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Die Erfindung betrifft einen Verbinder zur stromleitenden Verbindung von elektrischen Bauteilen, wobei mindestens ein Bauteil einen stiftartigen Steckanschluss aufweist. Dieser Verbinder liegt in Form eines flexiblen Flachbandes vor und dient insbesondere zur Verbindung von räumlichen in einem Abstand und in einem Raumwinkel zueinander angeordneten elektrischen Bauteilen.
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Mittels der SMD-Technologie können flachgebaute Verbindungssysteme aufgebaut werden. Für die platzsparende Verbindung zweier benachbarter Platinen sind Verbinder gemäß
WO 2013/152841 A1 bekannt. Dieses Dokument zeigt in
11 auch die Möglichkeit zwei in einem Abstand und in einem Raumwinkel zueinander angeordnete elektrische Bauteile zu verbinden, jedoch unter Verwendung von zwei Verbindern, welche über eine elektrische Zuleitung miteinander in Verbindung stehen.
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Darüber hinaus sind Flachbandverbinder bekannt, bei denen mehrere stromleitende Kontaktbahnen in einer Isolationsumhüllung eingebettet sind und zur stromleitenden Verbindung Kontaktstellen an den Kontaktbahnen freigelegt werden, z. B. durch Abisolieren. Eine andere Möglichkeit besteht darin, in solche Flachbandverbinder Kontaktstreifen mit einer endseitigen Spitze einzuschlagen und durch Umbiegen der eingeschlagenen Spitze einen Kontakt mit einer Kontaktbahn des Flachbandverbinders herzustellen. Diese vorgenannten Flachbandverbinder eignen sich jedoch nicht zum Anschluss von Bauteilen mit stiftartigen Steckanschlüssen, d. h. nicht für eine Steckverbindung. Bauteile mit stiftartigen Steckanschlüssen haben jedoch den Vorteil, dass Verbindungssysteme aufgebaut werden können, beispielsweise für die Verschaltung von LED-Platinen, die ein Lösen und den Austausch von LED-Komponenten vereinfachen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Verbinder zur Verfügung zu stellen, der in Form eines flexiblen Flachbandes vorliegt und in einfacher Weise eine stromleitende Verbindung zwischen zwei elektrischen Bauteilen ermöglicht, wobei mindestens ein Bauteil einen stiftartigen Steckanschluss aufweist. In besonderer Weise soll der Verbinder auch zur stromleitenden Verbindung von räumlichen in einem Abstand in einem Raumwinkel zueinander angeordneten elektrischen Bauteilen geeignet sein.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der in Form eines flexiblen Flachbands vorliegende Verbinder umfasst mindestens eine stromleitende Kontaktbahn, die aus einem dünnen Metallband besteht und in einer Isolationsumhüllung vorgesehen ist, wobei die Kontaktbahn bzw. die Kontaktbahnen zur stromleitenden Verbindung von mindestens zwei elektrischen Bauteilen mindestens zwei Kontaktstellen besitzen. In besonderer Weise ist mindestens eine Kontaktstelle an der Kontaktbahn zur stromleitenden Verbindung mit einem stiftartigen Steckanschluss ausgebildet, nämlich als federnde Kontaktstelle. Diese federnde Kontaktstelle ist dabei unmittelbar aus dem Metallband der Kontaktbahn geformt und ist keine zusätzliche Komponente des Verbinders, die mit der Kontaktbahn zu verbinden wäre. Zur elektrischen Isolierung ist die Kontaktbahn über ihre gesamte Länge von einer Isolationsumhüllung umgeben. Im Bereich der federnden Kontaktstelle besitzt die Isolationsumhüllung eine Öffnung, so dass eine stromleitende Verbindung zwischen einem stiftartigen Steckanschluss und der federnden Kontaktstelle möglich ist. Die Isolationsumhüllung kann eine Umspritzung aus Kunststoff, ein folienartiges Laminat aus Kunststoff oder ein Extrudat aus Kunststoff sein. Bevorzugt wird ein folienartige Isolationsumhüllung aus einem thermoplastischen Elastomer, welche durch Laminieren der Kontaktbahn oder der Kontaktbahnen erzeugt wird.
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Je nach Anwendungsfall können in der Isolationsumhüllung zwei oder mehr nebeneinander angeordnete sowie elektrisch gegeneinander isolierte Kontaktbahnen im Flachband vorliegen. Hierbei kann jede Kontaktbahn mindestens eine federnde Kontaktstelle oder mehrere, über die Länge des Flachbandes verteilte Kontaktstellen besitzen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind über die gesamte Länge des Flachbandes mehrere federnde Kontaktstellen in einem gleichen Abstand an der Kontaktbahn gebildet. Zur stromleitenden Verbindung zweier elektrischer Bauteile kann ein gewünschter Längenabschnitt, der beispielsweise dem Abstand der elektrischen Bauteile entspricht, vom Flachband abgetrennt werden, um beispielsweise die Steckanschlüsse der beiden Bauteile miteinander zu verbinden. Aufgrund der flexiblen Ausgestaltung des Flachbandes können die Steckanschlüsse der Bauteile auch in beliebige Richtungen weisen, d. h. in einem unterschiedlichen Raumwinkel zueinander angeordnet sein.
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Weist nur eines der beiden Bauteile einen Steckanschluss auf, so kann in bekannter Weise der Verbinder am anderen Ende des Flachbandes abisoliert oder durch eine sonstige bekannte elektrische Verbindungsmöglichkeit mit dem Anschluss des anderen Bauteils verbunden werden oder bereits materialeinheitlich mit einem Bauteil ausgebildet sein.
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Für die stromleitende Verbindung mit dem stiftartigen Steckanschluss weist das Flachband mindestens eine federnde Kontaktstelle auf. Diese federnde Kontaktstelle an der Kontaktbahn ist dabei direkt aus dem Material des Metallbandes der Kontaktbahn geformt. Beispielsweise werden mehrere federnde Kontaktstellen in ein Metallband geätzt oder gestanzt und anschließend das Metallband mit einer Isolationsumhüllung versehen. Zur stromleitenden Verbindung vorgesehene federnde Kotaktstellen werden freigeschnitten, d. h. im Bereich dieser Kontaktstellen wird das Material der Isolationsumhüllung entfernt. Bei einem anderen Verfahren werden Durchgangsöffnungen direkt in das mit der Isolationsumhüllung versehene Flachband eingebracht, beispielsweise durch Stanzen, wobei diese Durchgangsöffnungen eine solche Form haben, dass eine federnde Kontaktstelle im Metallband der Kontaktbahn gebildet ist, nämlich eine federnde Kontaktstelle mit mindestens zwei Federarmen. Beim Einstecken des stiftartigen Steckanschluss in die federnde Kontaktstelle werden diese Federarme aus der Ebene der Kontaktbahn gedrückt und drücken sich hierbei aufgrund ihrer Federkraft gegen den stiftartigen Steckanschluss. Die Durchgangsöffnungen im Metallband der Kontaktbahn zur Bildung der federnden Kontaktstelle kann z. B. ein langlochartiger Durchbruch mit zwei Federarmen sein. Bevorzugt sind jedoch Durchgangsöffnungen mit mehr als zwei Federarmen. Eine solche Durchgangsöffnung kann beispielsweise kreuzförmig oder sternförmig sein. Hier ragen die Spitzen der Federarme, welche die Kontaktkanten für den stiftartigen Steckkontakt darstellen, in Richtung Mittelachse der Durchgangsöffnung.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere glatte, dünne Metallbänder von einer Isolationsumhüllung umgeben, beispielsweise durch Laminieren und beispielsweise durch Stanzen im gleichmäßigen Abstand über die Länge des Flachbandes Durchgangsöffnungen erzeugt, die sowohl durch die Isolationsumhüllung als auch durch die Kontaktbahnen hindurchgehen, wobei in der Kontaktbahn durch die besondere Form der Durchgangsöffnungen die federnden Kontaktstellen gebildet werden. Sollten nach diesem Stanzvorgang die Kontaktkanten der Federarme der federnden Kontaktstellen von dem Kunststoff der Isolationsumhüllung noch nicht ausreichend freigelegt sein, kann bedarfsweise eine Wärmebehandlung vorgesehen werden, wodurch der Kunststoff erweicht und sich beim anschließenden Erkalten von der Durchgangsöffnung und damit von den Kontaktkanten der Federarme zurückzieht, so dass diese zur stromleitenden Verbindung freigelegt sind. Ein solches Flachband kann in vorgefertigten Längen erzeugt und konfektioniert werden oder aber als Endlosband auf eine Rolle aufgerollt werden, um für die Anwendung gewünschte Längsabschnitte von diesem Flachband abtrennen zu können.
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In vorteilhafterweise ermöglicht der neue Verbinder die Verbindung von Bauteilen mit stiftartigen Steckanschlüssen, welche in einem räumlichen Abstand und in unterschiedlichen Raumwinkeln zueinander angeordnet sein können. Darüber hinaus ermöglicht das Flachband aufgrund seiner geringen Dicke von < 1 mm, beispielsweise von 0,3 mm oder kleiner, geringe Bauhöhen. Insbesondere sind auch elektrische Anordnungen möglich, bei denen ein elektrisches Bauteil mit einem stiftartigen Steckanschluss mit mehreren Verbindern verbunden wird, dabei werden die in Form eines Flachbandes ausgebildeten Verbinder mit den federnden Kontaktstellen übereinander auf den stiftartigen Steckanschluss aufgesteckt, um so das elektrische Bauteil mit mehreren weiteren elektrischen Bauteilen zu verbinden. Ein Verbinder, welcher mit mehreren federnden Kontaktstellen an einer Kontaktbahn ausgestattet ist, ermöglicht auch eine elektrische Anordnung, bei der ein solcher Verbinder mit mehreren elektrischen Bauteilen verbunden ist, beispielsweise stiftartige Steckanschlüsse unterschiedlicher Bauteile die unterschiedlichen federnden Kontaktstellen einer Kontaktbahn des Verbinders kontaktieren und so eine parallele Schaltung ermöglichen oder aber es werden mehrere elektrische Bauteile mit federnden Kontaktstellen unterschiedlicher Kontaktbahnen verbunden.
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Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer elektrischen Anordnung mit dem erfindungsgemäßen Verbinder,
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2a eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Bauteiles mit erfindungsgemäßen Verbinder,
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2b einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß 2a,
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3 eine perspektive Ansicht eines elektrischen Bauteils mit einem weiteren erfindungsgemäßen Verbinder,
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4 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Bauteils mit einem weiteren erfindungsgemäßen Verbinder,
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5 eine federnde Kontaktstelle mit eingesetztem Steckanschluss,
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6 eine weitere federnde Kontaktstelle mit eingesetztem Steckanschluss.
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Die 1 zeigt eine Anordnung aus zwei elektrischen Bauteilen 20, 21, die jeweils mit einer LED 25, 26 bestückt sind. Die Bauteile 20, 21 sind über den neuen Verbinder, welcher die Form eines Flachbandes 10 hat, miteinander verbunden. Dieses Flachband 10 besitzt jeweils an seinen beiden Enden federnde Kontaktstellen 12, 12', welche mit einem stiftartigen Steckanschluss 22 des Bauteiles 20 bzw. mit einem Steckanschluss 23 des Bauteils 21 zusammenwirken. Diese Steckanschlüsse 22, 23 bestehen jeweils aus Lötstiften 24, 24'. In einfacher Weise werden diese Lötstifte 24, 24' durch die Öffnungen 17, 17' im Flachband 10, welche die federnden Kontaktstellen 12, 12' freilegen, hindurchgesteckt. Deutlich wird in der 1 dargestellt, dass der neue Verbinder in Form eines Flachbandes 10 Bauteile 20, 21 stromleitend verbinden kann, die räumlich in einem Abstand und auch in einem Raumwinkel zueinander angeordnet sind. Das flexible Flachband 10 kann entsprechend dem Abstand und dem Raumwinkel angeordnet und verdreht werden. In einfacher Weise wird die Verbindung dieser Bauteile 20, 21 über einen einzigen Verbinder, nämlich das Flachband 10 mit seinen endseitigen federnden Kontaktstellen 12, 12', erzielt.
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Der Aufbau dieses Flachbandes 10 ist besser der 2a und 2b zu entnehmen. Es wird deutlich, dass das Flachband 10 in dem gezeigten Beispiel aus zwei parallel verlaufende Kontaktbahnen 11, 11' aufgebaut ist, die elektrisch isoliert in einer Isolationsumhüllung 19 nebeneinander angeordnet sind. Diese Isolationsumhüllung 19 bettet die Kontaktbahn 11, 11' vollständig ein. In dem Ausführungsbeispiel der
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2a, 2b besitzen die Kontaktbahnen 11, 11' durch Stanzen erzeugte federnde Kontaktstellen 12, 12'. In der 2a sind die mittleren Kontaktstellen 12, 12' noch von der Isolationsumhüllung 19 umgeben, die benachbarten federnden Kontaktstellen 12, 12' der Kontaktbahn 11, 11' sind jedoch durch einen Freischnitt, welcher Öffnungen 17, 17' in der Isolationsumhüllung gebildet hat, freigelegt worden. Es ist möglich, Lötstifte 24, 24' eines stiftartigen Steckanschlusses 22, 23, wie er in 1 gezeigt ist, durch die jeweils erste und dritte federnde Kontaktstelle 12 der Kontaktbahn 11 bzw. durch die jeweils erste und dritte der federnden Kontaktstelle 12' der Kontaktbahn 11' einzustecken. Hierbei haben die federnden Kontaktstellen 12, 12' eine Langlochform. Bei dieser Form bilden die gegenüberliegenden Längsseiten des Langlochs Federarme 14. Beim Einstecken eines Lötstifts 24, 24' durch eine Öffnung 17, 17' werden die gegenüberliegenden Federarme 14 durch den Lötstift 24, 24' in Steckrichtung verbogen und die Federarme 14 drücken sich dann aufgrund ihrer Federkraft an den Lötstift 24, 24' an und stellen so den stromleitenden Kontakt her, wie am besten aus 2b zu ersehen. Der 2b ist des Weiteren zu entnehmen, dass die Kontaktbahnen 11, 11' – bis auf den Bereich der Öffnungen 17, 17' – vollständig von der Isolationsumhüllung umgeben sind. Zwischen den Kontaktbahnen 11, 11' ist ein elektrisch isolierender Zwischenraum, der auch mit dem Material der Isolationsumhüllung ausgefüllt sein kann. Der Verbinder gemäß 2a und 2b wurde auf folgende Weise hergestellt. In zwei dünne Metallbänder, welche die metallischen Kontaktbahnen 11, 11' darstellen wurden durch Stanzen federnde Kontaktstellen 12, 12' erzeugt und durch einen Laminiervorgang wurden diese Kontaktbahnen 11, 11' in ein Isolationsmaterial eingebettet. Anschließend können alle federnden Kontaktstellen 12, 12' des Flachbandes 10 freigeschnitten werden, wie in diesem Beispiel, oder nur die federnden Kontaktstellen 12, 12', welche für die Verbindung zweier elektrischer Bauteile genutzt werden sollen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verbinders als Flachband 10 mit Kontaktbahnen 11, 11', bei denen integral federnde Kontaktstellen 12, 12' vorgesehen werden, ermöglicht für eine elektrische Anordnung eine sehr geringe Bauhöhe. In 2b hat der Lötstift 24, 24' beispielsweise eine Höhe von 1 mm und das Flachband 10 eine Dicke von 0,3 mm. Es wäre in diesem Fall auch möglich, noch ein weiteres Flachband 10 auf die Lötstifte 24, 24' aufzustecken, um eine Verbindung mit einem weiteren Bauteil 21 zu ermöglichen. Wird ein Lötstift 24, 24' nur für einen Einzelkontakt verwendet, kann dieser Lötstift 24, 24' auch eine geringere Höhe als 1 mm aufweisen. Für Anwendungsfälle, wo nur geringe Stromstärken übertragen werden müssen, können sehr dünne Kontaktbahnen 11, 11' eingesetzt werden und damit kann das Flachband 10 dann eine geringeren Dicke als 0,3 mm aufweisen.
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Die 3 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Verbinders in Form eines Flachbandes 10 mit zwei nebeneinander angeordneten und elektrisch gegeneinander isolierten Kontaktbahnen 11, 11', welche über die gesamte Länge des Flachbandes 10 von der Isolationsumhüllung 19 umgeben sind. In diesem Fall sind in gleichmäßigen Abständen an den Kontaktbahnen 11, 11' federnde Kontaktstellen 12, 12' vorgesehen. Alle diese federnden Kontaktstellen 12, 12' sind freigelegt, d. h. die Isolationsumhüllung 19 besitzt im Bereich dieser federnden Kontaktstellen 12, 12' Öffnungen 17, 17'. Dieses Flachband 10 wurde aus glatten dünnen Metallbändern für die stromleitenden Kontaktbahnen 11, 11' und einer Isolationsumhüllung 19 hergestellt, d. h. die Kontaktbahnen 11, 11' haben vor dem Laminieren keine federnde Kontaktstellen 11, 11'. Erst anschließend werden in das Flachband Durchgangsöffnungen eingebracht, wodurch in gleichmäßigen Abständen Öffnungen 17, 17' sowohl in der Isolationsumhüllung 19 als auch in den Kontaktbahnen 11, 11' gebildet wurden. Diese Durchgangsöffnungen wurden gestanzt, im Beispiel von 3 in Form eines Langloches. In 4 haben die Öffnungen 17, 17' eine Kreuzform, so dass dreieckförmige Federarme 13 entstehen, die mit ihren freien Spitzen aufeinander zugerichtet sind. In gleicher Weise können auch langlochartige Öffnungen 17, 17' oder auch kreuzförmige Öffnungen 17, 17' erzeugt werden. Zur stromleitenden Verbindung des Flachbandes 10 mit einem Bauteil 20 werden die Lötstifte 24, 24' durch die Öffnungen 17, 17' gesteckt, wobei sich diese Federarme 13 in gleicher Weise an der Wandung der Lötstifte 24, 24' andrücken.
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Die aufeinander zu gerichteten Spitzen der Federarme 13 können unterschiedlich ausgestaltete Kontaktkanten 15, 16 aufweisen, so dass sie den stiftartigen Kontakt 22, der einen runden Querschnitt mit einem vorgegebenem Radius hat, mit gleichem Radius oder mit einem vom Radius des stiftartigen Kontakts 22 abweichenden Radius kontaktieren. 5 zeigt eine Kontaktkante 15 mit einem im Vergleich zum Radius des Steckkontaktes 22 kleineren Radius. Auf diese Weise ergeben sich zwei Kontaktpunkte an der Kontaktkante 15 des Federarms 13. Im Gegensatz dazu sind im Ausführungsbeispiel von 6 die Federarme 13 an ihren Spitzen so abgeflacht, dass die Kontaktkante 16 des Federarms 13 den stiftartigen Steckkontakt 22 tangential in einem Kontaktpunkt oder in einer Kontaktlinie berührt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Flachband
- 11, 11'
- Kontaktbahn
- 12, 12'
- federnde Kontaktstelle
- 13, 14
- Federarm
- 15, 16
- Kontaktkante
- 17, 17'
- Öffnung
- 19
- Isolationsumhüllung
- 20, 21
- Bauteil
- 22, 23
- Steckanschluss
- 24, 24'
- Lötstift
- 25, 26
- LED
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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