DE102015121832B4

DE102015121832B4 - Steckverbinder zur elektrischen Direktkontaktierung und Steckverbindung

Info

Publication number: DE102015121832B4
Application number: DE102015121832.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Seidenschwand
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2022-04-14
Anticipated expiration: 2035-12-16
Also published as: DE102015121832A1

Abstract

Steckverbinder (1) für ein Fahrzeug, zur elektrischen Direktkontaktierung zwischen zumindest einer elektrischen Leitung (3) und zumindest einem Kontaktelement (5) einer Stromschiene oder einer Leiterplatte (4), wobei- das zumindest eine Kontaktelement (5) eine sich in Richtung der Stromschiene oder Leiterplatte (4) hin verjüngende Öffnung (14) aufweist, deren Innenkante als Schneidkante fungiert,- das zumindest eine Kontaktelement (5) und die zumindest eine elektrische Leitung (3) von einem Steckverbindergehäuse (2) des Steckverbinders (1) umgeben sind, welches derart ausgestaltet ist, dass die zumindest eine elektrische Leitung (3) formschlüssig in dem Steckverbindergehäuse (2) aufgenommen ist, und- die zumindest eine elektrische Leitung (3) in dem Steckverbindergehäuse (2) quer zu einer Steckrichtung (S) aufgenommen ist, und der Formschluss in und gegen die Steckrichtung (S) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss der zumindest einen elektrischen Leitung (3) mit dem Steckverbindergehäuse (2) dadurch erfolgt, dass eine Fixiervorrichtung (15) am Steckverbindergehäuse (2) die in das Steckverbindergehäuse (2) eingebrachte elektrische Leitung (3)in Steckrichtung (S) formschlüssig fixiert, und die Fixiervorrichtung (15) durch zumindest einen Rasthaken (17) ausgebildet ist, welcher die aufgenommene elektrische Leitung (3) zumindest teilweise hintergreift und dadurch formschlüssig fixiert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder zur elektrischen Direktkontaktierung zumindest einer elektrischen Leitung mit zumindest einem Kontaktelement einer Leiterplatte bzw. Stromschiene, insbesondere für eine Leiterplatte in einem Fahrzeug.
Hintergrund der Erfindung
Im Automotive-Bereich ist eine aktuelle Entwicklung die Gestaltung von Direktkontakten, darunter ist die Herstellung eines elektrischen Kontakts durch direkte Verbindung von z.B. Leiterplatte mit Kabelbaum zu verstehen, wodurch übliche Messerleisten oder Gegenstecker auf der Leiterplatte entfallen sollen. Hierdurch können die Herstellungskosten für z.B. Steuergeräte oder ähnliche Module im Fahrzeug, welche Anschlüsse aufweisen zur Verbindung mit Verbrauchern und/oder einem oder mehreren Kabelbäumen und ggf. verschiedenen elektrischen oder elektronischen Bauelementen, wie Sicherungen, Relais oder logische Bausteine, gesenkt werden.
Ferner sollen moderne Steckverbinder zur Direktkontaktierung durch eine einfache Montage bzw. Montageverfahren, insbesondere ein automatisiertes Montageverfahren, anbringbar sein. Bevorzugt soll die Verbindung lediglich durch Stecken anstelle von Löten, Schweißen, o.ä. erfolgen, wodurch eine lösbare Verbindung zwischen Leiterplatte (bzw. Stromschiene) und Steckverbinder erzielt werden kann, was z.B. bei Reparatur oder Nacharbeit hilfreich ist. Trotz dem Wunsch nach einer lösbaren Verbindung muss der Steckverbinder jedoch eine sichere, d.h. mechanisch belastbare Fixierung und elektrische Kontaktierung der Kontaktelemente der Leiterplatte sicherstellen bei gleichzeitiger kompakter Bauweise der Gesamtanordnung von Leiterplatte und Steckverbinder.
Gerade die heutige Schaltungstechnik für den Einsatz im Automobil mit einer Vielzahl an standardisierten Komponenten, die nach Bedarf an einen standardisierten Kabelbaum angeschlossen werden, führt in der Praxis zu einer enormen Vielzahl an zu kontaktierenden Schnittstellen.
Ferner ist ein Ziel der Standardisierung die Variantenvielfalt von eingesetzten Bauteilen und Materialen, bei gleichbleibender oder sogar erhöhter Anzahl an Varianten des angebotenen Endprodukts, zu reduzieren. Dies kann nur erzielt werden, wenn im vorhandenen Produktportfolio durchgehend der Einsatz von Gleichteilen geprüft und umgesetzt wird. So besteht auch im Bereich des Bordnetzes von Fahrzeugen der Bedarf Gleichteile soweit wie möglich einzusetzen. Bei Steckverbindungen kann dies insbesondere durch den Einsatz von gleichen Kontaktelementen seitens der Leiterplatte realisiert werden, was zusätzlich die Bestückung von Leiterplatte mit Kontaktelementen vereinfacht.
Bekannte Steckverbindungen weisen ferner den Nachteil auf, dass aufgrund verschiedener Verbraucher die an eine Leiterplatte (bzw. Stromschiene) angebunden werden, insbesondere Verbraucher mit unterschiedlichen Leistungsanforderungen, es gewöhnlich notwendig ist, unterschiedliche Kontaktelemente mit unterschiedlichem Leitungsquerschnitt und separate Steckverbinder zu verwenden. Falls gleiche Kontaktelemente verwendet werden, ist es notwendig die Kontaktelemente und den Steckverbinder entsprechend der höchsten zu übertragenden Leistung auszulegen, was zu unnötigem Gewicht und unnötigen Kosten führt.
Obig genannte Rahmenbedingungen und Problemstellungen führen zu hohen Anforderungen an moderne Steckverbinder, was bei bekannten Steckverbindern zu aufwendigen Detaillösungen führt. Insbesondere die Gestaltung der Endkontakte und die Einbringung und Befestigung der Endkontakte bzw. elektrischen Leitungen im Steckverbinder ist oft aufwendig, was zu hohen Herstellungs- und Montagekosten sowie langen Prozesszeiten und schlechter Handhabbarkeit führt. Dies führt oft dazu, dass trotz Einsparung der Messerleiste die Kosten nicht reduziert werden können.
Andere übliche Lösungsansetze, welche versuchen die Fertigungstiefe des Steckverbinders in einem wirtschaftlichen Rahmen zu halten, sind mit dem Nachteilen behaftet, dass die zu kontaktierende Leiterplatte an den Steckverbinder angepasst werden muss, zum Beispiel durch entsprechend vorgesehene Kontaktlöcher in der Leiterplatte oder an der Leiterplatte befestigte Gegenstecker (Halterungen).
Darüber hinaus sind aus der AT 5 450 E und der DE 10 2009 060 521 A1 Steckverbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
Andere Steckverbinder mit Schneid-/Klemmelementen sind aus der DE 26 53 357 A1 oder der US 9 246 241 B2 , der US 5 577 930 A oder der DE 10 2012 110 057 A1 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Somit ist es eine Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Steckverbinder zur elektrischen Direktkontaktierung von Kontaktelementen auf einer Stromschiene oder Leiterplatte bereitzustellen, mit welchem eine sichere, d. h. mechanisch belastbare Fixierung und elektrische Kontaktierung bei gleichzeitiger kompakter Bauweise der Gesamtanordnung von Leiterplatte und Steckverbinder realisiert wird. Insbesondere soll dabei eine technische Lösung bereitgestellt werden, welche technisch einfach umsetzbar ist, also die Anzahl der benötigten Komponenten sowie der notwendigen Fertigungsschritte reduziert werden kann. Des Weiteren soll der bereitgestellte Steckverbinder es ermöglichen, elektrische Verbraucher mit verschiedenen Leistungsanforderungen anhand eines Steckverbinders gleichzeitig elektrisch kontaktieren zu können.
Die oben beschriebene Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der folgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steckverbinder, insbesondere für ein Fahrzeug, zur elektrischen Direktkontaktierung zwischen zumindest einer elektrischen Leitung und zumindest einem Kontaktelement einer Stromschiene oder Leiterplatte bereitgestellt. Das zumindest eine Kontaktelement weist eine sich in Richtung der Stromschiene oder Leiterplatte hin verjüngende Öffnung auf, deren Innenkante als Schneidkante fungiert. Ein Steckverbindergehäuse des Steckverbinders ist dabei derart ausgestaltet, dass die zumindest eine in dem Kontaktelement eingebrachte bzw. befindliche elektrische Leitung formschlüssig in dem Steckverbindergehäuse aufgenommen ist, wobei die zumindest eine elektrische Leitung in dem Steckverbindergehäuse quer zu einer Steckrichtung aufgenommen ist und der Formschluss in und/oder gegen die Steckrichtung erfolgt.
Erfindungsgemäß ist der Formschluss der zumindest einen elektrischen Leitung mit dem Steckverbindergehäuse dadurch realisiert, dass eine am Steckverbindergehäuse vorgesehene Fixiervorrichtung die in das Steckverbindergehäuse eingebrachte elektrische Leitung in Steckrichtung formschlüssig fixiert.
Durch Fixierung der elektrischen Leitung im Steckverbindergehäuse durch die Fixiervorrichtung kann auf einen zusätzlichen Fertigungsschritt zur integralen Ausbildung von elektrischer Leitung und Steckverbindergehäuse verzichtet werden. Zusätzlich kann die Einbindung der elektrischen Leitung in den Steckverbinder einfach und insbesondere kurz vor Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen elektrischer Leitung und Kontaktelement erfolgen.
Weiter erfindungsgemäß ist die Fixiervorichtung durch zumindest einen Rasthaken ausgebildet, welcher die aufgenommene elektrische Leitung zumindest teilweise hintergreift und dadurch formschlüssig fixiert.
Hierdurch kann ein äußerst einfacher Steckverbinder angeboten werden, welcher die Möglichkeit bietet, mehrere unterschiedliche elektrische Verbraucher und deren elektrischen Leitungen anhand eines gemeinsamen Steckverbinders mit einer Stromschiene oder Leiterplatte elektrisch zu kontaktieren. Durch die formschlüssige Aufnahme der elektrischen Leitungen entfallen das aufwändige und kostenintensive Vorsehen von Fixierungen im Steckverbindergehäuse zur Befestigung der elektrischen Leitungen sowie das Einbringen und Befestigen der elektrischen Leitungen ins bzw. am Steckverbindergehäuse wie bei bekannten Steckverbindern üblich. Die elektrische Kontaktierung erfolgt vorteilhafterweise direkt über eine Schneid-Klemmverbindung mit dem Kontaktelement. Dadurch gestaltet sich die Montage besonders einfach.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Steckverbinders nimmt der Steckverbinder mindestens zwei elektrische Leitungen im Steckverbindergehäuse auf, wobei die zwei elektrischen Leitungen unterschiedliche Querschnittgrößen aufweisen. Falls der Steckverbinder mehrere elektrische Leitungen aufweist, werden diese bevorzugt parallel zueinander angeordnet, wodurch in der Regel ein quer zu den nebeneinander angeordneten Leitungen länglicher Steckverbinder entsteht. Das Einlegen von elektrischen Leitungen unterschiedlicher Querschnittsgrößen ist durch die sich in Richtung der Stromschiene oder Leiterplatte hin verjüngende Öffnung der Kontaktelemente möglich.
Dadurch, dass die elektrischen Leitungen im Steckverbindergehäuse quer zur Steckrichtung angeordnet sind, d.h. in etwa parallel zur Oberfläche der Leiterplatte, wird insbesondere in dem Fall, dass eine Vielzahl von elektrischen Leitungen vorgesehen ist, das Problem der Einhaltung von genauen Lagetoleranzen zwischen den einzelnen elektrischen Leitungen vermieden, da kein Eingriff mit der Leiterplatte, wie z.B. bei der herkömmlichen Kontaktierung über ein Kontaktloch, erfolgt. Durch die direkte Kontaktherstellung zwischen elektrischer Leitung und Kontaktelement der Leiterplatte kann auf die Verwendung von zusätzlichen Kontaktelementen bzw. Kontaktstiften seitens des Steckverbinders verzichtet werden, wodurch die notwendige Bauteilanzahl und somit die Herstellungskosten reduziert werden können.
Dadurch, dass in dem Steckverbinder elektrische Leitungen mit unterschiedlichen Querschnittsgrößen aufgenommen werden können, ist es zur Erhöhung der Anzahl von Gleichteilen möglich, auch für verschiedene Peripheriemodule, insbesondere Peripheriemodule die eine Versorgung mit unterschiedlichen Stromstärken fordern, gleiche Kontaktelemente seitens der Leiterplatte wie z.B. gleiche Schneidkontakte zu verwenden und gegebenenfalls lediglich die Anzahl der Schneidkontakte entsprechend der Anwendung anzupassen. Die Adaption seitens des Steckverbinders an verschieden hohe Stromstärken je nach Anwendungsfall kann in diesem Fall einfach durch Anpassung der Querschnittsgröße der elektrischen Leitungen erfolgen. Um bei verschiedenen Querschnittsgrößen der elektrischen Leitungen im Steckverbinder dennoch eine gleichzeitige und sichere Kontaktierung mit den jeweiligen Kontaktelementen seitens der Leiterplatte zu gewährleisten, können die Abstände der einzelnen elektrischen Leitungen im Steckverbindergehäuse relativ zur Oberfläche der kontaktierten Leiterplatte angepasst werden.
Gemäß einer Weiterbildung des Steckverbinders kann der Formschluss der zumindest einen elektrischen Leitung mit dem Steckverbindergehäuse dadurch erfolgen, dass das Steckverbindergehäuse und die elektrische Leitung integral ausgebildet sind.
Hierbei ist unter integral zu verstehen, dass die zumindest eine elektrische Leitung in eine Vorrichtung, z.B. eine Spritzvorrichtung, eingelegt wird, und durch ein Spritzgussverfahren mit dem Steckverbindergehäuse umspritzt wird, wodurch die beiden Teile integral, d.h. einteilig ausgebildet werden.
Folglich kann im Unterschied zu bekannten Steckverbindern ein kompakter, einfach realisierbarer Steckverbinder aus einer minimalen Anzahl von Bauteilen angeboten werden. Durch die integrale Ausgestaltung von Steckverbindergehäuse und elektrischer Leitung kann die elektrische Leitung im Gehäuse zuverlässig fixiert und auf eine aufwendige mechanische Aufnahme (Fixierung) für die elektrische Leitung verzichtet werden. Ferner wird der Fertigungsschritt der Einbringung und Befestigung der elektrischen Leitung in das Steckverbindergehäuse obsolet, was zu einer Optimierung der Prozesszeit beiträgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, wird die zumindest eine elektrische Leitung und das Steckverbindergehäuse durch ein Spritzgussverfahren oder bevorzugt durch in-situ Polymerisation in einer Schmelzmischvorrichtung integral ausgebildet. Alternativ ist es auch möglich, alle drei Bauteile: Steckverbindergehäuse, elektrische Leitung bzw. elektrische Leitungen und Schutzisolierung anhand eines der beiden genannten Verfahren integral auszubilden.
Gemäß dem bevorzugten in-situ Polymerisatonsverfahren kann das Steckverbindergehäuse als flächiges, thermoplastisches Formteil aus Polyamid-Kunststoffen hergestellt werden, insbesondere als faserverstärktes Formteil.
Bei dem bevorzugten in-situ Polymerisatonsverfahren werden flächige, faserverstärkte, thermoplastische Formteile aus Polyamid-Kunststoffen in einer Schmelzmischvorrichtung mit zumindest einem ersten beheizbaren Behälter und einem zweiten beheizbaren Behälter hergestellt, unter der Abfolge folgender Schritte:

- Mischen und Erwärmen eines monomeren Ausgangsstoffes (C), eines Aktivators (A) und eines Katalysators (K), wobei im ersten beheizbaren Behälter der monomere Ausgangsstoff (C) und der Aktivator (A) ohne Gegenwart des Katalysators vermischt und erwärmt werden und im zweiten beheizbaren Behälter der monomere Ausgangsstoff (C) und der Katalysator (K) ohne Gegenwart des Aktivators (A) vermischt und erwärmt werden;
- Zusammenführen der in den beiden Behältern vorliegenden Gemische (CK, CA);
- Einbringen der zusammengeführten Gemische (CK, CA) in mindestens ein beheizbares Gießwerkzeug; und
- Verfestigen und Entformen des resultierenden Polyamid-Formteils;

Ferner kann der zumindest eine Rasthaken derart ausgebildet sein, dass dieser nach Einbringen der elektrischen Leitung plastisch verformt ist, so dass der Rasthaken gegen die elektrische Leitung vorgespannt ist und dadurch zusätzlich eine kraftschlüssige Fixierung der elektrischen Leitung erfolgt.
Hierdurch kann die zumindest eine elektrische Leitung nicht nur formschlüssig sondern auch kraftschlüssig im Steckverbindergehäuse aufgenommen werden, wodurch insbesondere zusätzlich eine Fixierung der elektrischen Leitung quer zur Steckrichtung realisiert werden kann. Was ein Herausfallen der elektrischen Leitung aus dem Steckverbinder vermeidet und somit eine Montage des Steckverbinders samt elektrischer Leitung erleichtert.
Des Weiteren kann der zumindest eine Rasthaken integral mit dem Steckverbindergehäuse ausgebildet sein oder als separates, an das Steckverbindergehäuse anbringbares Teil ausgebildet sein.
Durch integrales Ausbilden des Rasthakens mit dem Steckverbindergehäuse wird das Anbringen separater Rasthaken an das Steckverbindergehäuse obsolet, wodurch die Herstellung des Steckverbinders vereinfacht wird. Falls mehrere Rasthaken zur Fixierung mehrerer elektrischen Leitungen im Steckverbinder notwendig sind und die Rasthaken separat ausgebildet sind, ist es vorteilhaft die separaten Rasthaken an einem Bauteil auszubilden, welches einfach in den Steckverbinder eingesetzt werden kann.
Bei der Ausführungsform mit Fixiervorrichtung ist das Steckverbindergehäuse zur Aufnahme der zumindest einen elektrischen Leitung mit einer sich von der Steckrichtung her erstreckenden Öffnung versehen, in welche die elektrische Leitung einbringbar ist. Darunter ist zu verstehen, dass entlang der Steckrichtung, von der Seite des Steckverbindergehäuses her, welche nach erfolgter Kontaktierung mit der Leiterplatte der Leiterplatte am nächsten ist, der sogenannten Kontaktierseite des Steckverbinders, sich eine quer durch das Steckverbindergehäuse erstreckende Öffnung vorgesehen ist, in welche das elektrische Kabel eingeschoben werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Steckverbinders weist die zumindest eine elektrische Leitung einen elektrischen Leiter der zumindest teilweise mit einer Schutzisolierung ummantelt ist auf.
Hierbei können in dem Fall, dass die elektrische Leitung und das Steckverbindergehäuse integral ausgebildet werden, bevorzugt die elektrische Leitung samt ihrer Schutzisolierung und das Steckverbindergehäuse integral ausgebildet werden. Dies vereinfacht den Spritzguss- bzw. Schmelzmischvorgang.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung handelt es sich bei der bzw. den elektrischen Leitungen um vorkonfektionierte elektrische Kabel mit Isolierung. Welche besonders bevorzugt bereits auf die später notwendige Länge abgelängt sind. Da in diesem Fall die elektrische Leitung bereits eine Isolierung aufweist, kann der Herstellungsprozess des Steckverbinders ebenfalls vereinfacht werden.
Ferner wird das Material und die Dimensionierung der Schutzisolierung derart gewählt, dass die Schutzisolierung bei Herstellung des elektrischen Kontakts zwischen der elektrischen Leitung und dem Kontaktelement automatisch durchdringbar ist, insbesondere durch einen Schneidkontakt durchtrennbar ist.
Durch die Ummantelung des elektrischen Leiters mit einer Schutzisolierung kann eine unerwünschte Fehlkontaktierung der elektrischen Leitungen unterbunden werden, da lediglich an der Stelle, an welcher die Schutzisolierung durchdrungen wird, insbesondere durch einen Schneidkontakt durchschnitten wird, eine elektrische Kontaktierung erfolgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist das Steckverbindergehäuse an einer Kontaktierseite eine Ausnehmung zur Aufnahme der Kontaktelemente auf, welche von der mindestens einen elektrischen Leitung quer zur Steckrichtung durchdrungen wird.
Ferner ist die Ausnehmung derart hinsichtlich ihrer relativen Position im Steckverbindergehäuse und Größe (Länge, Breite, Tiefe) gestaltet, dass das Kontaktierelement bzw. die Kontaktierelemente der kontaktierten Leiterplatte in diese eintauchen können.
Hierdurch kann der Vorteil erzielt werden, dass im kontaktierten Zustand der Leiterplatte die Kontaktelemente (Schneidkontakte) auf der Leiterplatte teilweise oder vollständig in die Ausnehmung des Steckverbindergehäuses eintauchen und dadurch von außen nicht zugänglich sind, was einen zusätzlichen Schutz durch den Steckverbinder darstellt.
Gemäß einer Weiterbildung des Steckverbinders weist das Steckverbindergehäuse zumindest ein Fixierelement auf, welches mit der Leiterplatte bzw. der Stromschiene in Eingriff bringbar ist und den Steckverbinder entgegen der Steckrichtung an der kontaktierten Leiterplatte bzw. Stromschiene fixiert. Hierbei kann das zumindest eine Fixierelement bevorzugt in Form einer Verrastung ausgebildet sein, damit bei der Montage ein Endrastpunkt definiert spürbar wird, um dem Werker die Rückmeldung zu geben, dass die Verbindung abgeschlossen ist. Hierdurch kann eine einfache lösbare Befestigung des Steckverbinders an der Leiterplatte realisiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung sind an der Kontaktierseite des Steckverbindergehäuses Abstandhalter vorgesehen, um eine Berührung zwischen einer Oberfläche der Leiterplatte und dem Steckverbindergehäuse zu unterbinden. Dadurch kann eine mögliche Beschädigung der Oberfläche der Leiterplatte ausgeschlossen werden. Die Abstandhalter können hierbei integral mit dem Steckverbindergehäuse oder separat ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform des Steckverbinders weisen die elektrischen Leitungen an der Stelle, an welcher im kontaktierten Zustand mit der Leiterplatte die elektrischen Leitungen den elektrischen Kontakt mit den Kontaktelementen der Leiterplatte herstellen, keine Schutzisolierung auf.
In einer Weiterbildung des Steckverbinders ist das Steckverbindergehäuse mit zumindest einem Führungselement versehen, welches den Steckverbinder während des Kontaktieren mit der Leiterplatte zumindest in einer Raumrichtung senkrecht zur Steckrichtung, bevorzugt in zwei Raumrichtungen senkrecht zur Steckrichtung hält. Hierdurch kann der Kontaktiervorgang unterstütz und erleichtert werden.
Der obig beschriebene Steckverbinder kann in einer Steckverbindung verwendet werden, wobei die zumindest eine elektrische Leitung des Steckverbinders mit einem Kontaktelement einer Leiterplatte bzw. Stromschiene elektrisch kontaktiert ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Steckverbindung vorliegender Erfindung nimmt der Steckverbinder mindestens zwei elektrische Leitungen im Steckverbindergehäuse 2 auf, wobei die zwei elektrischen Leitungen unterschiedliche Querschnittsgrößen, insbesondere unterschiedliche Querschnittsdurchmesser aufweisen, die Leiterplatte entsprechend mindestens zwei gleiche Kontaktelemente aufweist, wobei die Kontaktelemente eine sich in Richtung Leiterplatte hin verjüngende Öffnung aufweisen, deren Innenkante/-n als Schneidkante/-n fungiert/-en.
Ferner kann bei beschriebener Steckverbindung ein Abstand der elektrischen Leitungen im Steckverbindergehäuse, wobei es sich bei dem Abstand um die Distanz zwischen einer Oberfläche der Leiterplatte bzw. Stromschiene, auf welcher die Kontaktelemente angebracht sind, und einer gedachten Mittelachse der elektrischen Leitungen handelt, derart gewählt sein, dass die elektrischen Leitungen mit unterschiedlichen Querschnittsgrößen mit den Öffnungen in etwa gleichzeitig in Kontakt treten.
Dies dient insbesondere dazu, eine sichere elektrische Kontaktierung der einzelnen elektrischen Leitungen mit unterschiedlichen Querschnittsgrößen zu gewährleisten.
Durch vorliegende Steckverbindung kann ein modularer Aufbau, insbesondere ein modulares Baukastenkonzept realisiert werden, wobei z.B. eine Anbindung von Peripheriemodulen mit einer einheitlichen Verbindungstechnik zur Leiterplatte erfolgt. Dies bedeutet, dass mit einem Steckverbinder mehrere voneinander unabhängige elektrische Leitungen mit unterschiedlicher Leistungscharakteristik mit der Leiterplatte verbunden werden können.
Weitere Merkmale und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich. Deren Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
Figurenliste
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung in Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen anhand beispielhafter Ausführungsformen genauer beschrieben.
In den Zeichnungen zeigt:

1 einen nicht zur Erfindung gehörenden Steckverbinder in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
2 eine Leiterplatte mit Kontaktelementen in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
3 den nicht zur Erfindung gehörenden Steckverbinder aus 1 in Schnittdarstellung von vorne, nach erfolgter Kontaktierung einer Leiterplatte, wobei Steckverbinder und elektrische Leitungen integral ausgebildet sind.
4 den erfindungsgemäßen Steckverbinder in Schnittdarstellung von vorne, nach erfolgter Kontaktierung einer Leiterplatte, wobei der Steckverbinder die elektrischen Leitungen anhand einer Fixiereinrichtung im Steckverbindergehäuse fixiert.

BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In der folgenden Beschreibung werden in den unterschiedlichen Darstellungen für gleiche oder vergleichbare Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet und zur Vermeidung von Wiederholungen auf eine erneute Beschreibung dieser Merkmale und Elemente verzichtet.
1 zeigt einen Steckverbinder 1 gemäß einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform ohne eine zu kontaktierende Stromschiene oder Leiterplatte. Der Steckverbinder 1 besteht aus einem Steckverbindergehäuse 2 und mindestens einer elektrischen Leitung 3, in dargestellter Ausführungsform weist der Steckverbinder 1 fünf elektrische Leitungen 3 auf, wodurch mehrere Kontaktelemente 5 der Leiterplatte 4 (siehe 2) anhand eines einzigen, gemeinsamen Steckverbinders 1 gleichzeitig elektrisch kontaktiert werden können. Wie 1 ebenfalls zeigt, entsteht im Falle von mehreren elektrischen Leitungen in der Regel ein länglicher Steckverbinder 1, was jedoch nicht zwingend notwendig ist. Die Form des Steckverbinders 1 kann viel mehr an die räumlichen Gegebenheiten der Leiterplatte bzw. Stromschiene angepasst werden.
Wie der 1 weiter entnommen werden kann, sind die fünf elektrischen Leitungen 3 quer zu einer Steckrichtung S der elektrischen Leitungen 3 und/oder des Steckverbindergehäuses 2, insbesondere senkrecht zu einer Steckrichtung S im Steckverbindergehäuse 2 aufgenommen. 1 zeigt ferner, dass die fünf elektrischen Leitungen parallel zueinander mit Formschluss im Steckverbindergehäuse 2 aufgenommen sind. Ferner können, wie dargestellt, die elektrischen Leitungen eine unterschiedlichen Querschnittsgröße, insbesondere einen unterschiedlichen Querschnittsdurchmesser aufweisen, wobei in 1 lediglich zur Veranschaulichung sämtliche elektrische Leitungen einen von links nach rechts abnehmenden Querschnittsdurchmesser aufweisen.
In 2 ist eine Leiterplatte 4 beispielhaft dargestellt, um zu verdeutlichen, dass falls, wie in 3 illustriert, der Steckverbinder 1 in Längsrichtung derart ausgestaltet ist, dass dieser die Leiterplatte 4 vollständig umgreift, keinerlei Gegenstecker oder andere Mittel an der Leiterplatte notwendig sind, um den Steckverbinder 1 an der Leiterplatte 4 zu befestigen. Sollte dies nicht möglich sein, ist es z.B. durch einfache seitliche Ausschnitte, Aussparungen oder ähnlichem in der Leiterplatte 4 möglich, den Steckverbinder 1 ähnlich wie in 3 gezeigt an der Leiterplatte 4 zu fixieren.
Ferner kann der 2 entnommen werden, dass es sich bei den fünf dargestellten Kontaktelementen 5 der Leiterplatte 4 um gleiche, das heißt zueinander identisch ausgebildete, Kontaktelemente 5 handelt, wodurch die Anzahl von Gleichteilen erhöht und die Variantenvielfalt reduziert werden kann.
Die fünf dargestellten, gabelförmigen Kontaktelemente 5 weisen jeweils eine Öffnung 14 auf, welche sich in Richtung Leiterplatte 4 hin verjüngt. Die Öffnung 14 dient zur Aufnahme der elektrischen Leitungen 3 im kontaktierten Zustand und stellt insbesondere durch Berührung der Innenkanten der Öffnung 14 mit einem (nicht bezeichneten, siehe 3) elektrischen Leiter der elektrischen Leitungen 3 den elektrischen Kontakt her. Die Innenkanten der Öffnung 14 sind hierbei als Schneidkante bzw. Schneidkanten ausgebildet, welche beim Einlegen und/oder Eindrücken der elektrischen Leitungen 3 eine den elektrischen Leiter umhüllende Schutzisolierung 6 der elektrischen Leitungen 3 durchtrennt.
3 zeigt den nicht zur Erfindung gehörenden Steckverbinder 1 in dem Zustand, dass dieser mit einer entsprechenden Leiterplatte 4 kontaktiert ist. Um die bei der Kontaktierung in Funktion tretenden Elemente deutlicher illustrieren zu können, ist 3 als eine Schnittansicht durch den Steckverbinder 1 dargestellt, wobei als Ansichtsebene eine Ebene parallel zur Längserstreckung des Steckverbinders 1 und senkrecht zur Oberfläche 8 der Leiterplatte 4 gewählt ist.
Der Steckverbinder 1 weist ferner beispielhaft zwei Fixierelemente 7 auf. Wie in 1 gezeigt, ist das Steckverbindergehäuse 2 aufgrund der Aufnahme von fünf elektrischen Leitungen 3 länglich, d.h. eine Längenausdehnung (Längserstreckung) ist wesentlich größer als eine Breitenausdehnung (Quererstreckung). Die beiden Fixierelemente 7 sind hierbei an sich gegenüberliegenden Enden des Steckverbindergehäuses 2 in Längserstreckung gesehen ausgebildet, welche in Form einer Verrastung ausgeführt sind. Anhand der Fixierelemente 7 wird der Steckverbinder 1 entgegen der Steckrichtung S an der Leiterplatte 4 (siehe 2)fixiert.
In der in 3 dargestellten, nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform ist der Formschluss der elektrischen Leitung 3 mit dem Steckverbindergehäuse durch integrales Ausbilden beider Elemente realisiert. D.h., dass die fünf elektrischen Leitungen 3 mit dem Steckverbindergehäuse 2 durch z.B. ein Spritzgussverfahren integral hergestellt sind.
Der 3 kann ferner entnommen werden, dass die fünf elektrischen Leitungen 3 jeweils aus einem elektrischen Leiter 20, der mit einer Schutzisolierung ummantelt ist, bestehen, wobei in der dargestellten Ausführungsform die elektrischen Leiter 20 mit ihrer Schutzisolierung 6 und dem Steckverbindergehäuse 2 integral ausgebildet sind.
In dem Steckverbindergehäuse 2 ist eine Ausnehmung 13 vorgesehen, in welche im kontaktierten Zustand die Kontaktelemente 5 der Leiterplatte 4 eintauchen. Wie der 3 entnommen werden kann, ist die Ausnehmung 13 derart ausgeführt, dass die fünf Kontaktelemente 5 in diese eintauchen können. Die Ausnehmung 13 ist hierzu an der Leiterplatte 4 zugewandten Seite 12 (Kontaktierseite) des Steckverbindergehäuses 2 ausgebildet. Zur Kontaktierung der elektrischen Leitungen 3 mit den Kontaktelementen 5 durchdringen die fünf elektrischen Leitungen 3 die Ausnehmung 13 quer zur Steckrichtung S.
In 3 können ferner die beiden Fixierelemente 7 in mit der Leiterplatte 4 kontaktiertem Zustand gesehen werden. Wie gezeigt, ist die Verrastung dadurch realisiert, dass die Fixierelemente 7 als vom Steckverbindergehäuse 2 abstehende Rastarme 10 ausgebildet sind, welche insbesondere in Steckrichtung S vom Steckverbindergehäuse 2 vorstehen und die Leiterplatte 4 umgreifen, insbesondere hintergreifen. Dadurch wird der Steckverbinder an der Leiterplatte 4 entgegen der Steckrichtung S, nach erfolgter Kontaktierung, fixiert.
Die Rastarme 10 weisen hierzu Rastnasen 9 auf, welche mit der Leiterplatte 4 nach erfolgter Kontaktierung einen Formschluss bilden.
Wie der 3 ebenfalls entnommen werden kann, erfolgt die axiale Fixierung des Steckverbinders 1 entgegen der Steckrichtung S an der Leiterplatte 4 in Zusammenspiel mit zwei Abstandhaltern 11, welche an der der Leiterplatte 4 zugewandten Seite 12 des Steckverbindergehäuses 2 angeordnet sind. Die Abstandhalter 11 werden bevorzugt am äußeren Rand des Steckverbindergehäuses 2 platziert.
Des Weiteren ist wie in 3 dargestellt, durch den erfindungsgemäßen Steckverbinder 1 ermöglicht, bei gleichen Kontaktelementen 5 der Leiterplatte 4 unterschiedliche elektrische Leitungen 3, insbesondere elektrische Leitungen 3 mit unterschiedlichen Querschnittsgrößen, zu verwenden. In der dargestellten Ausführung sind fünf elektrische Leitungen mit jeweils sich von links nach rechts reduzierenden Querschnittsdurchmessern verwendet. Dadurch ist es möglich, trotz Verwendung gleicher Kontaktelemente 5 seitens der Leiterplatte 4 eine Adaption an verschiedene Peripheriemodule, insbesondere an Peripheriemodule die eine Versorgung mit unterschiedlichen Stromstärken fordern, zu realisieren. Falls notwendig, kann bei den Kontaktelementen 5 der Leiterplatte 4 eine Anpassung an die Leistungsanforderung seitens der Peripheriemodule anhand einer Änderung der Anzahl der Kontaktelemente 5 erfolgen. In diesem Fall ist es ggf. notwendig, die Breite der Ausnehmung 13 im Steckverbindergehäuse 2 entsprechend anzupassen.
Wie der 3 ebenfalls entnommen werden kann, kann durch Veränderung des relativen Abstandes im Steckverbindergehäuse 2 der einzelnen elektrischen Leitungen 3, wobei der Abstand zwischen einer Mittelachse der elektrischen Leitung 3 und der Oberfläche 8 der kontaktierten Leiterplatte 4 in Steckrichtung S gemeint ist, eine Anpassung an die unterschiedlichen Querschnittsgrößen bzw. Querschnittsdurchmesser der einzelnen elektrischen Leitungen 3 vorgenommen werden. Hierdurch ist es möglich, die jeweiligen Kontaktpunkte zwischen den elektrischen Leitungen 3 und den dazugehörigen Kontaktelementen 5 so zu gestalten, dass die jeweiligen Elemente trotz unterschiedlicher Querschnitte der elektrischen Leitungen 3 gleichzeitig in Berührung kommen und somit gleichzeitig die elektrische Kontaktierung erfolgt.
Wie in 3 illustriert, erfolgt bei Verwendung gleicher Kontaktelemente 5, insbesondere Kontaktelemente 5 mit einer gleichen Geometrie der Öffnung 14, bei reduziertem Querschnittdurchmesser der elektrischen Leitung 3 die Kontaktierung zwischen Kontaktelement 5 und elektrischer Leitung 3 in Steckrichtung S gesehen entsprechend später. Da sich die Öffnung 14 in Richtung Leiterplatte 4, d.h. in Steckrichtung S verjüngt, können verschiedene Leitungsquerschnitte kontaktiert werden, die elektrischen Leitungen 3 müssen lediglich entsprechend tief in die Öffnung 14 der Kontaktelemente 5 eindringen. Entsprechend muss bei elektrischen Leitungen 3 mit großem Querschnittdurchmesser (in 3 links dargestellt) der Abstand zur kontaktierten Leiterplatte 4 entsprechend groß gewählt werden und bei elektrischen Leitungen 3 mit kleinem Querschnittdurchmesser (in 3 rechts dargestellt) der Abstand entsprechend klein gewählt werden.
4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Steckverbinders 1, bei welcher die elektrischen Leitungen 3 nicht integral mit dem Steckverbindergehäuse 2 ausgebildet sind, sondern das Steckverbindergehäuse 2 eine Fixiervorrichtung 15 aufweist, um die in das Steckverbindergehäuse 2 eingebrachten elektrischen Leitungen 3 formschlüssig zu fixieren. Wie der 4 entnommen werden kann, können auch bei dieser Ausgestaltung des Steckverbinders 1 elektrische Leitungen 3 mit unterschiedlichen Querschnittsdurchmessern aufgenommen werden.
Die Fixiervorrichtung 15 ist in Form von fünf Rasthaken 17 ausgebildet, welche die jeweiligen elektrischen Leitungen 3 zumindest teilweise hintergreifen um diese formschlüssig im Steckverbindergehäuse zu fixieren. Die Rasthaken 17 sind hierzu bevorzugt mit einer Einführschräge versehen, an welcher die elektrischen Leitungen beim Einbringen in das Steckverbindergehäuse 2 entlang gleiten und hierbei Rasthaken 17 leicht nach oben (entgegen der Steckrichtung S) verbiegen und dadurch die elektrischen Leitungen vorbei an den Rasthaken 17 in eine endgültige Aufnahmeposition dringen können. Mit Erreichen der endgültigen Aufnahmeposition schwenken die Rasthaken in ihre ursprüngliche Position zurück und fixieren die elektrischen Leitungen formschlüssig im Steckverbindergehäuse 2.
Um die elektrischen Leitungen 3 in das Steckverbindergehäuse 2 einführen und anschließend durch die Fixiereinrichtung 15 formschlüssig fixieren zu können, weist das Steckverbindergehäuse 2 fünf Öffnungen 16 auf, welche sich von der Steckrichtung S her erstrecken. D.h., die Öffnungen 16 erstrecken sich von der Kontaktierseite 12 des Steckverbindergehäuses 2 in das Steckverbindergehäuse 2 hinein, wobei die Öffnungen 16 das Steckverbindergehäuse quer zur Steckrichtung S vollständig durchdringen. Ferner verjüngen sich die Öffnungen 16 entgegen der Steckrichtung S.
Zusammenfassend wird somit mit dem erfindungsgemäßen Steckverbinder 1 und der dadurch realisierten Steckverbindung ein einfach und somit günstig herstellbare elektrische Kontaktierung angeboten, welche ferner die Möglichkeit bietet, mehrere unterschiedliche Verbraucher und deren elektrischen Leitungen anhand eines Steckverbinders 1 mit einer Leiterplatte 4 elektrisch zu kontaktieren. Hierzu nimmt der erfindungsgemäße Steckverbinder 1 in einem Steckverbindergehäuse 2, eine oder mehrere elektrische Leitungen 3 formschlüssig auf.
Als Ergebnis entfallen das aufwändige und kostenintensive Vorsehen von Fixierungen im Steckverbindergehäuse 2 zur Befestigung der elektrischen Leitungen 3 sowie das Einbringen und Befestigen der elektrischen Leitungen 3 ins bzw. am Steckverbindergehäuse 2 wie bei bekannten Steckverbindern üblich.

Claims

Steckverbinder (1) für ein Fahrzeug, zur elektrischen Direktkontaktierung zwischen zumindest einer elektrischen Leitung (3) und zumindest einem Kontaktelement (5) einer Stromschiene oder einer Leiterplatte (4), wobei - das zumindest eine Kontaktelement (5) eine sich in Richtung der Stromschiene oder Leiterplatte (4) hin verjüngende Öffnung (14) aufweist, deren Innenkante als Schneidkante fungiert, - das zumindest eine Kontaktelement (5) und die zumindest eine elektrische Leitung (3) von einem Steckverbindergehäuse (2) des Steckverbinders (1) umgeben sind, welches derart ausgestaltet ist, dass die zumindest eine elektrische Leitung (3) formschlüssig in dem Steckverbindergehäuse (2) aufgenommen ist, und - die zumindest eine elektrische Leitung (3) in dem Steckverbindergehäuse (2) quer zu einer Steckrichtung (S) aufgenommen ist, und der Formschluss in und gegen die Steckrichtung (S) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss der zumindest einen elektrischen Leitung (3) mit dem Steckverbindergehäuse (2) dadurch erfolgt, dass eine Fixiervorrichtung (15) am Steckverbindergehäuse (2) die in das Steckverbindergehäuse (2) eingebrachte elektrische Leitung (3)in Steckrichtung (S) formschlüssig fixiert, und die Fixiervorrichtung (15) durch zumindest einen Rasthaken (17) ausgebildet ist, welcher die aufgenommene elektrische Leitung (3) zumindest teilweise hintergreift und dadurch formschlüssig fixiert.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) mindestens zwei elektrische Leitungen (3) aufnimmt, wobei die zwei elektrischen Leitungen (3) unterschiedliche Querschnittsgrößen aufweisen.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Rasthaken (17) nach Einbringen der elektrischen Leitung (3) plastisch verformt ist, so dass der Rasthaken (17) gegen die elektrische Leitung (3) vorgespannt ist und dadurch zusätzliche eine kraftschlüssige Fixierung der elektrischen Leitung (3) erfolgt.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Rasthaken (17) integral mit dem Steckverbindergehäuse (2) ausgebildet ist oder als separates, an das Steckverbindergehäuse (2) anbringbares Teil ausgebildet ist.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbindergehäuse (2) zur Aufnahme der zumindest einen elektrischen Leitung (3) eine sich von der Steckrichtung (S) her erstreckende Öffnung (16) aufweist, in welche die elektrische Leitung (3) einbringbar ist.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbindergehäuse (2) an einer Kontaktierseite (12) eine Ausnehmung (13) zur Aufnahme der Kontaktelemente (5) aufweist, welche von der mindestens einen elektrischen Leitung (3) quer zur Steckrichtung durchdrungen wird.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbindergehäuse (2) zumindest ein Fixierelement (7) aufweist, welches mit der Stromschiene oder Leiterplatte (4) in Eingriff bringbar ist und den Steckverbinder (1) entgegen der Steckrichtung (S) an der Stromschiene oder Leiterplatte (4) fixiert.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Fixierelement (7) in Form einer die Stromschiene oder Leiterplatte (4) seitlich umgreifenden Verrastung ausgebildet ist, um bei der Montage einen Endrastpunkt definiert spürbar zu machen.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Steckverbindergehäuse (2) an der Kontaktierseite (12) zumindest ein Abstandhalter (11) vorgesehen ist, um eine Berührung zwischen einer Oberfläche (8) der Leiterplatte (4) und dem Steckverbindergehäuse (2) zu unterbinden.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand einer gedachten Mittelachse der einen oder mehreren elektrischen Leitungen (3) im Steckverbindergehäuse (2) zu einer Oberfläche (8) der Leiterplatte (4), auf welcher die Kontaktelemente (5) angebracht sind, für die elektrischen Leitungen mit unterschiedlicher Querschnittsgröße unterschiedlich ist.
Steckverbindung mit einem Steckverbinder (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine elektrische Leitung (3) mit einem Kontaktelement (5) einer Stromschiene oder Leiterplatte (4) elektrisch direktkontaktiert ist.
Steckverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) mindestens zwei elektrische Leitungen (3) im Steckverbindergehäuse (2) aufnimmt, wobei die zwei elektrischen Leitungen (3) unterschiedliche Querschnittsgrößen aufweisen, die Leiterplatte (4) entsprechend mindestens zwei gleiche Kontaktelemente (5) aufweist.