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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung einer Steckerleiste mit einer Ausrichtungsplatte für Kontaktpins, wobei mechanische Spannungen aufgrund von thermischen Ausdehnungsunterschieden zwischen der Ausrichtungsplatte und dem Grundkörper mittels Entkopplung minimiert werden.
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Stand der Technik
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Steckerleisten werden beispielsweise in Steuergeräten eingesetzt. Eine Ausrichtungsplatte nimmt Kontaktpins zwischen einem Stecker und einer Leiterplatte auf und richtet die Kontaktpins definiert aus, wodurch Lötverbindungen zwischen den Kontaktpins und der Leiterplatte mit geringem Abstand zueinander realisiert werden können. Lötverbindungen können durch mechanische Spannungen geschädigt werden. Eine Relativbewegung zwischen einer Leiterplatte und den durch eine Ausrichtungsplatte geführten Kontaktpins, welche zu mechanischen Spannungen an den Lötstellen führen kann, ist demnach zu vermeiden. Relativbewegungen können durch Ausdehnungsunterschiede zwischen Einzelkomponenten eines Produktes mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auftreten.
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Die Ausrichtungsplatte in der Schrift
EP 0 810 697 A2 kennzeichnet sich durch eine freie Bewegung der Kontaktpins orthogonal zur Ausrichtungsplatte aus, wodurch eine Ausdehnungsänderung und eine resultierende Durchbiegung der Ausrichtungsplatte bei einer Temperaturänderung nicht zu mechanischen Spannungen an Lötstellen der Kontaktpins auf einer Leiterplatte führt.
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Die Schrift JP H11- 121 113 A offenbart einen Verbinder für eine Leiterplatte, aufweisend eine Ausrichteplatte, welche mehrere bewegliche Teile umfasst.
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Das Dokument
EP 0 803 940 A2 offenbart einen elektrischen Stecker für eine Leiterplatte.
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Die vorliegende Erfindung hat gegenüber dem bekannten Stand der Technik die Aufgabe, mechanische Spannungen einer Steckerleiste aufgrund von thermischen Ausdehnungsunterschieden zu minimieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung beansprucht eine Steckerleiste mit einer Ausrichtungsplatte zur Aufnahme von Kontaktpins. Eine Durchbiegung der Ausrichtungsplatte bzw. mechanische Spannungen aufgrund von thermischen Ausdehnungsunterschieden zwischen der Ausrichtungsplatte und dem Grundkörper werden durch eine Entkopplung der Ausrichtungsplatte vom Grundkörper minimiert.
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Die Steckerleiste mit Ausrichtungsplatte für Kontaktpins umfasst einen Grundkörper und mindestens eine Ausrichtungsplatte für Kontaktpins. Die Ausrichtungsplatte hat eine ebene Ausdehnung in x-y-Richtung und weist Löcher für die Aufnahme von Kontaktpins auf.
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Die Ausrichtungsplatte ist mindestens in einem ersten Befestigungsbereich und mindestens in einem zweiten Befestigungsbereich am Grundkörper befestigt, wobei die Befestigung für mindestens eine Richtung gilt und sich der erste Befestigungsbereich und der zweite Befestigungsbereich in der Befestigungsrichtung unterscheiden, d.h. die Bewegung der Ausrichtungsplatte relativ zum Grundkörper ist im ersten Befestigungsbereich in x-Richtung und im zweiten Befestigungsbereich in y-Richtung jeweils durch einen Anschlag begrenzt. Bei einer Temperaturänderung wird erfindungsgemäß im ersten Befestigungsbereich eine Ausdehnung der Ausrichtungsplatte in y-Richtung und/oder im zweiten Befestigungsbereich eine Ausdehnung der Ausrichtungsplatte in x-Richtung ermöglicht.
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Die Ausrichtungsplatte kann im ersten Befestigungsbereich und/oder im zweiten Befestigungsbereich als Nut oder als Langloch ausgeführt sein, wobei am Grundkörper im ersten Befestigungsbereich und/oder im zweiten Befestigungsbereich ein Führungselement angeordnet ist, welches in die Nut oder das Langloch hineinragt.
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Alternativ kann am Grundkörper im ersten Befestigungsbereich und/oder im zweiten Befestigungsbereich eine Nut oder ein Langloch ausgeführt sein, wobei an der Ausrichtungsplatte im ersten Befestigungsbereich und/oder im zweiten Befestigungsbereich ein Führungselement angeordnet ist, welches in die Nut oder das Langloch hineinragt.
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Die Verwendung von Nuten, Langlöchern und Führungselementen ist günstig und konstruktiv einfach umzusetzen. Das Führungselement kann beispielsweise Teil des Grundkörpers oder der Ausrichtungsplatte sein. Ein am Grundkörper angeformter Zapfen stellt beispielsweise ein Führungselement für ein Langloch oder eine Nut dar. Diese Ausführungen lassen sich über einen Polymer-Spritzguss in der Fertigung leicht herstellen. Das Führungselement kann alternativ als ein zusätzlich angefügtes Bauteil am Grundkörper und/oder an der Ausrichtungsplatte, insbesondere als Schraube oder Bolzen, ausgeführt sein.
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Führungselemente stellen jeweils einen Anschlag in x- oder y-Richtung dar und befestigen somit die Ausrichtungsplatte in mindestens einer Richtung an den Grundkörper, wobei eine Ausdehnung der Ausrichtungsplatte in der zur Befestigungsrichtung orthogonalen Richtung ermöglicht sein kann.
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Die Ausrichtungsplatte kann im ersten Befestigungsbereich oder im zweiten Befestigungsbereich durch einen Kleber, eine Niete oder eine Schraube am Grundkörper in x-, y- und z-Richtung befestigt sein, wodurch in diesem Bereich eine Fixierung realisiert und eine Ausdehnung der Ausrichtungsplatte verhindert wird. Dies ist zweckmäßig, wenn die Ausrichtungsplatte starken Vibrationen ausgesetzt ist und/oder die Ausrichtungsplatte nicht formschlüssig gehalten wird.
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Erfindungsgemäß ist der erste Befestigungsbereich und/oder der zweite Befestigungsbereich am Rand der Ausrichtungsplatte angeordnet, wobei ein Kopplungselement im ersten Befestigungsbereich oder im zweiten Befestigungsbereich zwischen dem Grundkörper und der Ausrichtungsplatte angeordnet ist. Das Kopplungselement ist elastisch und befestigt die Ausrichtungsplatte am Grundkörper. Bei großen Ausrichtungsplatten, einem großen Unterschied in den Wärmeausdehnungskoeffizienten oder einer großen Temperaturschwankung kann ein elastisches Kopplungselement besser zum Ausgleich von Ausdehnungsunterschieden geeignet sein als eine Nut oder ein Langloch.
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In einer weiteren alternativen Ausführungsform können mindestens zwei Ausrichtungsplatten am Grundkörper befestigt werden, wobei die Ausrichtungsplatten nebeneinander angeordnet werden. Die Aufteilung einer größeren Ausrichtungsplatte in mehrere, kleinere Ausrichtungsplatten erlaubt eine Reduktion der aus einer Ausdehnung resultierenden Verschiebung der Kontaktpin-Positionen.
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Zwischen den Ausrichtungsplatten kann ein Kopplungselement angeordnet sein.
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Das Kopplungselement kann eine mechanische Feder sein. Alternativ kann das Kopplungselement aus einem elastischen Material sein.
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Der Grundkörper kann als Einsatz in einem Gehäuse befestigt werden. Als alternative Ausführungsform stellt der Grundkörper selber ein Gehäuse dar.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 2a zeigt den ersten Befestigungsbereich aus 1 vergrößert.
- 2b zeigt einen zweiten Befestigungsbereich aus 1 vergrößert.
- 3 zeigt das Beispiel aus 1 in dreidimensionaler Darstellung.
- 4 zeigt ein alternatives, erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel.
- 5a zeigt ein Kopplungselement aus einem elastischen Material in einem ersten Befestigungsbereich.
- 5b zeigt ein Kopplungselement aus einer mechanischen Feder in einem ersten Befestigungsbereich.
- 5c zeigt ein weiteres Kopplungselement aus einer angeformten Federgeometrie in einem ersten Befestigungsbereich.
- 6 zeigt ein weiteres alternatives, erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel.
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Ausführungsbeispiele
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In 1 ist eine Steckerleiste 100 mit einem Grundkörper 101 aus einem Kunststoff und einer Ausrichtungsplatte 102 zur Ausrichtung von Kontaktpins 301 dargestellt (siehe 3). Die Ausrichtungsplatte 102 ist im ersten Befestigungsbereich 103 und in zwei zweiten Befestigungsbereichen 104 am Grundkörper 101 befestigt. Die Hauptausdehnungsrichtung der Ausrichtungsplatte 102 ist aufgrund der Ausgestaltung in x-Richtung zu erwarten.
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Der erste Befestigungsbereich 103 ist auf der Ausrichtungsplatte 102 als Langloch ausgeführt. Die zwei zweiten Befestigungsbereiche 104 sind am Rand der Ausrichtungsplatte 102 positioniert und als Nuten ausgeprägt.
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In das Langloch und in die zwei Nuten ragen jeweils Führungselemente 111 hinein, wobei die Führungselemente 111 als Teil des Grundkörpers 101 der Steckerleiste 100 ausgeführt sind. Die Führungselemente 111 dienen in einer Richtung als Anschlag und befestigen die Ausrichtungsplatte 102 somit in dieser Richtung am Grundkörper 101, wobei eine Ausdehnung in der zur Befestigungsrichtung orthogonalen Richtung ermöglicht wird.
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In einer alternativen Ausgestaltung können beispielsweise zwei erste Befestigungsbereiche 103 und ein zweiter Befestigungsbereich 104 ausgeführt sein. Ein erster Befestigungsbereich 103 oder zweiter Befestigungsbereich 104 kann auch mittig bezüglich der Ausrichtungsplatte 102 als Langloch oder am Rand der Ausrichtungsplatte 102 als Nut ausgeführt bzw. beliebig auf der Ausrichtungsplatte 102 positioniert sein. Positionierung, Typ und Anzahl der ersten und zweiten Befestigungsbereiche können somit an die geometrische Ausführung der Ausrichtungsplatte, insbesondere an der Hauptausdehnungsrichtung und der zu erwartenden Ausdehnungsdimension, angepasst werden.
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Die Führungselemente 111 sind in 1 als Teil des Grundkörpers 101 ausgeführt. Sie können stattdessen auch als Schraube oder Bolzen realisiert sein. Eine Ausführung als Teil des Grundkörpers 101 erlaubt die einfache Herstellung im Spritzguss-Verfahren.
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In einer alternativen Ausführungsform sind die Führungselemente 111 an der Ausrichtungsplatte 102 angeordnet und der Grundkörper 101 weist im ersten Befestigungsbereich 103 und/oder im zweiten Befestigungsbereich 104 Langlöcher oder Nuten auf.
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Die in 1 dargestellte nicht erfindungsgemäße Ausführung einer Steckerleiste 100 mit einer Ausrichtungsplatte 102 ermöglicht die Ausdehnung der Ausrichtungsplatte 102 in x- und y-Richtung entlang des Langloches am ersten Befestigungsbereich 103 bzw. entlang der Nuten an den zwei zweiten Befestigungsbereichen 104. Die in 1 dargestellte Ausführung einer Steckerleiste 100 mit einer Ausrichtungsplatte 102 vermeidet damit eine durch thermische Ausdehnungsunterschiede verursachte Durchbiegung einer Ausrichtungsplatte 102 in z-Richtung. Dadurch wird eine Relativbewegung der Kontaktpins, welche durch die Ausrichtungsplatte 102 geführt werden, vermieden, so dass beispielsweise Lötstellen der Kontaktpins 301 an einer Leiterplatte nicht geschädigt werden.
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In 2a ist ein erster Befestigungsbereich 103 vergrößert dargestellt. Im ersten Befestigungsbereich 103 erlauben das Langloch und das Führungselement 111 eine Ausdehnung der Ausrichtungsplatte 102 in y-Richtung. Das Führungselement 111 stellt am ersten Befestigungsbereich 103 einen Anschlag für eine Bewegung in x-Richtung dar, so dass an dieser Stelle keine Ausdehnung der Ausrichtungsplatte 102 in x-Richtung möglich ist.
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In 2b ist ein zweiter Befestigungsbereich 104 vergrößert dargestellt. Im zweiten Befestigungsbereich 104 erlaubt eine Nut und ein Führungselement 111 eine Ausdehnung der Ausrichtungsplatte 102 in x-Richtung. Das Führungselement 111 stellt in 2b sowie an den zwei zweiten Befestigungsbereichen 104 aus 1 jeweils einen Anschlag für eine Bewegung in y-Richtung dar, so dass an diesen Stellen keine Ausdehnung der Ausrichtungsplatte 102 in y-Richtung möglich ist.
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In 3 ist die aus 1 bekannte, nicht erfindungsgemäße Ausführung einer Steckerleiste 100 mit einer Ausrichtungsplatte für Kontaktpins 301 dreidimensional abgebildet. Die Kontaktpins 301 werden durch die Ausrichtungsplatte 102 geführt und aufgenommen. Die Ausrichtungsplatte 102 definiert die Position der Kontaktpins 301. Es ist zu erkennen, dass der Grundkörper 101 der Steckerleiste 100 einen Teil eines Gehäuses zur Aufnahme von Steckern darstellt. Die Kontaktpins 301 haben Kontakt zu den Steckerbuchsen 302 und werden vor der Ausrichtungsplatte 102 um 90° gebogen. Die Ausrichtungsplatte 102 reduziert Positionstoleranzen, Vibrationseinflüsse und ermöglicht eine Vielzahl an eng nebeneinander ausgeführten Lötprozessen, beispielsweise bei Kontakt der Kontaktpins 301 mit einer Leiterplatte. Durch die in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Art der Befestigung wird die Ausrichtungsplatte 102 thermisch vom Grundkörper 101 entkoppelt.
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In einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind zwei Ausrichtungsplatten 102 nebeneinander an einem Grundkörper 101 befestigt (siehe 4). In den ersten Befestigungsbereichen 103 und in den zweiten Befestigungsbereichen 104 der jeweiligen Ausrichtungsplatte 102 sowie zwischen den Ausrichtungsplatten 102 sind Kopplungselemente 401 angeordnet. Die Kopplungselemente 401 sind elastisch und erlauben einen Ausgleich von unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen zwischen dem Grundkörper 101 und der Ausrichtungsplatte 102. Die Kopplungselemente 401 können aus einem anderen elastischen Material oder als mechanische Feder ausgeführt sein. Die in den ersten Befestigungsbereichen 103 und in den zweiten Befestigungsbereichen 104 erforderlichen Anschläge können durch zusätzliche Konstruktionselemente oder, wie in 4 dargestellt, durch in Querrichtung stabilisierte Federelemente realisiert sein (siehe auch 5a und 5b).
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In der 5a ist ein erfindungsgemäßer erster Befestigungsbereich 103 vergrößert dargestellt, wobei in dem ersten Befestigungsbereich 103 die Ausrichtungsplatte 102 am Rand als Nut ausgeführt ist und ein am Grundkörper 101 ausgeführtes Anschlagelement 501 in die Nut hineingreift und einen Anschlag in x-Richtung realisiert. In der Nut ist außerdem zwischen dem Anschlagelement 501 und der Ausrichtungsplatte 102 ein elastisches Kopplungselement 401 aus Silikon ausgeprägt, so dass in diesem Bereich eine Ausdehnung der Ausrichtungsplatte 102 in y-Richtung möglich ist. Die Ausdehnung der Ausrichtungsplatte 102 in x-Richtung wird durch das Anschlagelement 501 und die Nut verhindert und die Ausrichtungsplatte 102 in x-Richtung befestigt. Eine Ausrichtungsplatte 102 kann auch aus zwei PolymerKomponenten im Spritzguss hergestellt werden, wobei eine PolymerKomponente entsprechend der 5a aus einem elastischen Polymer ausgeführt ist.
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In der 5b ist ein erfindungsgemäßer erster Befestigungsbereich 103 vergrößert dargestellt, wobei in dem ersten Befestigungsbereich 103 zwischen der Ausrichtungsplatte 102 und dem Grundkörper 101 eine in Querrichtung stabilisierte Feder 510 angeordnet ist (siehe auch 4). Die Feder 510 ist in einer zweiteiligen Hülse 511 geführt, so dass eine Ausdehnung der Ausrichtungsplatte 102 in y-Richtung möglich ist. Eine Ausdehnung der Ausrichtungsplatte 102 in x-Richtung wird durch die Hülse, welche einen Anschlag darstellt, verhindert.
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In der 5c ist ein erfindungsgemäßer erster Befestigungsbereich 103 vergrößert dargestellt, wobei in dem ersten Befestigungsbereich 103 zwischen der Ausrichtungsplatte 102 und dem Grundkörper 101 eine mäanderförmige Feder 520 und ein Anschlagelement 521 angeordnet ist, welche beispielsweise bei der Herstellung der Ausrichtungsplatte 102 durch Spritzguss ausgeformt werden können, wodurch Kosten reduziert werden. Das Anschlagelement 521 ist dabei als Flansch ausgeführt, welches in eine Nut an dem Grundkörper 101 hineingreift und einen Anschlag in x-Richtung realisiert.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung gemäß 6 ist ein Grundkörper 101 mit drei Ausrichtungsplatten 601, 602 und 603 dargestellt. Die drei Ausrichtungsplatten 601, 602 und 603 sind unterschiedlich am Grundkörper 101 befestigt.
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Die erste Ausrichtungsplatte 601 ist mit einem ersten Befestigungsbereich 103 und einem zweiten Befestigungsbereich 104 am Grundkörper 101 befestigt. Zwischen der ersten Ausrichtungsplatte 601 und der zweiten Ausrichtungsplatte 602 ist ein Kopplungselement 610 angeordnet.
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Die zweite Ausrichtungsplatte 602 in 6 ist mit einem ersten Befestigungsbereich 103 und einem Kopplungselement 610 zwischen den Ausrichtungsplatten 601 und 602 angeordnet. Die zweite Ausrichtungsplatte 602 weist damit einen ersten Befestigungsbereich 103, aber keinen zweiten Befestigungsbereich 104 auf. Das Kopplungselement 610 ist allerdings ein Anschlag in y-Richtung für die Ausrichtungsplatte 602. Das Kopplungselement 610 entspricht damit einem zweiten Befestigungsbereiches 104, wobei dieser zwischen den Ausrichtungsplatten 601 und 602 angeordnet ist. Zur Befestigung einer Ausrichtungsplatte in genau definierter Position kann nicht auf einen Anschlag in x und y-Richtung pro Ausrichtungsplatte 102, d.h. auf einen ersten Befestigungsbereich 103 und einen zweiten Befestigungsbereich 104 bzw. gleichwertigen Befestigungen in einer Richtung, verzichtet werden. So kann bei der Anordnung mehrerer Ausrichtungsplatten, wie in 6 dargestellt, ein Kopplungselement 610 zwischen zwei Ausrichtungsplatten 102 einem ersten Befestigungsbereich 103 oder einem zweiten Befestigungsbereich 104 entsprechen. Durch die Anordnung eines Kopplungselementes 610 zwischen zwei Ausrichtungsplatten 102 kann in Summe auf ein Kopplungselement 401 verzichtet werden, wodurch eine Kostenreduktion ermöglicht wird.
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Die dritte Ausrichtungsplatte 603 ist mit zwei ersten Befestigungsbereichen 103 und einem zweiten Befestigungsbereich 104 am Grundkörper 101 befestigt. Es ist kein Kopplungselement 401 zwischen der zweiten Ausrichtungsplatte 602 und der dritten Ausrichtungsplatte 603 angeordnet. Somit entfällt ein Kopplungselement 401, was eine Übertragung von mechanischen Spannungen zwischen der zweiten Ausrichtungsplatte 602 und der dritten Ausrichtungsplatte 603 vermeidet.
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Das Ausführungsbeispiel in 6 stellt eine Möglichkeit dar, Ausdehnungsdimensionen zu minimieren und die Ausrichtungsplatten 601, 602 und 603 vom Grundkörper 101 zu entkoppeln, so dass keine mechanischen Spannungen auf Kontaktpins übertragen werden. Gegenüber 4 sind pro Ausrichtungsplatte 102, 601, 602 und 603 weniger erste und zweite Befestigungsbereiche 103 und 104 und entsprechend weniger Kopplungselemente 401 ausgeführt, so dass Fertigungskosten reduziert werden.
