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Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Fixierung eines solchen Kontaktelements.
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In Kraftfahrzeugen werden elektronische Komponenten mit elektronischen Bauteilen für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt. Für eine Steckverbindung zum Verbinden und/oder Trennen von Steuergeräten und/oder von Leitungen für einen elektrischen Strom der elektronischen Komponenten werden Kontaktelemente, insbesondere Steckverbinder, eingesetzt. Bauteile werden hierbei durch Formschluss von Steckerteilen mittels des Steckverbinders passend ausgerichtet und kraftschlüssig lösbar und/oder nicht lösbar miteinander verbunden. Konventionelle Steckverbinder werden mittels mechanischer Arretierung an eine Montagefläche des Bauteils fixiert, um eine mechanische Stabilität der Steckverbindung zu gewährleisten. Die mechanische Arretierung ist beispielsweise eine Schraub- und/oder Nietarretierung, wobei ein Gehäuse des Steckverbinders zumindest zwei Aussparungen zur Schraub- und/oder Nietarretierung umfasst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Kontaktelement sowie ein verbessertes Verfahren zur Fixierung eines solchen Kontaktelements anzugeben.
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Hinsichtlich des Kontaktelements wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 5 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Kontaktelement umfasst zumindest ein Kontaktierungsbereich zum Kontaktieren zumindest eines komplementären Kontaktelements und zumindest ein Verbindungselement zur Fixierung des Kontaktelements an das zumindest eine komplementäre Kontaktelement, wobei der Kontaktierungsbereich als ein Sockel mit einer Anzahl von vom Sockel abstehenden Kontaktstiften ausgebildet ist und das zumindest eine Verbindungselement als eine Oberflächenstruktur am Sockel ausgebildet ist und die Oberflächenstruktur derart ausgebildet ist, dass das zumindest eine Verbindungselement mit dem zumindest einen komplementären Kontaktelement stoff- und/oder kraftschlüssig fixierbar ist.
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In Kraftfahrzeugen werden elektronische Komponenten mit elektronischen Bauteilen für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt. Die elektronischen Komponenten in Form integrierter Schaltungen umfassen üblicherweise elektronische Baugruppen, die beispielsweise auf einer Leiterplatte zu einer elektrischen Schaltungsanordnung zusammengeführt sind. Derartige elektronische Komponenten werden beispielsweise in Steuergeräten für Kraftfahrzeuge, zum Beispiel in Getriebesteuergeräten, eingesetzt.
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Hierbei muss eine Elektronik und/oder Stromversorgung der elektronischen Komponenten über beispielsweise eine Kabelverbindung gewährleistet werden, wobei die Kontaktelemente wie Steckverbinder die Kabelverbindung zumindest zweier Bauteile mittels Kraft- und/oder Formschluss fixieren.
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Mittels des erfindungsgemäßen Kontaktelements ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, ein Bauraum im Bereich der elektronischen Komponenten für die unterschiedlichen Anwendungen im Fahrzeug zu verringern. Hierbei kann zumindest eine Breite des Kontaktelements verringert werden, da kein zusätzlicher Platz für Aussparungen für Schraubverbindungen an einem Gehäuse benötigt wird. So entfallen auch dazugehörige Schrauben und/oder Nieten. Das erfindungsgemäße Kontaktelement ermöglicht in vorteilhafter Weise eine geringere Einbautiefe und Einbaubreite mittels des als Sockel ausgebildeten Kontaktierungsbereichs.
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Das Verbindungselement ist derart an der Kontaktseite des Kontaktelements ausgebildet, dass das Verbindungselement in eine mit der Kontaktseite korrespondierende Aufnahmeeinheit des komplementären Kontaktelements hineinragt.
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Durch die vorteilhafte Ausbildung der Oberflächenstruktur ist das Kontaktelement auch ohne weitere Schraub- und/oder Nietverbindungen stoff- und/oder kraftschlüssig mit dem komplementären Kontaktelement fixierbar. Ein zusätzlicher Montageaufwand wird weitestgehend vermieden, wobei eine Ausrichtung des Kontaktelements zu dem komplementären Kontaktelement vereinfacht werden kann.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Oberflächenstruktur des Verbindungselements eine dreidimensionale wellenförmige Struktur aufweist.
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Dies ermöglicht insbesondere eine form- und/oder kraftschlüssige Fixierung des Kontaktelements in der Aufnahmeeinheit des komplementären Kontaktelements. Beispielsweise ist eine Montage des Kontaktelements mittels einer Rast- und/oder Klipsverbindung in Abhängigkeit der Oberflächenstruktur zeit- und/oder kostensparend zu verrichten. Durch die dreidimensionale wellenförmige Struktur des Verbindungselements kann eine Widerstandsfähigkeit gegen eine radiale Beanspruchung zumindest weitestgehend erhöht werden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Verbindungselement des Kontaktelements zumindest eine Nut zur Aufnahme zumindest eines Dichtungselements aufweist.
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Das Dichtungselement kann beispielsweise ein sogenannter O-Ring sein, welches eine Abdichtung des Verbindungselements axial und/oder radial gegen axiale und/oder radiale Beanspruchungen, die im Fahrzeug auftreten, erhöht.
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Ferner sieht die Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die mit dem komplementären Kontaktelement korrespondierende Kontaktseite zumindest eine Nut zur Aufnahme eines adhäsiven Materials aufweist.
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Mittels einer vorgegebenen Nut kann zumindest ein Arbeitsschritt vereinfacht werden, indem das adhäsive Material ohne weiteren Aufwand, zum Beispiel eines Ausrichtens von Aussparungen zur komplementären Aussparung und Verschraubung der dazugehörigen Schrauben, in die vorgegebene Nut aufgetragen werden kann.
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Die Erfindung sieht weiterhin ein Verfahren zur Fixierung zumindest eines komplementären Kontaktelements an ein Kontaktelement vor, wobei die beiden Kontaktelemente axial miteinander derart verbunden werden, dass diese im Bereich des Sockels kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander fixierbar sind.
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Möglich ist ebenfalls eine ineinander oder aufeinander steckbare Steckverbindung der beiden Kontaktelemente.
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Bei solchen Kontaktelementen ist eine Anforderung, dass Belastungen wie zum Beispiel Temperatur, Bewegungen und/oder Vibrationen, die aufgrund unterschiedlicher Umweltbedingungen beispielsweise in einem Fahrzeug auftreten, sich nicht auf eine elektrische Verbindung der miteinander über das Kontaktelement fixierten elektronischen Komponenten übertragen lassen.
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Mittels der oben genannten Fixierung werden die Belastungen in vorteilhafter Weise zumindest weitestgehend reduziert, wobei der Sockel in einer unmittelbaren Verbindung mit dem komplementären Kontaktelement fixiert ist. Eine Lebensdauer des Kontaktelements und der elektronischen Komponenten kann ebenfalls erhöht werden. Montage- und/oder Reparaturkosten können hierdurch ebenfalls verringert werden.
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Eine zusätzliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest eines der Kontaktelemente mit einem adhäsiven Material versehen wird und anschließend die beiden Kontaktelemente miteinander verbunden werden.
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Dieses Verfahren zur Fixierung des Kontaktelements und das Kontaktelement entsprechen einer sogenannten IP-Schutzart, insbesondere einer IP6k9k Klassifizierung, für eine Eignung von elektrischen Betriebsmitteln für verschiedene Umweltbedingungen. Ebenfalls sind die Fixierung des Kontaktelements und das Kontaktelement für einen Maschinenraum, insbesondere Motorraum eines Fahrzeugs, geeignet.
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Das komplementäre Kontaktelement umfasst eine Montagefläche auf die die Kontaktseite des Kontaktelements fixiert wird, wobei vorzugsweise ein auf Silikon basierendes und/oder silikonhaltiges Material verwendet wird. Eine Verwendung von solch einem Material zur adhäsiven Verbindung kann eine Wärme- und/oder eine Vibrations- und/oder Bewegungsbeständigkeit und/oder eine Festigkeit der Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem komplementären Kontaktelement erhöhen.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung werden zumindest das Verbindungselement des Kontaktelements umlaufend mit einer Vergussmasse versehen und die beiden Kontaktelemente mittels der Vergussmasse miteinander fixiert.
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Die Vergussmasse besteht beispielsweise aus einem Kunstharz beziehungsweise Gießharz und/oder aus einem Synthesekautschuk. Nach einem Aushärten der Vergussmasse wird eine Stabilität der Fixierung der Verbindung und Widerstandsfähigkeit gegenüber den Belastungen weitestgehend erreicht.
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Eine Anwendung des Verfahrens ist hierbei nicht nur auf die Fixierung des Kontaktelements im Fahrzeug beschränkt. Das Verfahren zur Fixierung kann ebenfalls für verschiedene Bauteilelemente angewendet und erweitert werden. Beispielsweise in Bauräumen, in welchen eine mechanische Arretierung beispielsweise mittels Schrauben und/oder Nieten zu vermeiden ist und eine Festigkeit der Verbindung verschiedener Bauteilelemente zu gewährleisten ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das adhäsive Material von der Vergussmasse mittels eines Dichtungselements separiert.
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Durch das Dichtungselement, insbesondere ein sogenannter O-Ring, wobei das Dichtungselement am Kontaktelement und/oder am komplementären Kontaktelement angeordnet ist, kann eine Vermeidung von beispielsweise Kompatibilitätsproblemen erreicht werden.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Kontaktelements gemäß dem Stand der Technik,
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2 schematisch eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kontaktelements,
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3 schematisch eine Seitenansicht des Kontaktelements ohne Dichtungselement,
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4 schematisch eine Seitenansicht des Kontaktelements mit dem Dichtungselement,
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5 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Fixierung des Kontaktelements und eines komplementären Kontaktelements,
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6 schematisch eine erste perspektivische Ansicht der Fixierung und
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7 schematisch eine zweite perspektivische Ansicht der Fixierung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die 1 stellt ein Kontaktelement 1 nach dem Stand der Technik dar.
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Das Kontaktelement 1, insbesondere ein Steckverbinder, umfasst ein Gehäuse 2 mit einem ersten Kontaktierungsbereich 3 zum Kontaktieren eines ersten nicht näher dargestellten komplementären Kontaktelements, beispielsweise einen Stecker eines Kabels und/oder eines Anschlusses. Weiterhin umfasst das Gehäuse 2 des Kontaktelements 1 einen zweiten Kontaktierungsbereich 4 zum Kontaktieren eines zweiten in den 5, 6 und 7 dargestellten komplementären Kontaktelements 5, insbesondere einer elektrischen Komponente und/oder einer Leiterplatte, umfassend ein Gehäuse 6. Der erste Kontaktierungsbereich 3 erstreckt sich senkrecht zum zweiten Kontaktierungsbereich 4, welcher plattenförmig ausgebildet ist.
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Der zweite Kontaktierungsbereich 4 weist zwei Aussparungen 7 in Form eines Durchgangslochs auf, welche in einer flächigen Erweiterung 8 des Gehäuses 2 ausgebildet sind.
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Das Kontaktelement 1 wird derart an dem Gehäuse 6 des zweiten komplementären Kontaktelements 5 angeordnet und fixiert, dass der erste Kontaktierungsbereich 3 senkrecht zum Gehäuse 6 des komplementären Kontaktelements 5 abstehend angeordnet ist. Der plattenförmige zweite Kontaktierungsbereich 4 ist mittels einer Schraub- und/oder Nietverbindung durch die Aussparungen 7 mit dem Gehäuse 6 des komplementären Kontaktelements 5 fixiert.
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Die 2, 3 und 4 zeigen ein erfindungsgemäßes Kontaktelement 9 mit einem ersten Kontaktierungsbereich 10 zum Kontaktieren eines ersten nicht gezeigten komplementären Kontaktelements und einem zweiten Kontaktierungsbereich 11 zum Kontaktieren eines zweiten in den 5, 6 und 7 dargestellten komplementären Kontaktelements 5.
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Der zweite Kontaktierungsbereich 11 ist als ein Sockel E ausgebildet und umfasst ein Verbindungselement 12 zur Fixierung des Kontaktelements 9 an das Gehäuse 6 des zweiten komplementäre Kontaktelements 5.
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Das Verbindungselement 12 ist hierbei an einer mit dem komplementären Kontaktelement 5 korrespondierenden Kontaktseite S des Kontaktelements 9 ausgebildet und weist eine Oberflächenstruktur O auf, mit der das Verbindungselement 12 stoff- und/oder kraftschlüssig mit dem komplementären Kontaktelement 5 fixierbar ist.
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Weiterhin weist das Verbindungselement 12 nach außen geführte Kontaktstifte 13 zur elektrischen Kontaktierung des Kontaktelements 9 mit dem komplementären Kontaktelement 5 auf. Eine Anzahl von Kontaktstiften 13 kann als vom Sockel E abstehende Anschlusspins ausgebildet sein. Das Verbindungselement 12 ist im Umfang kleiner als die Kontaktseite S des zweiten Kontaktierungsbereichs 11 des Kontaktelements 9 und zentriert an der Kontaktseite S angeordnet.
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Die Oberflächenstruktur O weist eine dreidimensionale wellenförmige Struktur auf, insbesondere eine rillenförmige Struktur, wobei sich Rillen beziehungsweise Nuten 15 auf einer Außenfläche F des Verbindungselements 12 parallel zur Kontaktseite S des Kontaktierungsbereichs 11 erstrecken.
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Die Oberflächenstruktur O kann in einer Verteilung und/oder Abständen und/oder Größen und/oder einer Form einzelner Nuten 15 variieren.
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An dem Verbindungselement 12 ist ein umlaufendes und an dem zweiten Kontaktierungsbereich 11 anliegendes Dichtungselement 14, insbesondere ein O-Ring, angeordnet. Hierbei ist insbesondere eine in 3 dargestellte Nut 15 zur Aufnahme des Dichtungselements 14 wie in 4 gezeigt vorgesehen.
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In den 5, 6 und 7 ist eine Fixierung des Kontaktelements 9 und des komplementären Kontaktelements 5 dargestellt.
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Das komplementäre Kontaktelement 5 umfasst eine Aufnahmeeinheit 16 zur Aufnahme des Verbindungselements 12 des Kontaktelements 9. Die Kontaktseite S des Kontaktelements 9 schließt flächig mit einer mit der Kontaktseite S korrespondierenden Aufnahmeseite S1 der Aufnahmeeinheit 16 ab. Mittels eines adhäsiven Materials A werden die Kontaktseite S und die Aufnahmeseite S1 stoffschlüssig fixiert. Hierbei wird entweder in eine an der Kontaktseite S des zweiten Kontaktierungsbereichs 11 ausgebildete Nut 17 oder in eine auf der Aufnahmeeinheit 16 gebildete Nut 18 das adhäsiven Material A aufgetragen.
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Unter adhäsivem Material A ist beispielsweise ein auf Silikon basierendes und/oder silikonhaltiges Material zu verstehen, wobei eine Verwendung von solch einem Material eine Wärme- und/oder eine Vibrations- und/oder Bewegungsbeständigkeit und/oder eine Festigkeit der Verbindung zwischen dem Kontaktelement 9 und dem komplementären Kontaktelement 5 erhöhen kann.
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In 6 ist das adhäsive Material A in eine vorgegebene Nut 18 der Aufnahmeeinheit 16 des komplementären Kontaktelements 5 eingefüllt. Anschließend wird das Kontaktelement 9 auf die Aufnahmeeinheit 16 angeordnet.
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Durch die Aufnahme des Verbindungselements 12 in die Aufnahmeeinheit 16 ist eine Kavität zwischen der Außenfläche F des Verbindungselements 12 und einer Innenfläche F1 der Aufnahmeeinheit 16 gebildet.
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Die Innenfläche F1 der Aufnahmeeinheit 16 umfasst einen von der Innenfläche F1 herausragenden Abschnitt 19, der an der Aufnahmeseite S1 der Aufnahmeeinheit 16 gebildet ist. Das Dichtungselement 14 des Verbindungselements 12 schließt flächig und passgenau mit dem herausragenden Abschnitt 19 der Aufnahmeeinheit 16 ab. Hierdurch kann eine Abdichtung des adhäsiven Materials A von einer Vergussmasse V erreicht werden.
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Damit die Kavität gleichmäßig um das Verbindungselement 12 ausgebildet wird, schließt das Dichtungselement 14 passgenau mit einer sogenannten Übergangspassung mit dem herausragenden Abschnitt 19 ab und fixiert eine Position des Verbindungselements 12 in der Aufnahmeeinheit 16.
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Mittels des Dichtungselements 14 kann in vorteilhafter Weise eine zentrierte Fixierung des Kontaktelements 9 mit geringem Montage- und/oder Ausrichtungsaufwand ermöglicht werden.
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In die oben genannte Kavität wird eine Vergussmasse V zur Fixierung des Verbindungselements 12 mit der Aufnahmeeinheit 16 gefüllt. Die Vergussmasse V schließt wie in 7 dargestellt das Verbindungselement 12 und die Nuten 15 stoffschlüssig ein. Dabei wird das Verbindungselement 12 beziehungsweise das Kontaktelement 9 mittels einer Ausbildung und/oder Anordnung der Nuten 15 radial und axial in der Aufnahmeeinheit 16 fixiert.
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Die Vergussmasse V besteht beispielsweise aus einem Kunstharz beziehungsweise Gießharz und/oder aus einem Synthesekautschuk. Nach einem Aushärten der Vergussmasse V werden eine Stabilität der Fixierung und eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Belastungen und/oder Vibrationen beispielsweise während eines Fahrzeugbetriebs weitestgehend gewährleistet.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kontaktelement
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kontaktierungsbereich
- 4
- Kontaktierungsbereich
- 5
- Kontaktelement
- 6
- Gehäuse
- 7
- Aussparung
- 8
- Erweiterung
- 9
- Kontaktelement
- 10
- Kontaktierungsbereich
- 11
- Kontaktierungsbereich
- 12
- Verbindungselement
- 13
- Kontaktstift
- 14
- Dichtungselement
- 15
- Nut
- 16
- Aufnahmeeinheit
- 17
- Nut
- 18
- Nut
- 19
- Abschnitt
- E
- Sockel
- O
- Oberflächenstruktur
- S1
- Aufnahmeseite
- S
- Kontaktseite
- F
- Außenfläche
- F1
- Innenfläche
- A
- Material
- V
- Vergussmasse
