte 2a, 2b und dem darauf aufgebrachten elektrischen Kontakt, wobei das Isolierstoffgehäuse 5 dann in Längserstreckungsrichtung L beweglich gehalten sein kann.
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11 lässt in der Ansicht b) eine Draufsicht und in Ansicht a) eine Seiten-Schnittansicht im Schnitt T-T gemäß der Draufsicht erkennen.
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Deutlich wird, dass die Steckkontaktabschnitte 14 der elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 in diesem Ausführungsbeispiel als Gabelkontakte ausgestaltet sind. Diese Gabelkontakte 14 greifen in einander gegenüberliegenden Seitenrillen aufweisende Messerkontakte 23 der elektrischen Kontakte 10 ein. Durch Positionierung der Gabelkontakte 14 an einer geeigneten Position auf einer Rille des zugeordneten Messerkontaktes 23 wird das elektrisch leitende Verbindungselement in Längserstreckungsrichtung L an einer definierten Position festgelegt. Durch die mäanderförmigen Abschnitte 9 im Toleranzausgleichsabschnitt T sind die Verbindungselemente 16 in Längserstreckungsrichtung L beweglich.
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Zusätzlich hierzu wird eine Beweglichkeit des Leiterplattenverbinders 1 quer zur Längserstreckungsrichtung L, d.h. in Y- und Z-Richtung durch geeignete Ausgestaltung des Isolierstoffgehäuses 5 und gegebenenfalls der Verbindungselemente 16 ermöglicht. Hierzu können die Verbindungselemente 16 zur Ausbildung eines elastisch beweglichen Toleranzausgleichsabschnitts T mindestens eine Einprägung oder Einschnürung mit reduzierter Materialdicke des Verbindungselementes quer zur Längserstreckungsrichtung L haben.
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Aus der Draufsicht gemäß 11b) wird deutlich, dass das Isolierstoffgehäuse 5 im Toleranzausgleichsabschnitt zwischen den einander gegenüberliegenden Kontakten 10 geeignete Ausschnitte 20 hat, die sich nicht nur in Längserstreckungsrichtung L, sondern auch quer hierzu erstrecken. Hierdurch wird das Isolierstoffgehäuse 5 im Toleranzausgleichsabschnitt T quer zur Längserstreckungsrichtung L beweglich ausgestaltet. Bei einer Bewegung der Leiterplatten 2a, 2b insbesondere in Y-Richtung kann das Isolierstoffgehäuse 5 somit eine solche Lageänderung ausgleichen. Eine Beweglichkeit in Z-Richtung kann in einer vorteilhaften Ausführungsform durch Schlitze in den Seitenwänden des Isolierstoffgehäuses 5 erreicht oder verbessert werden. Diese Schlitze können z.B. wie die in 12a dargestellten Ausschnitte 20 ausgebildet sein.
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Erkennbar ist aus 11a) weiterhin, dass das Isolierstoffgehäuse 5 an den einander gegenüberliegenden Endabschnitten jeweils einen Kontaktaufnahmeraum 24 zur Aufnahme eines zugeordneten elektrischen Kontaktes 10 bzw. einer Kontaktanordnung bestehend aus mehreren elektrischen Kontakten hat.
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Dieser Kontaktaufnahmeraum 24 kann dabei eine feste Verbindung z.B. durch toleranzarme Verrastung mit den elektrischen Kontakten 10 oder dem Kontaktrahmen 22 eingehen. Durch eine solche feste Verbindung werden Relativbewegungen zwischen dem Isolierstoffgehäuse 5 und den Kontakten 10 bzw. zwischen den Steckkontaktabschnitten 14 und Kontakten 10 weitgehend vermieden. Die zur Kompensation von Lagetoleranzen zwischen den Leiterplatten 2a, 2b erforderliche Verformung wird hingegen in dem Mittelbereich der Leiterplattenverbinder 1 konzentriert. Im Zusammenspiel mit der steifen Verbindung zwischen den auf den Leiterplatten 2a, 2b befindlichen elektrischen Kontakten und dem gegebenenfalls zugeordneten Kontaktgehäuseteilen 6a, 6b bzw. Kontaktrahmen 22a, 22b und dem Leiterplattenverbinder 1 kann eine konstante Lage der beiden elektrischen Kontakte 10 im Kontaktpunkt realisiert werden. Damit wird der Einfluss der zwangsläufig aus der Verformung zur Kompensation von Lagetoleranzen auftretenden Kräfte auf die Kontaktstelle selbst minimiert.
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Die elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 weisen durch die Möglichkeit der Längenausdehnung durch den mäanderförmigen Abschnitt 9 prinzipbedingt ein hohes Widerstandsmoment gegen eine Querverschiebung quer zur Längserstreckungsrichtung L auf. Daher ist das Isolierstoffgehäuse 5 im mittleren Bereich, d.h. im Toleranzausgleichsabschnitt T, derart gestaltet, dass es in dieser Ebene ein niedriges Widerstandsmoment besitzt. Aus 11b) ist erkennbar, dass die Endabschnitte mit den Kontaktaufnahmeräumen 24 von dieser geschwächten Gestaltung nicht betroffen sind, da sie eine möglichst robuste und toleranzarme Verbindung mit den auf der Leiterplatte 2a, 2b montierten elektrischen Kontakten 10 eingehen sollen. Aus 11b) ist zudem erkennbar, dass die elektrisch leitenden Verbindungselemente 16 im Toleranzausgleichsbereich T eine verringerte Breite gegenüber den Steckkontaktabschnitten 14 haben. Durch diese Breitenreduzierung wird das Widerstandsmoment in Querrichtung zur Längserstreckungsrichtung L der Verbindungselemente 16 selbst herabgesetzt.
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12 lässt eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform des Leiterplattenverbinders mit einer Kennzeichnung des Schnitts W-W sowie in 12a) den Schnitt durch das Isolierstoffgehäuse 5 im Schnitt W-W erkennen. Hierbei wird deutlich, dass das Isolierstoffgehäuse 5 im Toleranzausgleichsbereich T durch die sich beidseits in Längserstreckungsrichtung erstreckenden U-förmigen Ausschnitte 20 mit einem Freiraum im mittleren Bereich geschwächt und quer zur Längserstreckungsrichtung L beweglich ist. Für jedes Verbindungselement 16 erstrecken sich beidseits eines darunter liegenden Verbindungselementes 16 jeweils zwei parallele Ausnehmungen 20 in Längserstreckungsrichtung L, die im zentralen Bereich in eine gemeinsame Öffnung übergehen. Die zwei jeweils parallelen Ausschnitte 20 werden durch eine Zunge 25 aus Isolierstoffmaterial voneinander getrennt, wobei diese Zunge 25 jeweils oberhalb des darunter liegenden Verbindungselementes 16 liegt.
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Erkennbar ist weiterhin aus der Schnittdarstellung W-W, dass die Endabschnitte mit den Kontaktaufnahmeräumen 24 sehr steif ausgeführt und jedenfalls nicht quer zur Längserstreckungsrichtung L und auch nicht in Längserstreckungsrichtung L selbst beweglich sind.
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Deutlich wird weiterhin, dass das Isolierstoffgehäuse 5 bei der zweiten Ausführungsform des Leiterplattenverbinders 1 nicht in Längserstreckungsrichtung L beweglich ist und insofern in Längserstreckungsrichtung L beweglich in den Kontaktrahmen 22a, 22b aufgenommen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7959455 B1 [0003]
- DE 102011103738 A1 [0004]
- DE 202012003539 U1 [0005]
- EP 2151019 B1 [0006]
- DE 102009047556 A1 [0006]
- DE 202011110441 U1 [0007]
- EP 2209165 [0007]
- DE 202011101663 U1 [0007]
- DE 102010014144 A1 [0041]
