DE102013204150A1

DE102013204150A1 - Modular electrical connector assembly for a control unit in a motor vehicle

Info

Publication number: DE102013204150A1
Application number: DE102013204150.0A
Authority: DE
Inventors: Guido Bernd Finnah; Hubert Hickl; Dieter Ludwig; Rainer Kaesser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2014-09-25
Also published as: WO2014139699A1; EP2973874B1; EP2973874A1

Abstract

Es wird eine modulare elektrische Steckerverbinderanordnung (2) für ein Steuergerät in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Die Steckerverbinderanordnung (2) weist einen Modulträger (4) und ein erstes und ein zweites Steckermodul (6, 8) auf. Jedes der Steckermodule (6, 8) weist jeweils einen Steckergehäusekragen (12, 14) auf, welche in einer Richtung weg von dem Modulträger (4) abragen und zur Aufnahme jeweils eines elektrischen Steckerverbinders ausgeformt sind. Sowohl das erste als auch das zweite Steckermodul (6, 8) weisen jeweils mehrere beispielsweise Pin-artige Kontaktelemente (18) auf, die in einem Kontaktbereich (19) innerhalb des jeweiligen Steckergehäusekragens (12, 14) angeordnet sind und zum Zusammenwirken mit komplementären Gegenkontaktelementen des jeweiligen elektrischen Steckerverbinders ausgeformt sind. Die Steckermodule (6, 8) sind mit dem Modulträger (4) jeweils in einem Befestigungsbereich (22) befestigt, der zwischen dem jeweiligen Steckergehäusekragen (12, 14) und dem jeweiligen Kontaktbereich (19) angeordnet ist, dass heißt, in Draufsicht innerhalb der durch den Steckergehäusekragen (12) vorgegebenen Außenkontur des Steckermoduls (6, 8) angeordnet ist. Aufgrund dieser innen liegenden Befestigungsverbindung zwischen Modulträger und Steckermodul können die einzelnen Steckermodule lateral sehr eng benachbart zueinander angeordnet werden. Eine Verbindung in dem Befestigungsbereich (22) kann beispielsweise stoffschlüssig durch Laserschweißen erzeugt werden.A modular electrical connector arrangement (2) for a control device in a motor vehicle is proposed. The plug connector arrangement (2) has a module carrier (4) and a first and a second plug module (6, 8). Each of the plug modules (6, 8) each has a plug housing collar (12, 14), which protrude in one direction away from the module carrier (4) and are each designed to accommodate an electrical plug connector. Both the first and the second connector module (6, 8) each have a plurality of, for example, pin-like contact elements (18), which are arranged in a contact area (19) within the respective connector housing collar (12, 14) and for interacting with complementary mating contact elements of the respective electrical connector are formed. The plug modules (6, 8) are each fastened to the module carrier (4) in a fastening area (22) which is arranged between the respective plug housing collar (12, 14) and the respective contact area (19), that is to say in a top view within the by the plug housing collar (12) predetermined outer contour of the plug module (6, 8) is arranged. Because of this internal fastening connection between the module carrier and the plug module, the individual plug modules can laterally be arranged very closely adjacent to one another. A connection in the fastening area (22) can be produced cohesively by laser welding, for example.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine modulare elektrische Steckerverbinderanordnung für ein Steuergerät in einem Kraftfahrzeug sowie ein hiermit ausgestattetes Steuergerät für ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a modular electrical plug connector assembly for a control unit in a motor vehicle and a control unit equipped therewith for a motor vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Heutige Kraftfahrzeuge bieten eine Vielzahl von Sicherheits-, Komfort- und Informationsfunktionen. Hierzu verfügen die Kraftfahrzeuge meist über diverse Aktuatoren und Sensoren. Ein Steuergerät in dem Kraftfahrzeug dient dazu, beispielsweise Signale von den Sensoren aufzunehmen und zu verarbeiten sowie Steuersignale an die Aktuatoren auszugeben. Mit einer Zunahme von Funktionen, die in einem Kraftfahrzeug angeboten werden sollen, steigen auch die Anforderungen an ein Steuergerät, das diese Funktionen kontrolliert. Insbesondere steigt auch eine Anzahl erforderlicher elektrischer Leitungen, mithilfe derer Daten und Signale zwischen dem Steuergerät und Sensoren beziehungsweise Aktuatoren ausgetauscht werden können. Heutige Steuergeräte weisen beispielsweise schon bis zu 200 elektrische Daten- und Signalleitungen auf. Häufig sind dabei mehrere Leitungen zu einem Kabelbaum zusammen gefasst, um beispielsweise Daten zwischen dem Steuergerät und einem eine Funktion bereit stellenden weiteren Gerät austauschen zu können.Today's motor vehicles offer a variety of safety, comfort and information functions. For this purpose, the motor vehicles usually have various actuators and sensors. A control device in the motor vehicle serves, for example, to receive and process signals from the sensors and to output control signals to the actuators. With an increase in functions to be offered in a motor vehicle, the demands on a control device that controls these functions also increase. In particular, a number of required electrical lines, by means of which data and signals between the control unit and sensors or actuators can be replaced, also increases. For example, today's control units already have up to 200 electrical data and signal lines. Frequently, multiple lines are combined to form a harness, for example, to exchange data between the controller and a function providing another device can.

Um beispielsweise das Steuergerät warten oder reparieren zu können, sind die Leitungen im Allgemeinen nicht fest mit dem Steuergerät verbunden, sondern über eine Steckerverbindung lösbar an dem Steuergerät angebracht. An dem Steuergerät sind hierzu eine Vielzahl von Kontaktelementen, beispielsweise in Form von Steckerpins oder Buchsen vorgesehen, die im Inneren des Steuergeräts mit entsprechenden Signal- und Datenleitungen hin zu beispielsweise Steuerkomponenten oder Datenverarbeitungskomponenten des Steuergeräts verdrahtet sind. Diese Kontaktelemente können mit komplementären Gegenkontaktelementen zusammenwirken, die in einem Steckerverbinder beispielsweise am Ende eines Kabelbaums vorgesehen sind. Der Steckerverbinder wird dabei in geeignete Aufnahmen an dem Steuergerät lösbar eingesteckt, um auf diese Weise eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Leitungen des Kabelbaums und den zugehörigen Kontaktelementen des Steuergeräts herzustellen.In order to be able to wait or repair the control unit, for example, the lines are generally not firmly connected to the control unit, but are detachably attached to the control unit via a plug connection. For this purpose, a multiplicity of contact elements, for example in the form of plug pins or sockets, which are wired inside the control unit with corresponding signal and data lines to, for example, control components or data processing components of the control unit, are provided on the control unit. These contact elements can cooperate with complementary mating contact elements, which are provided in a plug connector, for example at the end of a wiring harness. The plug connector is thereby releasably inserted into suitable receptacles on the control unit to produce in this way an electrically conductive connection between the lines of the wiring harness and the associated contact elements of the control unit.

Es wurde beobachtet, dass es bei Steuergeräten, die eine sehr große Anzahl von Kontaktelementen für beispielsweise bis zu 200 oder mehr elektrische Leitungen vorsehen, schwierig sein kann, die Kontaktelemente an dem Steuergerät mit einer ausreichenden Genauigkeit zu positionieren. Deswegen wurde beispielsweise in DE 10 2011 006 195 A1 vorgeschlagen, ein Steuergerät mit einer modularen elektrischen Steckerverbinderanordnung vorzusehen, bei der mehrere Steckermodule nebeneinander in einem Modulträger angeordnet sind. Jedes der Steckermodule kann dabei separat und mit hoher Präzision gefertigt werden. Insbesondere können zur Fertigung der Steckermodule Spritzgusstechnologien eingesetzt werden, die bei kleinen Baueinheiten zwar eine ausreichend hohe Präzision zulassen, die bei sehr großen Einheiten für Steckerverbinder mit beispielsweise 200 Kontaktelementen jedoch häufig mit einem Verzug und daraus resultierend einer unzureichenden Positionierungspräzision behaftet sind. Beim Zusammenbau der Steckerverbinderanordnung können dabei die verschiedenen Steckermodule in Bezug auf den Modulträger geeignet präzise festgelegt werden und erst dann mit dem Modulträger mechanisch verbunden werden.It has been observed that with controllers that provide a very large number of contact elements for, for example, up to 200 or more electrical lines, it may be difficult to position the contact elements on the controller with sufficient accuracy. That is why, for example, in DE 10 2011 006 195 A1 proposed to provide a control unit with a modular electrical plug connector assembly in which a plurality of plug modules are arranged side by side in a module carrier. Each of the plug modules can be manufactured separately and with high precision. In particular, for the production of the plug modules injection molding technologies can be used, which allow for small units, although a sufficiently high precision, which are however prone to very large units for plug connector with 200 contact elements, for example, with a delay and the resulting insufficient positioning precision. When assembling the plug connector assembly while the various connector modules can be set appropriately accurate with respect to the module carrier and only then mechanically connected to the module carrier.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausführungsformen der hierin vorgeschlagenen modularen elektrischen Steckerverbinderanordnung ermöglichen eine vorteilhafte Anordnung von mehreren Steckermodulen in einem Modulträger. Insbesondere wird eine platzsparende Anordnung von Steckermodulen an dem Modulträger ermöglicht.Embodiments of the modular electrical plug connector assembly proposed herein allow for an advantageous arrangement of multiple plug modules in a module carrier. In particular, a space-saving arrangement of plug modules on the module carrier is made possible.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine modulare elektrische Steckerverbinderanordnung für ein Steuergerät in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welche einen Modulträger und wenigstens ein erstes und ein zweites Steckermodul aufweist. Das erste und das zweite Steckermodul sind dabei nebeneinander, d.h. innerhalb einer gemeinsamen Ebene, an dem Modulträger angeordnet. Sowohl das erste als auch das zweite Steckermodul weist jeweils einen Steckergehäusekragen auf, der in einer Richtung weg von dem Modulträger abragt und zur Aufnahme jeweils eines elektrischen Steckerverbinders ausgeformt ist. Das erste und das zweite Steckermodul weisen ferner jeweils Kontaktelemente auf, die in einem Kontaktbereich innerhalb des jeweiligen Steckergehäusekragens angeordnet sind und welche zum Zusammenwirken mit komplementären Gegenkontaktelementen des jeweiligen elektrischen Steckerverbinders ausgeformt sind. Die Steckerverbinderanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Steckermodul und der zweite Steckermodul an dem Modulträger jeweils in einem Befestigungsbereich befestigt sind, wobei der Befestigungsbereich lateral zwischen dem jeweiligen Steckergehäusekragen und dem jeweiligen Kontaktbereich angeordnet ist. According to one aspect of the invention, a modular electrical plug connector assembly for a control device in a motor vehicle is proposed which has a module carrier and at least one first and one second plug module. The first and second connector modules are side by side, i. within a common plane, arranged on the module carrier. Both the first and the second plug module each have a plug housing collar, which protrudes in a direction away from the module carrier and is formed for receiving in each case an electrical plug connector. The first and the second plug module further each have contact elements which are arranged in a contact region within the respective plug housing collar and which are formed for cooperation with complementary mating contact elements of the respective electrical plug connector. The plug connector arrangement is characterized in that the first plug module and the second plug module are fastened to the module carrier in each case in a fastening region, wherein the fastening region is arranged laterally between the respective plug housing collar and the respective contact region.

Mit anderen Worten können Ideen zu der hierin vorgeschlagenen Steckerverbinderanordnung unter anderem als auf den im Folgenden beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden. Es wurde erkannt, dass in Steuergeräten, bei denen eine Vielzahl von Kontaktelementen vorzusehen ist, die jeweils von an das Steuergerät anzusteckenden Steckerverbindern kontaktiert werden sollen, eine erhöhte Präzision bei der Anordnung dieser Kontaktelemente dadurch erreicht werden kann, dass die Kontaktelemente nicht in einem einzigen Bauteil angeordnet werden, dessen Fertigung nur sehr schwierig innerhalb von engen Fertigungstoleranzen möglich ist. Stattdessen sollen die Kontaktelemente an mehreren separaten Steckermodulen vorgesehen werden, die dann an einem gemeinsamen Modulträger befestigt werden. Eine solche modulare elektrische Steckerverbinderanordnung soll dabei jedoch im Wesentlichen den gleichen physikalischen Anforderungen hinsichtlich beispielsweise Genauigkeit, Dichtigkeit und Festigkeit genügen, wie dies zum Beispiel bei herkömmlichen als kleines monolithisches Spritzgussteil bereit gestellten Steckerverbinderanordnungen der Fall war. Die Genauigkeitsanforderungen können dabei nötig sein, um eine einwandfreie Kontaktierung beispielsweise einer Leiterplatte zu gewährleisten. Dichtigkeitsanforderungen gegenüber Feuchtigkeit können aufgrund des Einsatzes der Steckerverbinderanordnung in einem Steuergerät im Motorraum eines Kraftfahrzeugs hoch sein. Auch Festigkeitsanforderungen beispielsweise zur Aufnahmen von axialen Steckkräften sowie ausreichende Stabilität gegenüber Schwingungsbelastungen, welche zum Beispiel aus der Masse eines Kabelbaumsteckers selbst sowie einer fortführenden Kabelschlaufe herrühren, können ebenfalls hoch angesetzt sein. Außerdem soll die modulare elektrische Steckerverbinderanordnung möglichst wenig Bauraum erfordern. In other words, ideas related to the plug connector assembly proposed herein may be based, inter alia, on the thoughts and findings described below be considered. It has been recognized that in control devices in which a plurality of contact elements is to be provided, each of which is to be contacted by the connector to be plugged into the control unit, an increased precision in the arrangement of these contact elements can be achieved in that the contact elements are not in a single component can be arranged, its production is very difficult within narrow manufacturing tolerances possible. Instead, the contact elements are to be provided on a plurality of separate connector modules, which are then attached to a common module carrier. However, such a modular electrical plug connector assembly is intended to meet substantially the same physical requirements in terms of, for example, accuracy, tightness, and strength as was the case, for example, with conventional plug connector assemblies provided as a small monolithic molded part. The accuracy requirements may be necessary to ensure proper contact, for example, a circuit board. Due to the use of the plug connector arrangement in a control unit in the engine compartment of a motor vehicle, sealing requirements with respect to moisture can be high. Also, strength requirements, for example, for receiving axial insertion forces and sufficient stability against vibration loads, which originate for example from the mass of a harness connector itself and a continuing cable loop, can also be set high. In addition, the modular electrical connector assembly should require as little space.

Es wurde erkannt, dass die Erfüllung dieser physikalischen Anforderungen insbesondere durch die Auslegung der Verbindung für eine Befestigung der Steckermodule an dem Modulträger stark beeinflusst sein können. Die Steckermodule sollten an dem Modulträger in einer Weise befestigt werden, in der die Steckermodule möglichst eng beieinander angeordnet werden können und bei der außerdem sowohl eine ausreichende mechanische Festigkeit als auch eine ausreichende Dichtigkeit der gesamten Steckerverbinderanordnung gewährleistet werden können. It has been recognized that meeting these physical requirements may be greatly affected, in particular, by the design of the connection for attachment of the connector modules to the module carrier. The plug modules should be attached to the module carrier in a manner in which the plug modules can be arranged as close as possible to each other and in which both a sufficient mechanical strength and a sufficient tightness of the entire plug connector assembly can be ensured.

Es wird daher vorgeschlagen, jedes der an dem Modulträger anzuordnenden Steckermodule in einem Befestigungsbereich an dem Modulträger zu befestigen, der sich lateral, d.h. in Draufsicht auf den Modulträger gesehen, innerhalb des Steckergehäusekragens des Steckermoduls befindet und dabei zwischen dem Steckergehäusekragen und dem die Kontaktelemente beherbergenden Kontaktbereich angeordnet ist. Mit anderen Worten sollen die Steckermodule vorzugsweise nicht in einem Bereich lateral außerhalb des Steckergehäusekragens, in den die Steckerverbinder eingesteckt werden können, an dem Modulträger befestigt werden, sondern innerhalb des Steckergehäusekragens, das heißt, in einem Bereich, in dem auch die Kontaktelemente aufgenommen sind und in den der zugehörige Steckerverbinder eingesteckt werden kann. Die Befestigung zwischen dem Steckermodul und dem Modulträger soll dabei in einem so genannten Befestigungsbereich ausgebildet sein, der sich vorzugsweise im Inneren des Steckergehäusekragens lateral direkt an diesen anschließt und der außerhalb des Kontaktbereichs mit den Kontaktelementen liegt. Ein solcher Zwischenbereich zwischen dem Kontaktbereich und dem Steckergehäusekragen ist aus mechanischen Festigkeitsgründen meist ohnehin erforderlich, so dass einerseits jedes einzelne Steckermodul nicht größer zu sein braucht als herkömmliche Steckermodule, andererseits die Steckermodule lateral sehr eng benachbart angeordnet werden können, da außerhalb des Steckergehäusekragens kein zusätzlicher Platzbedarf für eine Befestigung des Steckermoduls an dem Modulträger notwendig ist.It is therefore proposed to mount each of the plug modules to be arranged on the module carrier in a mounting region on the module carrier which extends laterally, i. seen in plan view of the module carrier, is located within the plug housing collar of the plug module and is arranged between the plug housing collar and the contact elements accommodating contact area. In other words, the plug modules are preferably not to be fastened to the module carrier in a region laterally outside the plug housing collar into which the plug connectors can be inserted, but inside the plug housing collar, that is, in a region in which the contact elements are also received in which the associated plug connector can be inserted. The attachment between the plug-in module and the module carrier is intended to be formed in a so-called attachment region, which preferably connects laterally directly to the interior of the plug housing collar and which lies outside the contact region with the contact elements. Such an intermediate region between the contact region and the plug housing collar is usually required anyway for mechanical strength reasons, so that on the one hand each plug module does not need to be larger than conventional plug modules, on the other hand, the plug modules can be arranged laterally very closely adjacent, as outside the Steckergehäuskragens no additional space is necessary for attachment of the connector module to the module carrier.

Vorzugsweise ist der Befestigungsbereich ringförmig geschlossen um den Kontaktbereich herum angeordnet. Hierdurch lässt sich einerseits eine hohe mechanische Festigkeit für das an dem Modulträger befestigte Steckermodul erreichen. Andererseits kann insbesondere mit einem solchen ringförmig geschlossenen Befestigungsbereich erreicht werden, dass das Steckermodul an den Modulträger fluiddicht befestigt werden kann, so dass beispielsweise ein Eindringen von Flüssigkeiten oder Schmutz durch die Steckerverbinderanordnung hindurch in das Steuergerät verhindert werden kann.The fastening region is preferably arranged in an annular manner around the contact region. On the one hand, this makes it possible to achieve high mechanical strength for the plug module fastened to the module carrier. On the other hand, it can be achieved in particular with such a ring-shaped closed fastening area that the plug module can be fastened to the module carrier in a fluid-tight manner, so that, for example, penetration of liquids or dirt through the plug connector arrangement into the control unit can be prevented.

Gemäß einer Ausführungsform kann eine Verbindung in dem Befestigungsbereich zwischen dem Steckermodul und dem Modulträger stoffschlüssig ausgebildet sein. Mit einer solchen stoffschlüssigen Verbindung kann eine hohe mechanische Festigkeit sowie eine gute Fluiddichtigkeit erreicht werden. Eine solche stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise erreicht werden, indem das Steckermodul an dem Modulträger beispielsweise mithilfe von Schweißverfahren befestigt wird, wobei der Modulträger und / oder das Steckermodul zumindest in dem Befestigungsbereich mit einem schweißbaren Material ausgebildet sein sollte. Beispielsweise sollte das Material in diesen Befestigungsbereichen mithilfe eines Lasers schweißbar sein. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, zumindest den Verbindungsbereich, vorzugsweise aber den gesamten Modulträger und / oder das gesamte Steckermodul, aus einem Kunststoffmaterial auszubilden, das beispielsweise in einem Spritzgussverfahren verarbeitet werden kann. Beispiele geeigneter Kunststoffmaterialien umfassen Polybutylenterephthalat, Polyamid, Polypropylen, Polyethylen, Liquid Cristal Polymer (LCP), und weitere Thermoplaste bzw. Compounds und Blends der selbigen.According to one embodiment, a connection in the attachment region between the plug module and the module carrier can be designed as a material fit. With such a cohesive connection, a high mechanical strength and good fluid tightness can be achieved. Such a cohesive connection can be achieved, for example, by fastening the plug-in module to the module carrier, for example by means of welding methods, wherein the module carrier and / or the plug-in module should be formed at least in the attachment region with a weldable material. For example, the material in these attachment areas should be weldable using a laser. In particular, it may be advantageous to form at least the connection region, but preferably the entire module carrier and / or the entire plug module, from a plastic material that can be processed, for example, in an injection molding process. Examples of suitable plastic materials include polybutylene terephthalate, polyamide, polypropylene, polyethylene, Liquid Cristal Polymer (LCP), and other thermoplastics or blends thereof.

Gemäß einer Ausführungsform kann in der Steckerverbinderanordnung neben dem Befestigungsbereich ein Spalt ausgebildet sein, dessen Querschnitt sich in einer Richtung weg von dem Befestigungsbereich vergrößert. Mithilfe eines solchen gezielt vorgesehenen Spaltes, der sich nach außen hin öffnet, kann unter anderem verhindert werden, dass es z.B. aufgrund von ungewollt eingetretener Feuchtigkeit zu übermäßigen mechanischen Kräften auf die Verbindung zwischen dem Steckermodul und dem Modulträger kommt, falls diese Feuchtigkeit beispielsweise bei tiefen Temperaturen einfriert. Der Spalt kann dabei beispielsweise im Querschnitt konisch ausgebildet sein, so dass etwaig eingedrungene Feuchtigkeit beim Einfrieren keine übermäßigen Kräfte auf den Befestigungsbereich ausüben kann, sondern stattdessen aus dem konischen Spalt herausgleiten kann. According to an embodiment, a gap may be formed in the male connector assembly adjacent to the attachment region, the cross-section of which increases in a direction away from the attachment region. With the help of such a specifically provided gap which opens to the outside, it can be prevented inter alia that due to unwanted moisture to excessive mechanical forces on the connection between the connector module and the module carrier, if this moisture, for example, at low temperatures freezes. The gap can be conically shaped, for example, in cross-section, so that any moisture that has penetrated during freezing can not exert excessive forces on the fastening area, but instead can slide out of the conical gap.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Steckermodul einen Kontaktbereich auf, der in mehrere Teilkontaktbereiche unterteilt ist, wobei die Teilkontaktbereiche durch Steckergehäuseteilkragen voneinander getrennt sind. Mit anderen Worten kann ein Steckermodul nicht nur einen einzigen zusammenhängenden Kontaktbereich aufweisen, sondern mehrere separate Teilkontaktbereiche, die jeder mehrere Kontaktelemente aufweisen. Jeder der Teilkontaktbereiche kann dabei von einem nach außen abragenden Kragen umgeben sein, wobei Teile dieses Kragen von dem nach außen abgrenzenden Steckergehäusekragen gebildet werden und andere Teile dieses Kragens von einem so genannten Steckergehäuseteilkragen gebildet werden, der benachbarte Teilkontaktbereiche voneinander trennt. Jeder der Teilkontaktbereiche kann dabei mit einem zugeordneten Steckerverbinder kontaktiert werden, wobei der Steckerverbinder in den den Teilkontaktbereich umgebenden Kragen eingeschoben werden kann. Das mit solchen Teilkontaktbereichen versehene Steckermodul kann dabei wie ein aus mehreren Teilsteckermodulen zusammengesetztes Gesamtmodul wirken. Der Befestigungsbereich kann dabei ringförmig geschlossen um jeden der Teilkontaktbereiche angeordnet sein. Alternativ kann der Befestigungsbereich außen um die Gesamtheit aller Teilkontaktbereiche herum angeordnet sein.According to one embodiment, the plug module has a contact region which is subdivided into a plurality of partial contact regions, wherein the partial contact regions are separated from one another by plug housing partial collars. In other words, a plug module may not only have a single contiguous contact area, but a plurality of separate part contact areas, each having a plurality of contact elements. Each of the partial contact areas may be surrounded by an outwardly projecting collar, wherein parts of this collar are formed by the outwardly delimiting plug housing collar and other parts of this collar are formed by a so-called plug housing part collar, the adjacent part contact areas separated from each other. Each of the partial contact areas can be contacted with an associated plug connector, wherein the plug connector can be inserted into the collar surrounding the partial contact region. The connector module provided with such partial contact regions can act like a total module composed of a plurality of partial connector modules. The fastening region can be arranged annularly closed around each of the partial contact regions. Alternatively, the attachment area may be arranged outside around the entirety of all partial contact areas.

Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin in Bezug auf verschiedene Ausführungsformen einer Steckerverbinderanordnung beschrieben sind. Ein Fachmann wird erkennen, dass die Merkmale in geeigneter Weise miteinander kombiniert oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen und gegebenenfalls Synergieeffekten gelangen zu können.It should be understood that possible features and advantages of the invention are described herein with respect to various embodiments of a plug connector assembly. A person skilled in the art will recognize that the features can be suitably combined or exchanged with one another in order to be able to arrive at further embodiments and, if appropriate, synergy effects.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Beschreibung noch die Zeichnungen als die Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen.Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which neither the description nor the drawings shall be construed as limiting the invention.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer modularen elektrischen Steckerverbinderanordnung. 1 shows a perspective view of a modular electrical plug connector assembly.

2 zeigt eine teilweise weggeschnittene Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen modularen elektrischen Steckerverbinderanordnung. 2 shows a partially cut away cross-sectional view of a modular electrical plug connector assembly according to the invention.

3 zeigt eine stark schematisierte Draufsicht auf ein Steckermodul für eine erfindungsgemäße modulare elektrische Steckerverbinderanordnung. 3 shows a highly schematic plan view of a plug module for a modular electrical plug connector assembly according to the invention.

4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen modularen elektrischen Steckerverbinderanordnung. 4 shows a perspective view of a modular electrical plug connector assembly according to the invention.

5 und 6 zeigen stark schematisierte Draufsichten von Steckermodulen mit mehreren Teilkontaktbereichen für eine erfindungsgemäße modulare elektrische Steckerverbinderanordnung. 5 and 6 show highly schematic plan views of connector modules with multiple sub-contact areas for a modular electrical connector assembly according to the invention.

7 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Steckerverbinderanordnung zur Veranschaulichung einer Fertigungsmöglichkeit. 7 shows a cross section through a plug connector assembly according to the invention to illustrate a manufacturing possibility.

8 zeigt einen Querschnitt eines Details eines Befestigungsbereichs einer erfindungsgemäßen Steckerverbinderanordnung. 8th shows a cross section of a detail of a mounting portion of a plug connector assembly according to the invention.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen veranschaulichen in den verschiedenen Zeichnungen gleiche oder gleich wirkende Merkmale.The figures are only schematic and not to scale. Like reference numerals in the various drawings illustrate the same or equivalent features.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer modularen elektrischen Steckerverbinderanordnung 2, die einen Modulträger 4 und mehrere Steckermodule 6, 8, 10 aufweist. Die Steckermodule 6, 8, 10 sind dabei in einer Längsrichtung x und/oder in einer Querrichtung y nebeneinander an dem Modulträger 4 angeordnet. Jedes der Steckermodule 6, 8, 10 weist einen Steckergehäusekragen 12, 14, 16 auf, welcher in einer Richtung (z) weg von dem Modulträger 4 abragt und jeweils einen Innenbereich 13, 15, 17 umgibt, der zur Aufnahme eines entsprechend komplementär ausgebildeten elektrischen Steckerverbinders ausgeformt ist. In dem Innenbereich 13, 15, 17 sind jeweils Kontaktelemente (in 1 nicht zu sehen), beispielsweise in Form von Pins, angeordnet, die mit komplementären Gegenkontaktelementen des Steckerverbinders zusammenwirken können und auf diese Weise eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen und den Gegenkontaktelementen erzeugen können. Jedes der Kontaktelemente kann dabei mit einer elektrischen Leitung 20 verbunden sein, die an ihrem anderen Ende beispielsweise mit einem auf einer Platine (nicht dargestellt) vorgesehenen Schaltkreis verbunden ist. 1 shows a perspective view of a modular electrical plug connector assembly 2 that a module carrier 4 and several connector modules 6 . 8th . 10 having. The plug modules 6 . 8th . 10 are in a longitudinal direction x and / or in a transverse direction y next to each other on the module carrier 4 arranged. Each of the connector modules 6 . 8th . 10 has a plug housing collar 12 . 14 . 16 which is in one direction (z) away from the module carrier 4 protrudes and an interior each 13 . 15 . 17 surrounds, which is formed for receiving a correspondingly complementary formed electrical connector plug. In the interior 13 . 15 . 17 are each contact elements (in 1 not to be seen), for example in the form of pins, arranged, which can cooperate with complementary mating contact elements of the male connector and in this way can produce an electrical connection between the contact elements and the mating contact elements. Each of the contact elements can thereby with an electrical line 20 be connected at its other end, for example, connected to a circuit board (not shown) provided circuit.

In 2 ist eine Querschnittsansicht des Modulträgers 4 mit zwei Steckermodulen 6, 8 dargestellt. Ein erstes Steckermodul 6 ist dabei in einem an dem Modulträger 4 befestigten Zustand dargestellt. Ein zweites Steckermodul 8 ist in einem Zustand dargestellt, bevor es in Pfeilrichtung an den Modulträger angepresst und an diesem befestigt wird. 3 zeigt stark schematisiert eine Draufsicht auf das Steckermodul 6. Der Steckergehäusekragen 12 umgibt einen Innenbereich 13 des Steckermoduls 6. In einem Teilbereich dieses Innenbereichs 13 sind stiftartige Kontaktelemente 18 angeordnet, die von der Ebene des Modulträgers 4 nach außen abragen. Dieser Teilbereich wird als Kontaktbereich 19 bezeichnet. Die Kontaktelemente 18 reichen dabei durch einen Boden 24 des Steckermoduls 6 hindurch. Der Boden 24 und der von diesem Boden 24 nach außen abragende Steckergehäusekragen 12 können dabei als einstückiges Spritzbauteil gefertigt werden.In 2 is a cross-sectional view of the module carrier 4 with two connector modules 6 . 8th shown. A first connector module 6 is in one on the module carrier 4 shown attached state. A second connector module 8th is shown in a state before it is pressed in the arrow direction to the module carrier and secured thereto. 3 shows a highly schematic top view of the connector module 6 , The plug housing collar 12 surrounds an interior area 13 of the connector module 6 , In a section of this interior 13 are pin-like contact elements 18 arranged by the level of the module carrier 4 protrude to the outside. This subarea is called the contact area 19 designated. The contact elements 18 pass through a floor 24 of the connector module 6 therethrough. The floor 24 and the one from this ground 24 outwardly projecting plug housing collar 12 can be manufactured as a one-piece injection-molded component.

Um das Steckermodul 6 an dem Modulträger 4 anzubringen, wird dieses in einem Befestigungsbereich 22 an dem Modulträger 4 befestigt. Der Befestigungsbereich 22 befindet sich dabei einerseits lateral innerhalb des Steckergehäusekragens 12 und andererseits aber außerhalb des Kontaktbereichs 19, wie in 3 in der Draufsicht gut zu erkennen. Der Befestigungsbereich 22 kann dabei den Kontaktbereich 19 ringförmig umschließen. Beispielsweise kann der Boden 24 des Steckermoduls 6 im Befestigungsbereich 22 mit dem Modulträger 4 stoffschlüssig verbunden werden, beispielsweise durch Schweißtechniken wie Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Spiegelschweißen, Heißgasschweißen oder durch Verkleben. Alternativ kann eine Befestigung auch durch Verklipsen oder Verschrauben bewirkt werden. Insbesondere das Laserverschweißen des Steckermoduls 6 mit dem Modulträger 4 stellt eine großindustriell gut durchführbare Möglichkeit dar, um das Steckermodul 6 zuverlässig mit dem Modulträger 4 zu verbinden.To the connector module 6 on the module carrier 4 This will be in a mounting area 22 on the module carrier 4 attached. The attachment area 22 is located on the one hand laterally within the Steckergehäuskragens 12 and on the other hand outside the contact area 19 , as in 3 clearly visible in the plan view. The attachment area 22 can be the contact area 19 enclose annular. For example, the floor can 24 of the connector module 6 in the attachment area 22 with the module carrier 4 cohesively connected, for example, by welding techniques such as laser welding, ultrasonic welding, mirror welding, hot gas welding or by gluing. Alternatively, an attachment can also be effected by clipping or screwing. In particular, the laser welding of the connector module 6 with the module carrier 4 represents a great industrially feasible way to the connector module 6 Reliable with the module carrier 4 connect to.

4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer modularen elektrischen Steckerverbinderanordnung 2, bei der jedes Steckermodul 6, 8, 10 zwei Teilkontaktbereiche 26, 27, 28, 29, 30, 31 aufweist. Jeder der Teilkontaktbereiche 26, 27, 28, 29, 30, 31 kann dabei eine andere Konfiguration von darin aufgenommenen Pin-artigen Kontaktelementen 18 aufweisen, so dass er mit komplementären Gegenkontaktelementen von individualisierten Steckerverbindern zusammenwirken kann, um beispielsweise Daten- und Signalleitungen von einem Steuergerät hin zu einem zu steuernden Gerät ausbilden zu können. Dabei gehören beispielsweise zwei benachbarte Teilkontaktbereiche, 26, 27 zu einem gemeinsamen Steckermodul 6 und sind einerseits außen von einem Steckergehäusekragen 12 umgeben und andererseits untereinander durch einen Steckergehäuseteilkragen 12a getrennt. 4 shows a perspective view of one embodiment of a modular electrical connector assembly 2 in which each plug module 6 . 8th . 10 two partial contact areas 26 . 27 . 28 . 29 . 30 . 31 having. Each of the partial contact areas 26 . 27 . 28 . 29 . 30 . 31 may be another configuration of pin-like contact elements received therein 18 have, so that it can interact with complementary mating contact elements of individualized connector connectors, for example, to be able to form data and signal lines from a controller to a device to be controlled. These include, for example, two adjacent partial contact areas, 26 . 27 to a common connector module 6 and are on the one hand outside of a plug housing collar 12 surrounded and on the other hand by a plug housing part collar 12a separated.

In 5 ist stark schematisiert eine Draufsicht auf ein Steckermodul 6 mit zwei separaten Teilkontaktbereichen 26, 27 dargestellt. Das gesamte Steckermodul 6 kann dabei an dem Modulträger 4 mit separaten Befestigungsbereichen 22a, 22b befestigt sein, wobei jeder der Befestigungsbereiche 22a, 22b einen zugehörigen Teilkontaktbereich 26, 27 ringförmig umgeben kann und zwischen dem Steckergehäusekragen 12 beziehungsweise Steckergehäuseteilkragen 12a und dem jeweiligen Teilkontaktbereich 26, 27 angeordnet ist. In 5 is a highly schematic plan view of a connector module 6 with two separate partial contact areas 26 . 27 shown. The entire connector module 6 can do this on the module carrier 4 with separate mounting areas 22a . 22b be attached, with each of the attachment areas 22a . 22b an associated partial contact area 26 . 27 annularly and between the plug housing collar 12 or plug housing partial collar 12a and the respective partial contact area 26 . 27 is arranged.

In 6 ist eine alternative Ausführungsform eines Steckermoduls 6 mit 3 Teilkontaktbereichen 32, 33, 34 gezeigt. Die Teilkontaktbereiche 32, 33, 34 sind wiederum jeweils durch Steckergehäuseteilkragen 12a voneinander getrennt. Ein Befestigungsbereich 22 umschließt dabei alle 3 Teilkontaktbereiche 32, 33, 34 gemeinsam, bleibt dabei aber jeweils innerhalb des nach außen umgebenden Steckergehäusekragens 12.In 6 is an alternative embodiment of a connector module 6 with 3 partial contact areas 32 . 33 . 34 shown. The partial contact areas 32 . 33 . 34 in turn, are each by Steckergehäuseteilkragen 12a separated from each other. A mounting area 22 encloses all 3 partial contact areas 32 . 33 . 34 together, but in each case remains within the surrounding outside Steckergehäusungskragens 12 ,

Mithilfe von 7 soll eine Möglichkeit erklärt werden, wie ein Steckermodul 6 an einem Modulträger 4 befestigt werden kann. Im dargestellten Beispiel weist der Modulträger 4 einen hin zu dem Steckermodul 6 nach oben abragenden ringförmig umlaufenden Steg 36 auf. Zumindest dieser Steg 36 ist aus einem aufschmelzbaren Material ausgebildet. Vorzugsweise ist der gesamte Modulträger 4 mitsamt des Steges 36 einstückig und mit einem aufschmelzbaren Kunststoffmaterial ausgebildet.With the help of 7 a possibility should be explained, like a connector module 6 on a module carrier 4 can be attached. In the example shown, the module carrier 4 one to the connector module 6 upwardly projecting ring-shaped web 36 on. At least this jetty 36 is formed of a fusible material. Preferably, the entire module carrier 4 together with the footbridge 36 integral and formed with a fusible plastic material.

Um das Steckermodul 6 an dem Modulträger 4 zu befestigen, wird dieses mithilfe eines Stempels 38 mit einer axialen Kraft F_axial hin zu dem in einer Aufnahmeform (nicht dargestellt) aufgenommenen Modulträger 4 gepresst. In diesem kraftbeaufschlagten Zustand wird der Modulträger 4 mit dem Steckermodul 6 in dem Befestigungsbereich 22 entlang des Steges 36 mithilfe eines Laserstrahls 40 laserverschweißt. Der Laserstrahl 40 wird dabei von oben im Wesentlichen parallel zu dem Steckergehäusekragen 12 in einem Randbereich außerhalb des Kontaktbereichs 19 und den darin angeordneten Pin-artigen Kontaktelementen 18 eingestrahlt. Gegebenenfalls können die Kontaktelemente 18 auch erst in das Steckermodul 6 eingeführt werden, nachdem dieses mit dem Modulträger verschweißt wurde, um z.B. zu vermeiden, dass der Laserstrahl teilweise von den Kontaktelementen abgeschattet wird. Das Material des Steckermoduls 6 und die Eigenschaften des Laserstrahls 14 können dabei derart gewählt sein, dass der Laserstrahl 40 durch den Boden 24 des Steckermoduls 6 hindurch hin zu dem Modulträger 4 und insbesondere hin zu dem daran ausgebildeten Steg 36 gelangen kann und dann im Material dieses Steges 36 absorbiert und in Wärme umgewandelt werden kann. Hierdurch kann der Steg 36 aufgeschmolzen werden und beim anschließenden Erstarren für eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Steckermodul 6 und dem Modulträger 4 sorgen.To the connector module 6 on the module carrier 4 To fasten, this is done using a stamp 38 with an axial force F _axially toward the module carrier (not shown) received in a receiving mold 4 pressed. In this kraftbeaufschlagten state of the module carrier 4 with the plug module 6 in the attachment area 22 along the footbridge 36 using a laser beam 40 laser welded. The laser beam 40 will protrude from above substantially parallel to the plug housing 12 in a border area outside the contact area 19 and the pin-like contact elements arranged therein 18 irradiated. Optionally, the contact elements 18 also only in the plug module 6 after it has been welded to the module carrier For example, to avoid that the laser beam is partially shaded by the contact elements. The material of the connector module 6 and the properties of the laser beam 14 can be chosen such that the laser beam 40 through the ground 24 of the connector module 6 through to the module carrier 4 and in particular towards the web formed thereon 36 can reach and then in the material of this bridge 36 absorbed and converted into heat. This allows the bridge 36 be melted and the subsequent solidification for a cohesive connection between the connector module 6 and the module carrier 4 to care.

In 8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Befestigungsbereichs 22 zwischen einem Modulträger 4 und einem Steckermodul 6 einer erfindungsgemäßen Steckerverbinderanordnung dargestellt. Der Modulträger 4 weist dabei einen ringförmig umlaufenden Steg 36 auf, entlang dessen der Modulträger 4 mit dem Boden 24 des Steckermoduls 6 verschweißt werden kann. Seitlich angrenzend an den Steg 36 und den dadurch gebildeten Befestigungsbereich 22 befinden sich frei liegende Bereiche 42, in die beim Schweißen überschüssiges aufgeschmolzenes Material ausgetrieben werden kann. Lateral angrenzend an den Befestigungsbereich 22 befindet sich ein Spalt 44, dessen Querschnitt sich in eine Richtung weg von dem Befestigungsbereich 22 vergrößert. Aufgrund dieses sich nach außen hin öffnenden, im Querschnitt vergrößernden Spaltes 44 kann verhindert werden, dass zum Beispiel beim Einfrieren von eingedrungener Feuchtigkeit oder beim Kristallisieren von eingedrungenen Salzen eine übermäßige Kraft zwischen dem Modulträger 4 und dem Steckermodul 6 ausgeübt wird, welche die Integrität der im Befestigungsbereich 22 vorgenommenen Verbindung zwischen diesen beiden Komponenten gefährden könnte.In 8th is an enlarged cross-sectional view of a mounting area 22 between a module carrier 4 and a connector module 6 a connector assembly according to the invention shown. The module carrier 4 has an annular peripheral web 36 along, along which the module carrier 4 with the ground 24 of the connector module 6 can be welded. Sideways adjacent to the jetty 36 and the fastening area formed thereby 22 There are exposed areas 42 into which excess molten material can be expelled during welding. Lateral adjacent to the attachment area 22 there is a gap 44 whose cross-section is in a direction away from the mounting area 22 increased. Because of this outwardly opening, increasing in cross-section gap 44 can be prevented, for example, in the freezing of moisture ingress or crystallization of invading salts an excessive force between the module carrier 4 and the connector module 6 is exercised, showing the integrity of the attachment area 22 could jeopardize the connection between these two components.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011006195 A1 [0004]

Claims

Modular electrical connector assembly ( 2 ) for a control unit in a motor vehicle, wherein the plug connector arrangement ( 2 ) comprises: a module carrier ( 4 ), and at least a first ( 6 ) and a second connector module ( 8th ), the first ( 6 ) and the second connector module ( 8th ) next to each other on the module carrier ( 4 ), both the first ( 6 ) as well as the second connector module ( 8th ) each a plug housing collar ( 12 . 14 ), which in a direction away from the module carrier ( 4 protrude and are formed for receiving in each case an electrical connector plug, wherein both the first ( 6 ) as well as the second connector module ( 8th ) each have a plurality of contact elements ( 18 ) in a contact area ( 19 ) within the respective plug housing collar ( 12 . 14 ) are arranged and formed for receiving complementary mating contact elements of the respective electrical plug connector, characterized in that the first plug module ( 6 ) and the second connector module ( 8th ) on the module carrier ( 4 ) each in a mounting area ( 22 ), the attachment area ( 22 ) between the respective plug housing collar ( 12 . 14 ) and the respective contact area ( 19 ) is arranged.

Modular electrical connector assembly according to claim 1, wherein the mounting area ( 22 ) annularly closed around the contact area ( 19 ) is arranged around.

Modular electrical connector assembly according to claim 1 or 2, wherein a connection in the mounting area ( 22 ) between the plug module ( 6 . 8th ) and the module carrier ( 4 ) is formed fluid-tight.

Modular electrical connector assembly according to one of claims 1 to 3, wherein a connection in the mounting area ( 22 ) between the plug module ( 6 . 8th ) and the module carrier ( 4 ) is formed cohesively.

Modular electrical connector assembly according to one of claims 1 to 4, wherein adjacent to the mounting area ( 22 ) A gap ( 44 ) whose cross-section is in a direction away from the mounting area (FIG. 22 ).

Modular electrical connector assembly according to one of claims 1 to 5, wherein a plug module ( 6 . 8th ) a contact area ( 19 ), which is divided into several partial contact areas ( 26 - 31 ), wherein the partial contact areas ( 26 - 31 ) by plug housing partial collar ( 12a . 14a ) are separated from each other.

Modular electrical connector assembly according to claim 6, wherein the mounting area ( 22 ) annularly closed around each of the partial contact areas ( 26 - 31 ) is arranged around.

Modular electrical connector assembly according to one of claims 1 to 7, wherein the module carrier ( 4 ) and / or the plug modules ( 6 . 8th ) at least in the attachment areas ( 22 ) are formed with a weldable material.

Modular electrical connector assembly according to one of claims 1 to 8, wherein the module carrier ( 4 ) and / or the plug modules ( 6 . 8th ) at least in the attachment areas ( 22 ) are formed with a plastic material.

Control device for a motor vehicle with a modular electrical plug connector arrangement ( 2 ) according to one of claims 1 to 9.