DE102015106483A1

DE102015106483A1 - Verbinder für Leiterplatten

Info

Publication number: DE102015106483A1
Application number: DE102015106483.9A
Authority: DE
Inventors: Dieter Holste; Ralf Geske
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2016-10-27
Also published as: CN209608050U; WO2016173809A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder zum Anschließen einer Leiterplatte, eine Verbinderanordnung aus dem Verbinder und der Leiterplatte, eine Kontaktbrückenklammer zum Einsetzen in den Verbinder, sowie die Verwendung der Kontaktbrückenklammern in einem solchen Verbinder. Der Verbinder wird durch eine oder mehrere zwischen das erste und zweite Kontaktelement einsetzbare elektrisch leitfähige Kontaktbrückenklammern ertüchtigt, eine elektrische Durchschleifverbindung zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelement herzustellen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder zum Anschließen einer Leiterplatte, eine Verbinderanordnung aus dem Verbinder und der Leiterplatte, eine Kontaktbrückenklammer zum Einsetzen in den Verbinder, sowie die Verwendung der Kontaktbrückenklammern in einem solchen Verbinder.
Hintergrund der Erfindung
Bus-Stecker als Bestandteil von Reihenklemmen mit intelligenter Elektronik sind bekannt. Diese werden unter anderem zum Anschluss von Sensoren und Aktoren eingesetzt. Solche Bus-Stecker enthalten pro Pol zwei Kontaktelemente mit Kontaktfedern, zwischen welche eine Leiterplatte eingesteckt wird, um die Leiterbahnen auf der Leiterplatte zu kontaktieren. Typischerweise sind die beiden Kontaktfedern unabhängig voneinander und selbst elektrisch nicht direkt miteinander verbunden. Die Leiterplatte hat typischerweise zwei Funktionen, nämlich das Abgreifen der Signale bzw. der Spannung und das Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den beiden Einzelkontakten. Es wird beispielsweise auf den Tragschienen-Busverbinder mit Elektronikgehäuse ME 22,5 TBUS 1,5/4P1S KMGY – 2201732 von Phoenix Contact verwiesen (vgl. Produktkatalog von Phoenix Contact „Elektronikgehäuse 2014/2015“, Seite 35).
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Wenn es gewünscht ist, die beiden Kontaktelemente durchschleifend elektrisch miteinander zu verbinden, wäre es denkbar, ein gemeinsames Kontaktelement vorzusehen, welches als ein einstückiges Metallteil gestanzt und geformt ist und so die beiden Seiten des gemeinsamen Kontaktelements als Teil desselben Metallteils einstückig miteinander verbunden sind. Dies würde allerdings mit größeren Änderungen an der Reihenklemme einhergehen. Solche Änderungen an den Reihenklemmen sind wiederum typischerweise mit einer Änderung der Herstellwerkzeuge verbunden und sind daher aufwändig und kostenträchtig.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Verbinder zum Anschließen einer Leiterplatte bereit zu stellen, welcher eine elektrische Durchschleifverbindung zwischen den beiden Kontaktelementen eines Kontaktelementpaares ohne oder lediglich mit geringfügigen Änderungen des Verbinders und der Leiterplatte ermöglicht.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Verbinder zum Anschließen einer Leiterplatte bereit zu stellen, welcher wahlweise eine Durchschleifverbindung zwischen den beiden Kontaktelementen eines Kontaktelementpaares ermöglicht, die einfach und kostengünstig realisierbar, zuverlässig und flexibel an Kundenwünsche anpassbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Erfindungsgemäß wird ein elektrischer Verbinder zum unmittelbaren Anschließen einer Leiterplatte bereit gestellt.
Die Leiterplatte ist insbesondere eine gedruckte und mit elektronischen Bauteilen, z.B. SMD-Bauteilen, bestückte Leiterplatte, welche manchmal auch als Platine oder PCB (printed circuit board) bezeichnet wird.
Die Leiterplatte weist eine erste und zweite Flachseite auf, welche auch als Vorder- bzw. Rückseite bezeichnet werden können. Die Leiterplatte weist, insbesondere gedruckte Leiterbahnen sowie elektronische Bauelemente auf zumindest einer der beiden Flachseiten, ggf. auch auf beiden Flachseiten auf.
Der elektrische Verbinder weist ein isolierendes Verbindergehäuse, vorzugsweise ein Kunststoffgehäuse auf, welches eine Gehäuseöffnung besitzt, in welche die Leiterplatte stirnseitig mit einem Randbereich eingesteckt werden kann. Ferner weist der elektrische Verbinder ein erstes elektrisches Kontaktelement mit einer ersten Kontaktfeder und ein zweites elektrisches Kontaktelement mit einer zweiten Kontaktfeder auf, welche zumindest teilweise von dem Verbindergehäuse beherbergt werden und dazu hergerichtet sind, den Randbereich der Leiterplatte klemmend zu halten und zumindest eine Leiterbahn auf der Leiterplatte zu kontaktieren, wenn die Leiterplatte mit ihrem Randbereich in den Verbinder eingesteckt ist.
Der erfindungsgemäße Verbinder weist ferner eine separate zwischen das erste und zweite Kontaktelement einsetzbare elektrisch leitfähige Kontaktbrückenklammer auf, welche eine direkte elektrische Durchschleifverbindung unmittelbar zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelement herstellt.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass diese elektrische Durchschleifverbindung unabhängig von der Leiterbahnführung und der elektronischen Bestückung der Leiterplatte bewerkstelligt werden kann.
Es ist ersichtlich, dass der Steckverbinder eine Mehrzahl von Paaren aus ersten und zweiten Kontaktelementen mit ersten bzw. zweiten Kontaktfedern aufweisen kann, welche eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden Leiterbahnen kontaktieren und jeweils mittels einer Kontaktbrückenklammer durchgeschleift werden können. Die Leiterplatte kann zwischen den Leiterbahnen Schlitze aufweisen, so dass sich die Leiterbahnen auf Vorsprünge oder Finger der Leiterplatte erstrecken, die wiederum in den Verbinder eingesteckt werden. In diesem Fall kann die Gehäuseöffnung mit Trennwänden unterteilt sein, welche in die Leiterplattenschlitze zwischen den Vorsprüngen eingreifen. Die Leiterplatte kann aber auch eine gerade Stirnseite zum Einstecken in den Verbinder aufweisen.
Die Erfindung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, eine Durchschleifverbindung ohne oder mit lediglich geringfügigen Anpassungen des Verbinder bzw. des Verbindergehäuses und der Leiterplatte eine Wahlmöglichkeit zu schaffen, ob die Leiterbahnen durchgeschleift werden sollen oder nicht. Dies kann der Kunde selbst bestimmen und braucht hierzu lediglich in die entsprechende Kontaktkammer zwischen den jeweiligen Kontaktelementpaaren eine Kontaktbrückenklammer einzusetzen. Dies kann weniger aufwändig und kostengünstiger sein, als neue Werkzeuge zur Herstellung geänderter Verbinder bereit zu stellen. Der Benutzer kann in vorteilhafter Weise sogar selektiv für jede Leiterbahn einzeln auswählen, ob eine Durchschleifverbindung geschaffen wird oder nicht, indem lediglich an den gewünschten Kontaktelementpaaren jeweils eine Kontaktbrückenklammer eingesetzt wird und an den Leiterbahnen an denen keine Durchschleifverbindung gewünscht wird, wird eben keine Kontaktbrückenklammer eingesetzt. Das Einsetzen der Kontaktbrückenklammern kann nach der ansonsten vollständigen Montage des Verbinders durch den Verbinderhersteller oder sogar noch durch den Benutzer erfolgen. Somit eröffnet die Erfindung dem Benutzer flexible Gestaltungsmöglichkeiten und zwar ohne Anpassung des Leiterplattendesigns und ohne oder mit lediglich geringfügigen Veränderungen des Verbinders.
Der Verbinder ist vorzugsweise ein Bus-Stecker oder Bus-Steckverbinder, z.B. zum Anschluss von Aktoren oder Sensoren, insbesondere ein Bus-Steckverbinder in einer Bauart, bei welcher mehrere Bus-Steckverbinder kettenartig aneinanderreihbar sind, z.B. ein Tragschienen-Busverbinder. Dabei sind die zugehörigen Kontaktfedern der mehreren aneinandergereihten Bus-Steckverbinder miteinander, d.h. sukzessive von einem Bus-Steckverbinder zum nächsten Bus-Steckverbinder kontaktiert. Insbesondere hierfür ist die Durchschleifverbindung zwischen den jeweiligen ersten und zweiten Kontaktelementen innerhalb der Bus-Steckverbinder vorteilhaft, da somit eine Durchschleifverbindung der jeweils zugehörigen Kontaktelementpaare aufgrund des Durchschleifens von Bus-Steckverbinder zu Bus-Steckverbinder zwischen allen Bus-Steckverbindern geschaffen werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Kontaktbrückenklammer weist diese einen ersten und zweiten Kontaktschenkel und eine den ersten und zweiten Kontaktschenkel miteinander verbindende Querstrebe auf. Der erste Kontaktschenkel liegt mit seiner Außenseite an der ersten Kontaktfeder und mit seiner Innenseite an der ersten Flachseite des Randbereichs der Leiterplatte unmittelbar an und der zweite Kontaktschenkel liegt mit seiner Außenseite an der zweiten Kontaktfeder und mit seiner Innenseite an der zweiten Flachseite des Randbereichs der Leiterplatte unmittelbar an, wenn der Randbereich der Leiterplatte in den Verbinder eingesteckt ist. Somit wird der Randbereich der Leiterplatte zwischen dem ersten und zweiten Kontaktschenkel klemmend gehalten, wenn der Randbereich der Leiterplatte in den Verbinder eingesteckt ist. Mit anderen Worten gleitet die Leiterplatte beim Einstecken in den Verbinder zwischen die beiden Kontaktschenkel, und im vollständig eingesteckten Zustand wird der eingesteckte Randbereich der Leiterplatte beidseits klemmend zwischen dem ersten und zweiten Kontaktschenkel reibschlüssig gehalten, wobei sich der erste und zweite Kontaktschenkel in Bezug auf die Leiterplatte gegenüberliegen. Gleichzeitig dienen die metallischen Kontaktschenkel auch der elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte. Die zu kontaktierende Leiterbahn erstreckt sich daher bis auf den Randbereich der Leiterplatte, genauer bis zwischen den ersten und zweiten Kontaktschenkel. Vorzugsweise sind die erste und zweite Kontaktfeder aus dem ersten bzw. zweiten insbesondere U-förmigen metallischen Kontaktelement ausgeformt, welches eine individuelle Anpassung der Strecke zwischen zwei Verbindern ermöglicht.
In vorteilhafter Weise kann so die Kontaktbrückenklammer von dem Hersteller oder von dem Benutzer in einfacher Weise durch die für die zum Einstecken der Leiterplatte bestimmte Gehäuseöffnung hindurch nach der vollständigen Montage des Verbinders in die Kontaktkammer zwischen die erste und zweite Kontaktfeder eingesetzt werden und zwar selektiv in die jeweils gewünschten Kontaktkammern der für die Durchschleifverbindung ausgewählten Leiterbahnen.
Weiter übt die erste oder zweite Kontaktfeder jeweils eine von ihrer Auslenkung abhängige Normalkraft senkrecht zur Ebene der Leiterplatte als Kontaktkraft auf die Leiterbahn aus. Vorzugsweise wird von dem jeweiligen Kontaktschenkel die von der zugehörigen Kontaktfeder ausgeübte Normalkraft auf den Randbereich der Leiterplatte im Wesentlichen lediglich passiv übertragen, um den Randbereich der Leiterplatte zwischen dem ersten und zweiten Kontaktschenkel klemmend zu halten, die Normalkraft stammt aber ursächlich von den Kontaktfedern.
Mit anderen Worten kommen der erste und zweite Kontaktschenkel mit der ersten bzw. zweiten Flachseite der Leiterplatte zur Anlage und vermitteln lediglich aufgrund der Auslenkung der Kontaktfedern senkrecht zur Ebene der Leiterplatte entgegen der Federvorspannung eine, möglichst definierte, Normalkraft zur Kontaktierung auf die Leiterplatte. Vorzugsweise schmiegen sich der jeweilige Kontaktschenkel hierzu an die zugehörige Kontaktfeder flächig an.
Vorzugsweise braucht demnach das Kontaktbrückenelement selbst keine wesentliche Federkraft zu erzeugen, was in vorteilhafter Weise ermöglicht, die Kontaktbrückenklammer aus relativ dünnem und weichen Metallblech herzustellen. Die Kontaktbrückenklammer kann somit z.B. als ein aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gestanztes und geformtes Metallelement ausgebildet werden. Dies hat den Vorteil, dass trotz kleiner Leitungsquerschnitte eine hohe Leitfähigkeit der Kontaktbrückenklammer gewährleistet wird.
Bevorzugt genügt eine Dicke des Metallblechs zwischen 0,1 mm und 0,5 mm.
Dadurch kann das Kontaktbrückenelement bei gleichzeitig geringen Kontakt- und Durchgangswiderständen hinreichend klein gebaut werden, um es ohne oder mit lediglich geringfügiger Anpassung des Verbinders innerhalb von vorhandenen Verbindern als optionale Zusatzvariante zu verwenden. Bei derart geeigneter Dimensionierung der Kontaktbrückenklammer können sowohl das Verbindergehäuse als auch die Kontaktelemente mit vorgegebenen Kontaktfedern ggf. unverändert weiterverwendet werden. Trotzdem wird die Normalkraft der Kontaktfedern nicht in unzulässiger Weise erhöht.
Wenn der erste Kontaktschenkel mit seiner Außenseite an der ersten Kontaktfeder und mit seiner Innenseite an der ersten Flachseite des Randbereichs der Leiterplatte unmittelbar anliegt und der zweite Kontaktschenkel mit seiner Außenseite an der zweiten Kontaktfeder und mit seiner Innenseite an der zweiten Flachseite des Randbereichs der Leiterplatte unmittelbar anliegt, wenn der Randbereich der Leiterplatte in den Verbinder eingesteckt ist, wird der elektrische Kontakt von der ersten oder zweiten Kontaktfeder zu der Leiterbahn durch den ersten bzw. zweiten Kontaktschenkel vermittelt.
In vorteilhafter Weise stellt der entsprechende Kontaktschenkel somit eine gute flächige Verbindung zwischen der Leiterbahn und der Kontaktfeder her, so dass die elektrischen Eigenschaften eines gegebenen Verbinders nicht in unzulässiger Weise verschlechtert werden und gewährleistet gleichzeitig die gewünschte Durchschleifverbindung mit ebenfalls geringem Kontakt- und Durchgangswiderstand.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Kontaktbrückenklammer erstrecken sich die beiden Kontaktschenkel von jeweils einer Verbindungsplatte in dieselbe Richtung wie die zugehörige Kontaktfeder und die beiden Verbindungsplatten bilden in der Seitenansicht gemeinsam mit den beiden Kontaktschenkeln eine Y-Form. Die Querstrebe der Kontaktbrückenklammer verbindet die beiden Verbindungsplatten an der Gabel der Y-Form einstückig miteinander und die Kontaktschenkel lassen sich – gelagert an den Verbindungsplatten – am Fuß der Y-Form auseinander und wieder zusammen biegen. Somit lässt sich das die Kontaktbrückenklammer gut aus Metallblech stanzen und formen, lässt sich gut zwischen die Kontaktfedern einsetzen und passt sich in günstiger Weise an die Form der gegebenen Kontaktfedern an.
Vorzugsweise weist die Kontaktbrückenklammer Rastelemente auf, welche mit korrespondierenden Rastelementen des ersten und des zweiten Kontaktelements verrastet werden können, um die Kontaktbrückenklammer in dem Verbinder zu befestigen.
In vorteilhafter Weise können z.B. Dome an den Verbindungsplatten eingeprägt werden, welche in Bohrungen an den Kontaktelementen, z.B. an der Aufhängung der beiden Kontaktfedern eingerastet werden. Die gestattet eine sichere Verrastung unmittelbar mit den metallischen Kontaktelementen an einer flächigen Anlage.
Weiter bevorzugt weist die Kontaktbrückenklammer sich nach außen erstreckende Klemmlaschen auf, welche ggf. zusätzlich in das Kunststoff-Verbindergehäuse eingreifen, um die Kontaktbrückenklammer in dem Verbinder zu befestigen. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ebenfalls eine sichere und spielfreie mechanische Verbindung zwischen der Kontaktbrückenklammer und dem Verbindergehäuse hergestellt werden.
Zweckmäßig erstrecken sich die Klemmlaschen im Wesentlichen in Richtung der Ebene der Leiterplatte, was nicht ausschließen soll, dass die leicht schräg abgewinkelt sind. Vorzugsweise springen die Klemmlaschen jeweils einstückig in eine Richtung der Leiterplattenebene aus den beiden Verbindungsplatten und in die entgegengesetzte Richtung der Leiterplattenebene aus der Querstrebe hervor. In vorteilhafter Weise lässt sich das einerseits gut stanzen und formen und gewährleistet andererseits einen sicheren Halt im Verbindergehäuse.
Weiter vorzugsweise weisen die Klemmlaschen zumindest teilweise endseitige Klemmzähne auf, welche sich in das Kunststoffmaterial des Verbindergehäuses eingraben, wenn die Kontaktbrückenklammer in das Verbindergehäuse eingesetzt wird. In vorteilhafter Weise ist die Verbindung spielfrei und die Verbindergehäuse brauchen nicht notwendig verändert zu werden. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass das Verbindergehäuse zumindest teilweise mit vorbereiteten Ausnehmungen oder Rücksprüngen zum Verrasten versehen wird.
Vorzugsweise weist die Kontaktbrückenklammer seitliche Führungslaschen auf, welche mit seitlichen Kanten der Kontaktelemente und/oder der Kontaktfedern zur Anlage kommt, wenn die Kontaktbrückenklammer zwischen den beiden Kontaktfedern eingesetzt ist. In vorteilhafter Weise lässt sich so die Kontaktbrückenklammer präzise an den Kontaktfedern positionieren, so dass eine hohe Kontaktqualität zwischen dem zumindest einen Kontaktschenkel mit der Leiterbahn einerseits und mit der zugehörigen Kontaktfeder andererseits gewährleistet werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verbinderanordnung umfassend den elektrischen Verbinder und die mit ihrem Randbereich in die Gehäuseöffnung des Verbinders eingesteckte Leiterplatte, derart dass der Randbereich der Leiterplatte zwischen dem ersten und zweiten Kontaktschenkel der Kontaktbrückenklammer klemmend gehalten wird und dabei zumindest eine Leiterbahn auf der Leiterplatte von dem ersten oder zweiten Kontaktschenkel unmittelbar elektrisch kontaktiert wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Kontaktbrückenklammer zum Einsetzen durch die Gehäuseöffnung des Verbindergehäuses des Verbinders, ggf. mit den bevorzugt offenbarten Weiterbildungen, zur Herstellung einer elektrischen Durchschleifverbindung zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelement, wenn die Kontaktbrückenklammer in dem Verbindergehäuse zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelement befestigt ist.
Im Übrigen ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung einer oder mehrerer solcher Kontaktbrückenklammern in einem Verbinder zum Einstecken und Kontaktieren einer Leiterplatte, wobei die Kontaktbrückenklammern in die Gehäuseöffnung des Verbindergehäuses selektiv zwischen jeweils gegenüberliegende und Leiterbahnen auf der Leiterplatte kontaktierende erste und zweite Kontaktelemente eingesetzt werden, um selektiv Durchschleifverbindungen zwischen ausgewählten Paaren aus ersten und zweiten Kontaktelementen herstellen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
Kurzbeschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Verbinders mit eingesteckter Leiterplatte,
2 eine Seitenansicht auf die beiden Kontaktelemente des Verbinders aus 1,
3 eine perspektivische Darstellung der Kontaktbrückenklammer,
4 eine perspektivische Darstellung des Verbinders aus 1 mit einer eingesetzten und einer einzusetzenden Kontaktbrückenklammer,
5 eine Seitenansicht des ersten und zweiten Kontaktelements mit eingesetzter Kontaktbrückenklammer und eingesteckter Leiterplatte,
6 eine perspektivische Darstellung des ersten und zweiten Kontaktelements mit eingesetzter Kontaktbrückenklammer und gespannten Kontaktfedern, aber ausgeblendeter Leiterplatte,
7 eine perspektivische Darstellung des ersten und zweiten Kontaktelements mit eingesetzter Kontaktbrückenklammer im entspannten Zustand der Kontaktfedern,
8 eine Schnittdarstellung des Verbinders aus 1 und 4 mit jeweils einer eingesetzten Kontaktbrückenklammer in den beiden linken Kontaktkammern,
9 eine Seitenansicht von drei aneinander gereihten Kontaktelementpaaren von drei aneinander gereihten Verbindern mit gespannten Kontaktfedern, aber ausgeblendeten Leiterplatten, und
10 eine perspektivische Darstellung des Einsteck-Randbereichs der Leiterplatte gemäß 1.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bezug nehmend auf die 1 und 2 ist der Verbinder 10 in diesem Beispiel als Bus-Stecker oder Bus-Steckverbinder ausgebildet und weist ein Verbindergehäuse 12 aus Kunststoff mit einer Gehäuseöffnung 13 auf, in welche eine Leiterplatte 20 mit ihrem Einsteckrandbereich 22 (vgl. 5 und 10) eingesteckt wird.
Das erste Kontaktelement 28 umfasst eine ausgestanzte und ausgeformte erste Kontaktfeder 32 und das zweite Kontaktelement 30 umfasst eine ausgestanzte und ausgeformte zweite Kontaktfeder 34 zwischen denen üblicherweise die Leiterplatte 20 klemmend gehalten und elektrisch kontaktiert wird. Der Verbinder 10 weist insgesamt eine Mehrzahl von weiteren ersten und zweiten nebeneinander liegenden Kontaktelementen 28, 30 auf – in diesem Beispiel insgesamt jeweils vier – um jeweils eine Leiterbahn 26 zu kontaktieren.
Die Leiterplatte oder Platine 20 weist in dem Einsteckrandbereich 22 vier Kontaktfinger 24 auf, auf welche sich die Leiterbahnen 26 erstrecken. Die Kontaktfinger 24 sind durch Schlitze 23 in der Leiterplatte 20 voneinander getrennt (vgl. 10).
Bezug nehmend auf die 3 bis 8 ist die Kontaktbrückenklammer 40 als Metallstreifen aus einem dünnen Metallblech gestanzt und geformt. Die Kontaktbrückenklammer 40 weist einen ersten und zweiten Kontaktschenkel 402, 404 auf, welche sich von einer ersten bzw. zweiten im Wesentlichen rechteckigen Verbindungsplatte 406, 408 in Richtung der Einsteckrichtung R der Leiterplatte 20 – in 3 nach unten – erstrecken. Die Kontaktschenkel 402, 404 sind an einem jeweiligen unteren Ende von der zugehörigen Verbindungsplatte 406, 408 leicht nach innen gebogen abgewinkelt und laufen in Einsteckrichtung R schräg aufeinander zu. Der jeweilige abgewinkelte Querstreifen 412, 414, an welchem der erste und zweite Kontaktschenkel 402, 404 and der zugehörigen Verbindungsplatte 406, 408 aufgehängt ist, bildet ein Filmscharnier, um welches die beiden Kontaktschenkel 402, 404 nach außen gebogen werden können, wenn die Leiterplatte 20 eingesteckt wird. Der erste und zweite Kontaktschenkel 402, 404 weist ferner einen ersten bzw. zweiten gebogenen Kontaktabschnitt 416, 418 deren konvexe Innenseiten die erste bzw. zweite Kontaktfläche 416a, 418a bilden, welche an der ersten bzw. zweiten Flachseite 20a, 20b der Leiterplatte 20 zur Anlage kommen, um die gewünschte Leiterbahn 26 auf der Leiterplatte 20 unmittelbar elektrisch zu kontaktieren (vgl. insbesondere die 5 und 6). Der erste und zweite Kontaktschenkel 402, 404 erstrecken sich von dem ersten bzw. zweiten Kontaktabschnitt 416, 418 weiter in Einsteckrichtung in einen ersten bzw. zweiten im Wesentlichen ebenen freien terminierenden Endabschnitt 422, 424, welche in dem in 3 dargestellten unbelasteten nahezu geschlossenen Zustand im Wesentlichen parallel verlaufen, so dass die Kontaktschenkel in der Seitenansicht im Großen und Ganzen eine Y-Form bilden.
Der erste und zweite Kontaktschenkel 402, 404 ist über die erste und zweite Verbindungsplatte 406, 408 und über die Querstrebe 410, welche die erste und zweite Verbindungsplatte 406, 408 einstückig miteinander verbindet, elektrisch verbunden, um die Durchschleifverbindung zwischen der ersten und zweiten Kontaktfeder 32, 34 herzustellen. Die erste und zweite Verbindungsplatte 406, 408 sind in diesem Beispiel rechtwinklig von der Querstrebe 410 abgewinkelt, so dass im Bereich der Verbindungsplatten 406, 408 in einer Ebene quer zur Einsteckrichtung eine im Großen und Ganzen rechteckige U-Form gebildet wird.
Insbesondere Bezug nehmend auf die 4 und 5 können die Kontaktbrückenklammern 40 nun in derselben Richtung wie die Einsteckrichtung R der Leiterplatte 20 durch die Gehäuseöffnung 13 in den fertig montierten Verbinder 10 oder genauer in die jeweilige Kontaktkammer 15 eingeführt werden. Hierzu werden die Kontaktbrückenklammern 40 mit den Endabschnitten 422, 424 voran durch die Gehäuseöffnung 13 zwischen das erste und zweite Kontaktelement 28, 30 eingeschoben, bis die jeweilige Kontaktbrückenklammer 40 zwischen der ersten und zweiten Kontaktfeder 32, 34 des zugehörigen Kontaktelementpaares 28, 30 zu liegen kommt. Die Kontaktschenkel 402, 404 weisen dabei eine ähnliche Form und Biegung auf wie die Kontaktfedern 32, 34, um sich flächig an diese anschmiegen zu können.
Die Kontaktbrückenklammern 40 sind in diesem Beispiel aus 0,2 mm dickem Kupferblech einstückig gestanzt und anschließend geformt. Dadurch sind die Kontaktschenkel 402, 404 relativ weich und üben selbst keine oder zumindest keine erhebliche Kontaktkraft auf die Flachseiten 20a, 20b der Leiterplatte 20 aus. Die Leiterplatte 20 hat im vorliegenden Beispiel eine nominelle Dicke von 1,02 mm. Die Kontaktkraft wird im Wesentlichen durch die vorhandenen Kontaktfedern 32, 34 aufgebracht und über die Kontaktschenkel 402, 404 im Wesentlichen unverändert übertragen. Im Ergebnis können deshalb bereits vorhandene Verbinder 10 verwendet werden, da die zusätzliche Auslenkung der Kontaktfedern 32, 34, die durch die Materialdicke d der Kontaktschenkel 402, 404 verursacht wird, noch im zulässigen Rahmen liegt.
Wie insbesondere in 6 ersichtlich ist, bildet die Kontaktbrückenklammer 40 über die Querstrebe 410 eine elektrische Kontaktbrücke zwischen der ersten Kontaktfeder 32 und der zweiten Kontaktfeder 34, so dass eine elektrische Durchschleifverbindung zwischen den beiden Kontaktfedern 32, 34 hergestellt ist, und zwar unabhängig von der Leiterplatte 20 und ohne dass die beiden Kontaktelemente 28, 30 anderweitig miteinander verbunden wären.
Die Kontaktbrückenklammer 40 weist eine erste und zweite Klemmlasche 432, 434 auf, welche sich einstückig von der ersten bzw. zweiten Verbindungsplatte 406, 408 quer zur Einsteckrichtung R nach außen erstrecken. Die erste und zweite Klemmlasche 432, 434 sind dabei leicht nach innen, d.h. aufeinander zu gebogen und weisen an ihrem jeweiligen freien Ende Klemmzähne 442 auf, welche sich in das Kunststoffmaterial des Verbindergehäuses 12 eingraben, wenn die Kontaktbrückenklammer 40 in das Verbindergehäuse 12 eingesteckt wird.
Insbesondere Bezug nehmend auf die 4 und 8 weist die Kontaktbrückenklammer 40 noch eine dritte Klemmlasche 436 auf, welche sich in die entgegengesetzte Richtung quer zur Einsteckrichtung R von der Querstrebe 410 nach außen erstreckt. Wie ab besten in 8 zu erkennen ist, ist die dritte Klemmlasche 436 nach oben abgewinkelt, d.h. entgegensetzt der Einsteckrichtung R, und zwar in diesem Beispiel um etwa 60°, um sich mit seiner freien Stanzkante 436a in das Kunststoffmaterial des Verbindergehäuses 12 einzugraben, wenn die Kontaktbrückenklammer 40 in das Verbindergehäuse 12 eingesteckt wird und dabei eine gewisse Spannkraft in Zusammenwirken mit den gegenüberliegenden ersten und zweiten Klemmlaschen 432, 434 innerhalb der Gehäuseöffnung zu erzeugen und die Kontaktbrückenklammer 40 sicher nicht nur kraftschlüssig, sondern sogar etwas formschlüssig in dem Verbindergehäuse 12 festzulegen. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass das Verbindergehäuse 12 eigens mit entsprechenden Nuten oder anderen Rasteinrichtungen versehen wird, mit welchen die Klemmlaschen 432, 434 und/oder 436 zusammenwirken, um die Verankerung der Kontaktbrückenklammer 40 in dem Verbindergehäuse 12 noch sicherer auszugestalten.
Insbesondere Bezug nehmend auf die 3 und 7 weisen die Kontaktschenkel 402, 404 ferner sich quer zur Einsteckrichtung R nach außen erstreckende seitliche Führungslaschen 452, 454 auf. Die Führungslaschen 452, 454 sind quer zu der Metallblechebene entgegengesetzt voneinander weg von Seitenkanten 402a, 404a der Kontaktschenkel 402, 404 abgewinkelt, um die erste und zweite Kontaktfeder 32, 34 seitlich zu umgreifen und die Kontaktbrückenklammer 40 gegen seitliche Verschiebung an den Kontaktfedern 32, 34 seitlich zu führen. Ferner weist die Kontaktbrückenklammer 40 an der den Kontaktschenkeln 402, 404 entgegengesetzten Oberseite der Verbindungsplatten 406, 408 erste und zweite Haltelaschen 456, 458 auf, welche ebenfalls quer zur Einsteckrichtung R nach außen abgewinkelt sind, um an einer jeweiligen Oberkante 28a, 30a des ersten bzw. zweiten Kontaktelements 28, 30 einen Anschlag beim Einschieben der Kontaktbrückenklammer 40 in die Kontaktkammer 15 zu bilden.
Die Kontaktbrückenklammer 40 weist ferner einen ersten und zweiten aus der ersten bzw. zweiten Verbindungsplatte 406, 408 quer zur Einsteckrichtung R nach außen ausgeformten Dom 462, 464 auf, welche in einer ersten bzw. zweiten Bohrung 466, 468 in dem ersten bzw. zweiten Kontaktelement 28, 30 zu verrasten.
Bezug nehmend auf 9 kann eine beliebige Anzahl der Bus-Stecker 10 aneinander gereiht werden, wobei jeweils erste und zweite Kontaktelemente 28, 30 benachbarter Bus-Stecker 10 elektrisch miteinander in Verbindung stehen. Das erste Kontaktelement 28 weist an seiner der ersten Kontaktfeder 32 gegenüberliegenden Seite der U-Form eine äußere Kontaktfläche 66 auf, und das zweite Kontaktelement 30 weist an seiner der zweiten Kontaktfeder 34 gegenüberliegenden Seite der U-Form eine äußere Bus-Kontaktfeder 68 auf. Die äußere Bus-Kontaktfeder 68 und die äußere Kontaktfläche 66 sind von außerhalb des Verbindergehäuses 12 zugänglich und die äußere Bus-Kontaktfeder 68 und die äußere Kontaktfläche 66 von jeweils benachbarten und miteinander verbundenen Bus-Steckern 10 stehen in Kontakt miteinander, um eine kettenartige Durchschleifverbindung zwischen den zugehörigen Polen einer Mehrzahl von kettenartig aneinander gereihten Bus-Steckern 10 zu bewerkstelligen.
Wieder Bezug nehmend auf die 4 und 8, kann der Benutzer, z.B. der Kunde des Verbinderherstellers, selbst auswählen, welche Pole bzw. Leiterbahnen 26 der Leiterplatte 20 mit einer Kontaktbrückenklammer 40 durchgeschleift werden sollen. Der Benutzer kann nach freiem Ermessen für jede einzelne Leiterbahn 26 bzw. jedes einzelne Kontaktfederpaar 32, 34 und jede einzelne Leiterplatte 20 entscheiden, ob eine Kontaktbrückenklammer zwischen das jeweilige Kontaktfederpaar 32, 34 eingesetzt werden soll oder nicht. Mit anderen Worten wird die Kontaktbrückenklammer 40 selektiv, also dort und nur dort wo das gewünscht ist, in die entsprechende Kontaktkammer 15 eingesetzt und somit die in 9 dargestellte Durchschleifverbindung zwischen den aneinander gereihten Bus-Steckern 10 hergestellt. Wie in 8 ersichtlich ist, sind in die beiden rechten Kontaktkammern 15 keine Kontaktbrückenklammern 40 eingesetzt und somit sind diese Pole nicht durchgeschleift. Insgesamt hat die Erfindung für den Benutzer den Vorteil, dass dieser lediglich durch das Einsetzen der Kontaktbrückenklammern 40 selektiv entscheiden kann, an welchen Leiterbahnen 26 Durchschleifverbindungen vorgesehen werden und an welchen nicht.
Zusammenfassend kann also der Verbinder 10 mithilfe der zusätzlichen Kontaktbrückenklammern 40 ertüchtigt werden, Signale bzw. Spannung ohne Beteiligung der Leiterplatte 20 durchzuschleifen oder durchzuleiten. Dazu wird je eine Kontaktbrückenklammer 40 oder Bus-Kontaktgabel in die Kontaktkammer 15 des fertig montierten Verbinders 10 oder Bus-Steckers eingesteckt. Die Kontaktbrückenklammer 40 ist so gestaltet, dass der fertig montierte Bus-Stecker 10 je nach Bauform ggf. unverändert verwendet werden kann. In 8 ist zwar zu sehen, dass das Gehäuse eine Aussparung für die dritte Klemmlasche 436 aufweist, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, bzw. kann die Aussparung auch generell in allen Kontaktkammern 15 vorgesehen werden. Die Kontaktbrückenklammern 40 können sowohl beim Lieferanten als auch beim Kunden in den fertig montierten Verbinder 10 oder Bus-Stecker eingesetzt werden. Die Kontaktkraft wird im Wesentlichen durch die vorhandenen Kontaktfedern 32, 34 aufgebracht. Das ermöglicht die Wahl eines ggf. weichen Metalls mit hoher elektrischer Leitfähigkeit. Die Kontaktkraft ist gegenüber der nicht durchgeschleiften oder nicht durchleitenden Variante um den Betrag höher, der durch den um die Materialstärke größeren Federweg der jeweiligen Kontaktfeder 32, 34 verursacht wird. In vorteilhafter Weise braucht aber der Bus-Stecker 10 in seiner allgemeinsten Ausführung nicht verändert werden, d.h. es sind keine Varianten des Verbinders erforderlich, unabhängig davon, ob die Durchschleifverbindung an bestimmten Kontaktelementepaaren 28, 30 bereitgestellt wird oder nicht bereitgestellt wird. Überdies weist der Verbinder 10 eine hohe Flexibilität für den Kunden auf, da der Kunde in der allgemeinsten Ausführung durch das selektive Einsetzen der Kontaktbrückenklammern 40 selbst bestimmen kann, ob die jeweilige Kontaktstelle durchschleifend oder nicht durchschleifend, d.h. trennend sein soll. Darüber hinaus kann die Leiterplatte 40 unverändert verwendet werden.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind. Ferner ist ersichtlich, dass alle Merkmale die im Zusammenhang mit der Verbinderanordnung, der Leiterplatte und/oder dem Kontaktfederelement offenbart sind, wechselweise auch für die jeweils anderen Gegenstände der Erfindung offenbart sind.

Claims

Elektrischer Verbinder (10) zum Anschließen einer Leiterplatte (20), umfassend ein isolierendes Verbindergehäuse (12) mit einer Gehäuseöffnung (13), in welche ein Randbereich der Leiterplatte (20) einsteckbar ist, ein erstes und zweites zumindest teilweise von dem Verbindergehäuse (12) beherbergtes elektrisches Kontaktelement (28, 30) mit einer ersten bzw. zweiten Kontaktfeder (32, 34) zum klemmenden Halten des Randbereichs (22) der Leiterplatte (20) und zum elektrischen Kontaktieren zumindest einer Leiterbahn (26) auf der Leiterplatte (20), und eine zwischen das erste und zweite Kontaktelement (28, 30) einsetzbare elektrisch leitfähige Kontaktbrückenklammer (40), welche eine elektrische Durchschleifverbindung zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelement (28, 30) herstellt.
Elektrischer Verbinder (10) nach Anspruch 1, wobei die Kontaktbrückenklammer (40) einen ersten und zweiten Kontaktschenkel (402, 404) und eine den ersten und zweiten Kontaktschenkel (402, 404) miteinander verbindende Querstrebe (410) aufweist und wobei der erste Kontaktschenkel (402) einerseits an der ersten Kontaktfeder (32) und andererseits an einer ersten Flachseite (20a) im Randbereich (22) der Leiterplatte (20) anliegen und der zweite Kontaktschenkel (404) einerseits an der zweiten Kontaktfeder (34) und andererseits an einer zweiten Flachseite (20b) im Randbereich (22) der Leiterplatte (20) anliegen, wenn der Randbereich (22) der Leiterplatte (20) in den Verbinder (10) eingesteckt ist, so dass der Randbereich (22) der Leiterplatte (20) zwischen dem ersten und zweiten Kontaktschenkel (402, 404) klemmend gehalten wird, wenn der Randbereich (22) der Leiterplatte (20) in den Verbinder (10) eingesteckt ist.
Elektrischer Verbinder (10) nach Anspruch 2, wobei die erste und zweite Kontaktfeder (32, 34) jeweils eine von ihrer Auslenkung abhängige Normalkraft senkrecht zur Ebene der Leiterplatte (20) ausüben und der jeweilige Kontaktschenkel (402, 404) die von der zugehörigen Kontaktfeder (32, 34) ausgeübte Normalkraft auf den Randbereich (22) der Leiterplatte (20) übertragen, um den Randbereich (22) der Leiterplatte (20) zwischen dem ersten und zweiten Kontaktschenkel (402, 404) klemmend zu halten.
Elektrischer Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kontaktbrückenklammer (40) als ein aus Metallblech, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, gestanztes und geformtes Metallelement ausgebildet ist.
Elektrischer Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Metallblech eine Dicke zwischen 0,1 mm und 0,5 mm aufweist.
Elektrischer Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kontaktbrückenklammer (40) einen ersten und zweiten Kontaktschenkel (402, 404) und eine den ersten und zweiten Kontaktschenkel (402, 404) miteinander verbindende Querstrebe (410) aufweist und wobei der erste Kontaktschenkel (402) einerseits an der ersten Kontaktfeder (32) und andererseits an einer ersten Flachseite (20a) im Randbereich (22) der Leiterplatte (20) anliegen und/oder der zweite Kontaktschenkel (404) einerseits an der zweiten Kontaktfeder (34) und andererseits an einer zweiten Flachseite (20b) im Randbereich (22) der Leiterplatte (20) anliegen, wenn der Randbereich (22) der Leiterplatte (20) in den Verbinder (10) eingesteckt ist, so dass der elektrische Kontakt von der ersten oder zweiten Kontaktfeder (32, 34) zu der Leiterbahn (26) durch den ersten bzw. zweiten Kontaktschenkel (402, 404) vermittelt wird.
Elektrischer Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 2–6, wobei sich die Kontaktschenkel (402, 404) von jeweils einer Verbindungsplatte (406, 408) in dieselbe Richtung wie die zugehörige Kontaktfeder (32, 34) erstrecken und die Verbindungsplatten (406, 408) mit den Kontaktschenkeln (402, 404) in der Seitenansicht gemeinsam eine Y-Form bilden, wobei die Querstrebe (410) die beiden Verbindungsplatten (406, 408) an der Y-Gabel einstückig miteinander verbindet, und wobei sich die Kontaktschenkel (402, 404) an den Verbindungsplatten (406, 408) gelagert auseinander und wieder zusammen biegen lassen.
Elektrischer Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kontaktbrückenklammer (40) Rastelemente (462, 464) aufweist, welche mit korrespondierenden Rastelementen (466, 468) des ersten und des zweiten Kontaktelements (28, 30) verrastet sind, um die Kontaktbrückenklammer (40) in dem Verbinder (10) zu befestigen.
Elektrischer Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kontaktbrückenklammer (40) sich nach außen erstreckende Klemmlaschen (432, 434, 436) aufweist, welche in das Verbindergehäuse (12) eingreifen, um die Kontaktbrückenklammer (40) in dem Verbinder (10) zu befestigen.
Elektrischer Verbinder (10) nach Anspruch 9, wobei sich die Klemmlaschen (432, 434, 436) im Wesentlichen in Richtung der Ebene der Leiterplatte (20) erstrecken.
Elektrischer Verbinder (10) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Klemmlaschen (432, 434, 436) zumindest teilweise endseitige Klemmzähne (442) aufweisen, welche sich in das Kunststoffmaterial des Verbindergehäuses (12) eingraben, wenn die Kontaktbrückenklammer (40) in das Verbindergehäuse (12) eingesetzt wird.
Elektrischer Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kontaktbrückenklammer (40) seitliche Führungslaschen (452, 454) und/oder Haltelaschen (456, 458) aufweist, welche mit Kanten (402a, 404a, 28a, 30a) der Kontaktfedern (32, 34) und/oder der Kontaktelemente (28, 30) zusammenwirken, um die Kontaktbrückenklammer (40) an den Kontaktfedern (32, 34) zu positionieren.
Verbinderanordnung umfassend den elektrischen Verbinder (10) gemäß einem der Ansprüche 1–12 und eine Leiterplatte (20), welche mit einem Randbereich (22) in die Gehäuseöffnung (13) des Verbinders (10) eingesteckt ist, und dabei zwischen dem ersten und zweiten Kontaktschenkel (402, 404) der Kontaktbrückenklammer (40) klemmend gehalten wird und wobei zumindest eine Leiterbahn (26) auf der Leiterplatte (20) von dem ersten oder zweiten Kontaktschenkel (402, 404) elektrisch kontaktiert wird.
Kontaktbrückenklammer (40) zum Einsetzen durch die Gehäuseöffnung (13) des Verbindergehäuses (12) des Verbinders (10) gemäß einem der Ansprüche 1–12, zur Herstellung der elektrischen Durchschleifverbindung zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelement (28, 30), wenn die Kontaktbrückenklammer (40) in dem Verbindergehäuse (12) zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelement (28, 30) befestigt ist.
Verwendung einer oder mehrerer Kontaktbrückenklammern (40), insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in einem Verbinder (10) zum Einstecken und Kontaktieren einer Leiterplatte (20), wobei die Kontaktbrückenklammern (40) in die Gehäuseöffnung (13) des Verbindergehäuses (12) selektiv zwischen jeweils gegenüberliegende und Leiterbahnen (26) auf der Leiterplatte (20) kontaktierende erste und zweite Kontaktelemente (18, 30) eingesetzt werden, um selektiv Durchschleifverbindungen zwischen ausgewählten Paaren aus ersten und zweiten Kontaktelementen (28, 30) herstellen.