DE102018111628A1

DE102018111628A1 - Steckervorrichtung mit Lamellen und Verriegelungselement

Info

Publication number: DE102018111628A1
Application number: DE102018111628.4A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Wurster
Original assignee: Wuerth Elektronik ICS GmbH and Co KG
Current assignee: Wuerth Elektronik ICS GmbH and Co KG
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2019-11-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steckervorrichtung (100) zum elektrischen Verbinden eines Leiters in einer Verbindungsstruktur, insbesondere einer Leiterplatte, mittels direkten Einsteckens der Steckervorrichtung (100) in ein Kontaktloch der Verbindungsstruktur. Die Steckervorrichtung (100) weist einen Steckerkörper mit einem Befestigungsbereich (102) zum Befestigen des Leiters an der Steckervorrichtung (100) und einen Steckbereich (101) zum Befestigen der Steckervorrichtung (100) in dem Kontaktloch auf, wobei der Befestigungsbereich (102) und der Steckbereich (101) einstückig aus dem Steckerkörper gebildet sind. Der Befestigungsbereich (102) ist elastisch verformbar zum Herstellen einer Klemmverbindung in dem Kontaktloch ausgebildet, wobei der Steckerkörper zumindest teilweise im Steckbereich (101) ein hohlzylindrisches Profil ausbildet und die Mittelachse (107) des hohlzylindrischen Profils in Einsteckrichtung (103) verläuft.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steckervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Leiters in einer Verbindungsstruktur, insbesondere einer Leiterplatte, mittels direkten Einsteckens der Steckervorrichtung in ein Kontaktloch der Verbindungsstruktur. Ferner wird ein Steckerhalbzeug aus einer verbiegbaren Platte zur Herstellung einer Steckervorrichtung beschrieben. Zudem wird ein Verfahren zum Herstellen einer Steckervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Leiters in einer Verbindungsstruktur, insbesondere einer Leiterplatte, mittels direkten Einsteckens der Steckervorrichtung in ein Kontaktloch der Verbindungsstruktur beschrieben.
Hintergrund der Erfindung
Zum Herstellen von elektrischen und/oder elektronischen Verbindungen zwischen verschiedenen Bauteilen, Leitungen oder dergleichen sind Steckverbindungen bekannt, die aus einem Steckelement bestehen, an denen ein elektrischer Leiter befestigt ist. Beispielsweise gibt es normale Steckdosen, in die Stecker eingesteckt werden können, die an Enden von Leitungen angebracht sind. Derartige Verbindungsanordnungen sind für auch sehr häufiges Herstellen und Lösen der Verbindung geeignet und gedacht.
Bei Relais, Sicherungen oder dergleichen ist es ebenfalls bekannt, an einem Gerät einen Sockel anzubringen, in den die Sicherung oder das Relais eingesteckt werden kann. Auch hier soll ein Auswechseln möglich sein, allerdings ist hier das Auswechseln seltener als bei den Steckvorgängen zwischen Steckdose und Stecker.
Selbst dann, wenn es sich um Steckvorgänge zwischen Leiterplatten und Steckelementen handelt, ist es üblich, auf der Leiterplatte einen Sockel beziehungsweise eine Steckbuchse anzuordnen oder sogar an einer anderen Stelle und die Steckbuchse dann mithilfe von Leitungen mit der Leiterplatte zu verbinden.
IPC-Klasse H01R 13/53 betrifft Grundplatten oder Gehäuse für hohe elektrische Anforderungen. IPC-Klasse H01R 13/533 betrifft Grundplatten oder Gehäuse für den Gebrauch unter extremen Bedingungen, z.B. hoher Temperatur, Strahlung, Vibration, korrodierender Umgebung, Druck.
Insbesondere ist es vorteilhaft, Stecker mit einem runden Einsteckabschnitt bereitzustellen, da sich diese in runde Aufnahmeöffnungen gut anschließen können. Derzeit werden Steckkontakte mit einem Hohlprofil oder Lamellenstecker, welche einen runden Einsteckabschnitt aufweisen, aus mehreren Teilen gefertigt und zu einem Kontakt zusammengebaut. Dabei weist ein solcher Stecker in der Regel ein zentrales Element in Form eines massiven Dorns, Bolzen oder eines Rohrs auf, auf dem dann ein, aus einem Blechzuschnitt aufgebautes Lamellenelement aufgesteckt und befestigt ist.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steckervorrichtung mit einem insbesondere runden Einsteckabschnitt bereitzustellen, welcher robust und effektiv herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Steckervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Leiters in einer Verbindungsstruktur, mit einem Steckerhalbzeug und mit einem Verfahren zum Herstellen einer Steckervorrichtung gemäß den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steckervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Leiters in einer Verbindungsstruktur, insbesondere einer Leiterplatte, mittels direkten Einsteckens der Steckervorrichtung in ein Kontaktloch der Verbindungsstruktur beschrieben. Die Steckervorrichtung weist einen Steckerkörper mit einem Befestigungsbereich zum Befestigen des Leiters an der Steckervorrichtung und einen Steckbereich zum Befestigen der Steckervorrichtung in dem Kontaktloch auf, wobei der Befestigungsbereich und der Steckbereich einstückig aus dem Steckerkörper gebildet sind. Der Steckbereich ist elastisch verformbar zum Herstellen einer Klemmverbindung in dem Kontaktloch ausgebildet. Der Steckerkörper bildet zumindest teilweise (oder vollständig) im Steckbereich ein hohlzylindrisches Profil aus, wobei eine Mittelachse des hohlzylindrischen Profils in Einsteckrichtung verläuft.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steckersystem beschrieben, welches ein Aufnahmeelement (z.B. einen Steckerblock, insbesondere ein Kunststoffblock, oder eine Platine) mit zumindest zwei Aufnahmeöffnungen und zumindest zwei Steckervorrichtungen gemäß der oben beschriebenen Ausführungsformen aufweist, wobei die zumindest zwei Steckervorrichtungen jeweils in einer der entsprechenden Aufnahmeöffnungen eingesteckt sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Steckervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Leiters in einer Verbindungsstruktur, insbesondere einer Leiterplatte, mittels direkten Einsteckens der Steckervorrichtung in ein Kontaktloch der Verbindungsstruktur beschrieben. Gemäß dem Verfahren wird ein Steckerkörper mit einem Befestigungsbereich zum Befestigen des Leiters an der Steckervorrichtung und mit einem Steckbereich zum Befestigen der Steckervorrichtung in dem Kontaktloch ausgebildet. Der Befestigungsbereich und der Steckbereich werden einstückig aus dem Steckerkörper gebildet, wobei der Steckbereich elastisch verformbar zum Herstellen einer Klemmverbindung in dem Kontaktloch ausgebildet wird. Der Steckerkörper bildet zumindest teilweise (oder vollständig) im Steckbereich ein hohlzylindrisches Profil aus, wobei eine Mittelachse des hohlzylindrischen Profils in Einsteckrichtung verläuft.
Mit der dargestellten Steckervorrichtung kann insbesondere ein Leiter mittels direkten Einsteckens in ein Kontaktloch der Leiterplatte oder an einer Buchse im Allgemeinen (lösbar) befestigt werden. Das Kontaktloch der Leiterplatte kann durchkontaktiert sein und beispielsweise eine elektrisch leitende Beschichtung aufweisen, so dass eine Stromübertragung in diesem Bereich bereitstellbar ist. Mit dem direkten Einstecken der Steckervorrichtung in das Kontaktloch der Leiterplatte kann eine sogenannte Direktstecktechnik angewendet werden, bei welcher keine Sockel oder andere Hilfsmittel zwischen Leiterplatte und Steckervorrichtung notwendig sind.
Die Steckervorrichtung kann wie oben beschrieben direkt in das (durchkontaktierte) Kontaktloch der Leiterplatte eingeführt werden. Hierbei wird der Steckbereich in das Kontaktloch eingeführt. Die Steckervorrichtung besteht aus Materialien, welche sich für eine elastische Verformung eignen, wie beispielsweise bestimmte Metalle oder Kunststoffe. Beispielsweise kann ein Hochleistungswerkstoff wie beispielsweise das Material K 55 bestehend aus CuNi3Si1Mg gemäß Standard UNS (Unified Numbering System (USA) C70250 hergestellt werden.
Die Steckervorrichtung wird in Richtung einer Einsteckrichtung mit der Leiterplatte verbunden, wobei insbesondere der Steckbereich in Einsteckrichtung in das Kontaktloch eingeführt wird. Die Einsteckrichtung ist im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsrichtung des Kontaktlochs definiert. Ferner kann die Einsteckrichtung als diejenige Richtung definiert werden, welche senkrecht zu einer Ebene der Oberfläche der Leiterplatte ist.
Der Steckbereich wird in Richtung der Einsteckrichtung in das Kontaktloch eingeführt. Dabei ist der Einsteckbereich derart elastisch, bzw. nachgiebig gegenüber dem Steckkörper verformbar, dass sich der Steckbereich bzw. dessen Lamellen quer bzw. senkrecht zur Einführrichtung elastisch verformen können.
Der Begriff „elastisch verformbar“ bezeichnet insbesondere ein Material des Steckbereichs, das bei äußerer Krafteinwirkung eine funktionell nicht unerhebliche Formveränderung erfährt, die sich bei Nachlassen der äußeren Kraft zurückbildet, so dass das elastisch verformbare Material dann wieder in die ursprüngliche Form (Ausgangsform) zurückgeht. Ein elastisch verformbares Material kann bis zu einer bestimmten Krafteinwirkung von einer plastischen Deformation oder einer spanenden Deformation frei oder weitestgehend frei sein. Das Elastizitätsmodul, welches den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers bei linear elastischem Verhalten beschreibt, kann bei dem elastisch verformbaren Material zum Beispiel kleiner als 1 kN/mm², insbesondere kleiner als 0.5 kN/mm², weiter insbesondere kleiner als 0.1 kN/mm²sein. Zum Beispiel kann der Elastizitätsmodul bei dem elastisch verformbaren Material zwischen 0.01 kN/mm² und 0.1 kN/mm² liegen. Diese Werte des Elastizitätsmoduls können sich auf eine Temperatur von 20°C beziehen.
Mit der elastischen Verformbarkeit des Steckbereichs kann dieser beispielsweise während des Einsteckens in das Kontaktloch zusammengedrückt werden. Nach dem Einführen des Steckbereichs in das Kontaktloch versucht der elastisch verformte Steckbereich in seine Ausgangsposition zurückzugelangen und wird durch die Innenwand des Kontaktlochs daran gehindert. Die Kraft, welche versucht, den elastisch verformbaren Steckbereich in seine Ausgangsposition zu bringen, wird durch den an der Innenoberfläche des Kontaktlochs anliegenden Steckbereich an die Leiterplatte übertragen. Dadurch entsteht eine Kraft, welche zu einer hohen Reibung und Andruckkraft führt und die Steckverbindung des Steckbereichs mit dem Kontaktloch, bzw. der gesamten Steckervorrichtung mit der Leiterplatte bereitstellt.
Der Steckbereich kann elastisch und reversibel in das Kontaktloch steckbar vorgesehen werden und zum Beispiel mit Kräften von höchstens 10 Newton einsteckbar sein. Damit kann eine ausreichend hohe Andruckkraft mit der Innenoberfläche des Kontaktlochs erreicht und eine gute Handhabbarkeit sowie zuverlässige Steckverbindung realisiert werden. Zum Beispiel eignet sich die erfindungsgemäße Steckervorrichtung bzw. Verbindungsanordnung für Automobilanwendungen, zum Beispiel bei Traktoren oder Bussen, wobei erfindungsgemäß eine mechanische Befestigung des Steckers und der Leiterplatte ermöglicht wird. Derartige Verbindungen können starke Ströme übertragen und hohe mechanische Belastungen aushalten. Gleichzeitig sind sie von Hand mehrfach steckbar. Somit können hohe Befestigungskräfte bei geringen Einbring- und Auszugskräften erreicht werden, zum Beispiel, wenn ein Traktor auf dem Feld von einem Benutzer repariert werden soll.
In dem eingebauten Zustand der Steckervorrichtung in dem Kontaktloch ist der Steckbereich elastisch verformt und sozusagen gespannt. Der Begriff „gespannt“ bedeutet, dass der Steckbereich durch die Innenoberfläche des Kontaktlochs in eine Richtung (elastisch) verformt wird und entgegen dieser Richtung eine Rückstellkraft erfährt. Aus dieser gespannten, elastisch verformten Position versucht der Steckbereich in seine Ausgangsposition zurückzufedern und erzeugt durch die Anpressung an der Seitenwand des Kontaktloches eine Druckkraft, Reibungskraft, bzw. Presskraft, welche die Steckverbindung erzeugt.
An den Befestigungsbereich kann beispielsweise ein elektrischer Leiter befestigt werden. Hierfür kann der elektrische Leiter beispielsweise an dem Befestigungsbereich angehaftet (z.B. mittels Lötens) und/oder mittels einer Klemmbefestigung befestigt werden.
Der Steckerkörper besteht darüber hinaus aus einem elektrisch leitfähigen Material, welches in einem Biegevorgang plastisch verformbar ist. Beispielsweise kann der Steckerkörper aus einer Metallverbindung bestehen. Somit ist aufgrund des eingesetzten Materials für den Steckerkörper eine elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Befestigungsbereich und dem Steckbereich geschaffen.
Ferner ist der Steckerkörper einstückig und monolithisch aus einem gemeinsamen Bauteil bzw. Halbzeug gefertigt. Dies bedeutet, dass aus einem gemeinsamen Körper der Befestigungsbereich und der Steckbereich gebildet sind. Insbesondere kann der Befestigungsbereich und der Steckbereich aus einem gemeinsamen Umformverfahren hergestellt werden. Somit ist es nicht länger notwendig, mehrere Teile getrennt voneinander herzustellen und miteinander zu befestigen, um eine Steckervorrichtung mit einem Befestigungsbereich und einen Steckbereich herzustellen. Aufgrund der Ausbildung der Steckervorrichtung aus einem gemeinsamen Steckerkörper werden somit Herstellschritte eingespart und aufgrund der Einteiligkeit eine robustere Steckervorrichtung geschaffen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind der Befestigungsbereich und der Steckbereich entlang einer Einsteckrichtung nacheinander angeordnet.
Die Steckervorrichtung wird in Richtung der Einsteckrichtung in das Kontaktloch hineingesteckt, wobei insbesondere der Steckbereich in Einsteckrichtung in das Kontaktloch eingeführt wird. Die Einsteckrichtung ist im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsrichtung bzw. Mittelachse des Kontaktlochs definiert. Ferner kann die Einsteckrichtung als diejenige Richtung definiert werden, welche senkrecht zu einer Ebene der Oberfläche der Leiterplatte ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Steckbereich entlang einer Einsteckrichtung ein erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende auf. Der Steckbereich weist eine, insbesondere ausschließlich eine, Trennfuge auf, welche sich von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende erstreckt. Die Trennfuge erstreckt sich entlang einer Richtungskomponente, welche parallel zu der Einsteckrichtung verläuft. Insbesondere verläuft die Trennfuge parallel zu der Einsteckrichtung.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Steckbereich und/oder der Befestigungsbereich frei von einer weiteren Trennfuge, welche senkrecht zu einer Einsteckrichtung verläuft. Das einstückige Ausbilden des Steckerkörpers und das Verformen des Befestigungsbereichs und des Steckbereichs um eine gemeinsame Biegeachse führen dazu, dass gerade im Steckbereich nur eine Trennfuge vorliegt. An der Trennfuge können sich zwei gegenüberliegende Stirnseiten bzw. Kanten des Steckbereichs berühren oder in einem geringen Abstand voneinander vorliegen. Ein mehrteiliges Zusammenfügen mehrerer Bauteilelemente führt zu einer Vielzahl von Trennfugen zwischen den einzelnen Bereichen. Mit der Steckervorrichtung der vorliegenden Erfindung liegt durch das gemeinsame Biegen ein und desselben Metallteils ausschließlich eine Trennfuge vor.
Insbesondere kann ausschließlich der Steckbereich mit einem hohlzylindrischen Profil ausgebildet werden, während der Befestigungsbereich ein offenes Profil aufweist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform bildet eine Grundfläche des hohlzylindrischen Profils einen Kreis, eine Ellipse oder ein Polygon, insbesondere ein Viereck oder ein Sechseck aus. Mit der erfindungsgemäße Steckervorrichtung wird somit ein zylindrisches Profil, insbesondere mit einer runden Oberfläche, im Steckbereich gebildet, ohne dass der Steckbereich als stofflich getrenntes weiteres Bauteil an dem Befestigungsbereich befestigt werden muss. Mit der vorliegenden Erfindung wird ein einteiliger Steckerkörper ausgebildet, welcher einen Befestigungsbereich und den hohlzylindrischen Steckbereich aufweist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Steckbereich zumindest eine Lamelle auf, welche elastisch verformbar ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Lamelle zumindest eine Erstreckungsrichtung in Einsteckrichtung, insbesondere eine Erstreckungsrichtung parallel zur Einsteckrichtung, auf.
Die Lamelle erhebt sich insbesondere von einer Oberfläche des Steckbereichs nach außen und bildet somit den größten Durchmesser des Steckbereichs. Die Lamelle wird in Richtung der Einsteckrichtung in das Kontaktloch eingeführt. Dabei wird die Lamelle quer bzw. senkrecht zur Einführrichtung elastisch verformt. Mit der elastischen Verformbarkeit der Lamelle kann diese beispielsweise während dem Einstecken in das Kontaktloch zusammengedrückt werden. Nach dem Einführen der Lamelle in das Kontaktloch versucht die elastisch verformte Lamelle in ihre Ausgangsposition zurückzugelangen und wird durch die Innenwand des Kontaktlochs daran gehindert. Die Kraft, welche versucht, die Lamelle in ihre Ausgangsposition zu bringen, wird durch das an der Innenoberfläche des Kontaktlochs anliegende Einsteckelement an die Leiterplatte übertragen. Dadurch entsteht eine Kraft, welche zu einer hohen Reibung und Andruckkraft führt und die Steckverbindung der Lamelle mit dem Kontaktloch, bzw. der gesamten Steckervorrichtung mit dem Kontakt bereitstellt.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Lamelle zumindest eine konvex verlaufende Form auf. Ein konvexer Verlauf definiert eine Wölbung der Lamelle nach außen, d. h entlang der Einsteckrichtung bis zur Mitte der Lamelle erhöht sich der Abstand der Lamelle von einer Mittelachse des Steckbereichs, ab der Mitte reduziert sich der Abstand der Lamelle von einer Mittelachse des Steckbereichs wieder.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Lamelle zumindest eine S-förmig verlaufende Form auf. Entlang der Einsteckrichtung weist die Lamelle somit einen konkav-konvexen Verlauf auf.
Insbesondere durch den konvexen verlaufenden Bereich der Lamelle kann verhindert werden, dass ein Bereich in Einsteckrichtung vor und nach den Lamellen und insbesondere die Kanten bzw. Stanzkanten in Kontakt mit dem Kontaktloch (beispielsweise einer Leiterplattenhülse) kommen. Somit wird eine schonende Kontaktierung zwischen den Lamellen und dem Kontaktloch bereitgestellt, ohne dass z.B. durch scharfe Kanten eine Verkeilung bzw. eine starke Abnutzung in dem Kontaktloch bewirkt wird.
Je nach Material bzw. Breite, Länge und Auswölbung der Lamelle, kann die Federkonstante der Lamelle eingestellt werden. Somit kann die Presskraft und Haltekraft der Lamelle in dem Kontaktloch eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Steckbereich eine Vielzahl von Lamellen auf, welche nebeneinander angeordnet sind und zumindest eine Erstreckungsrichtung in Einsteckrichtung aufweisen, wobei zwischen zwei benachbarten Lamellen ein Spalt ausgebildet ist. Die Lamellen können entlang einer Umfangsrichtung des Steckbereichs beabstandet voneinander angeordnet sein. Die Abstände zwischen den Lamellen können konstant sein oder variieren. In Umfangsrichtung weist der Steckbereich beispielsweise vier bis zehn, insbesondere acht Lamellen auf.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die zumindest eine Lamelle mit dem zweiten Ende seitlich über einen Verbindungssteg mit einem entsprechenden Ende einer nebenliegenden weiteren Lamelle verbunden. In einer Ausführungsform steht der Verbindungssteg in Einsteckrichtung über die Lamellen hervor bzw. gehen die Enden der Lamellen in Einsteckrichtung wieder in einen gemeinsamen Bereich ohne Trennschlitze über. In ihrer Gesamtheit bilden die Verbindungsstege in Umfangsrichtung des Hohlprofils einen Verbindungsring aus. Dadurch wird beim Einstecken in ein Kontaktloch eine Verformung der einzelnen Lamellen in Umfangsrichtung des Steckbereichs verhindert, da mittels des Verbindungstegs eine Versteifung erzielt wird. Mit anderen Worten sind die Lamellen entweder an ihren, dem Steckbereich zugewandten zweiten Enden über einen kleinen Steg (Ausgangslage) oder dem Verbindungsring (nach Fertigung, insbesondere Biegung zu einem Hohlprofil) miteinander verbunden. Insbesondere verbessert ein Verbindungsring die Stabilität, insbesondere die Federeigenschaften, und hält strammer in der Bohrung und unterstützt die Einführung, da der Verbindungsring den Steckkontakt zentriert.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist zumindest eine Lamelle entlang der Erstreckungsrichtung ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Die Lamelle ist mit dem ersten Ende integral mit dem Steckbereich ausgebildet und das zweite Ende, welches im Vergleich zum ersten Ende näher an dem freien Ende des Steckbereichs angeordnet ist, ist verbindungsfrei mit dem Steckbereich ausgebildet. Das erste Ende der Lamelle ist im Vergleich zu dem zweiten Ende näher an dem Befestigungsbereich ausgebildet. Mit anderen Worten ist das zweite Ende ein freies Ende, welches an keinem weiteren Element befestigt ist. Dadurch kann die Lamelle in einfacher Art und Weise und ohne großen Kraftaufwand elastisch verformt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Steckbereich an einem von dem Befestigungsbereich gegenüberliegendem Ende des Steckbereichs ein elastisch verformbares Einrastelement auf, welches derart ausgebildet ist, dass eine formschlüssige Rastverbindung mit der Verbindungsstruktur bereitstellbar ist, wenn sich die Steckervorrichtung in dem Kontaktloch befindet. Das Einrastelement bildet sozusagen einen Widerhaken aus, welcher gegen ein Herausziehen der Steckervorrichtung aus dem Kontaktloch wirkt. Das Einrastelement erstreckt sich insbesondere von einer Oberfläche des Steckbereichs nach außen. Insbesondere ist das Einrastelement in einem Bereich zwischen den Lamellen und einem äußeren ersten Ende des Steckbereichs ausgebildet. Im eingesteckten Zustand des Steckbereichs in dem Kontaktloch ragt ein Bereich des Steckbereichs zusammen mit dem Einrastelement aus dem Kontaktloch hervor. Während des Einsteckvorgangs wird das Einrastelement nach innen elastisch verformt. Wenn das Einrastelement durch das Kontaktloch hindurch geschoben wurde und aus dem Kontaktloch austritt, verformt sich das Einrastelement zurück in seine unverformte Form, sodass das Einrastelement über den Rand des Kontaktlochs nach außen hinausragt. Dies führt zu einer Verkeilung des Einrastelements mit dem Rand des Kontaktlochs, sodass ein Herausziehen der Steckervorrichtung aus dem Kontaktloch mittels Formschluss verhindert wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Steckbereich an einem dem Befestigungsbereich zugewandten Endbereich zumindest ein über die Außenkontur des Steckbereichs, insbesondere über die Aussenkontur einer Lamelle, hervorragendes Einschubbegrenzungselement auf, welches derart konfiguriert ist, dass in einer vorbestimmten Eindringtiefe des Steckbereichs in der Verbindungsstruktur ein weiteres Einstecken in Einsteckrichtung blockierbar ist. Das Einschubbegrenzungselement kann ähnlich wie das Einrastelement ausgebildet sein. Das Einschubbegrenzungselement wird dem Befestigungsbereich zugewandten Enden der Lamellen vorgesehen und dient als Anschlag, so dass einzelne Kontakte (Steckervorrichtungen) nicht aus Versehen über die Lamellen hinaus ganz durch eine Bohrung hindurchgeschoben werden können.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Einrastelement bzw. das Einschubbegrenzungselement zwischen zwei benachbarten Lamellen angeordnet. Entsprechendes Material kann beim Einfügen des Trennschlitzes zwischen zwei Lamellen stehen bleiben. Das Material kann dadurch besser genutzt werden, da zwischen den Lamellen ein geringerer Beschnitt entfernt wird und mehr Material für das Einrastelement bzw. das Einschubbegrenzungselement übrig gelassen wird. Das übrig gelassene Material wird dann per Umformung zu diesem Einrast- bzw. Einschubbegrenzungselement geformt. Aufgrund der Einstückigkeit ist das Einrastelement bzw. das Einschubbegrenzungselement sehr robust.
Gemäß einer weiteren beispielhafte Ausführungsform wird an dem Befestigungsbereich der Leiter mittels einer Klemmverbindung befestigt. Beispielsweise weist der Befestigungsbereich einen Klemmbereich auf, welche einen Leiter zumindest teilweise umfassen und diesen einklemmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steckerhalbzeug aus einer verbiegbaren Platte bereitgestellt zur Herstellung einer oben beschriebenen Steckervorrichtung. Das Steckerhalbzeug ist entlang zumindest einer Biegelinie verbiegbar, so dass mittels Biegens des Steckerhalbzeugs um eine Biegeachse, welche parallel zur Einsteckrichtung verläuft, die oben beschriebene Steckervorrichtung herstellbar ist.
Dazu kann das Steckerhalbzeug um zumindest eine Biegeachse verbiegbar sein, so dass mittels Biegens des Halbzeugs um die Biegeachse die Steckervorrichtung und insbesondere deren Steckbereich herstellbar ist. So kann beispielsweise das Steckerhalbzeug als dünnes, blechartiges (Schicht-) Material bereitgestellt werden und beispielsweise in seiner Symmetrielinie die Biegelinie ausgebildet sein. Das Steckerhalbzeug kann ferner einen Umriss aufweisen, welcher einen Umriss der Steckervorrichtung aufweist. Das Steckerhalbzeug kann dabei im Ausgangszustand dazu dienen, dass beispielsweise der Leiter in dem Befestigungsbereich ausgelegt wird und mittels Biegens des Steckerhalbzeugs um die Biegeachse der Leiter an einer definierten Stelle in dem Befestigungsbereich eingeklemmt wird. Gleichzeitig oder nach dem Biegen des Steckerhalbzeugs wird der Steckbereich, insbesondere als hohlzylindrisches Profil, mittels Biegens hergestellt. Das Halbzeug oder die fertige Steckervorrichtung ist einstückig aus einem Stück Blech durch Stanzen und Biegen hergestellt. Eine solche integrale Ausführung der Steckervorrichtung aus einem Blechstück führt zu besonders geringen Kosten.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Schritt des Ausbildens des Steckkörpers konkretisiert. Zunächst wird ein Steckerhalbzeug aus einer verbiegbaren Platte bereitgestellt. Anschließend wird ein Biegen der Platte um eine Biegeachse durchgeführt, welche im Wesentlichen parallel, insbesondere fluchtend, zur vorgesehenen Einsteckrichtung verläuft, derart, dass der Steckerkörper zumindest im Steckbereich ein hohlzylindrisches Profil ausbildet. Eine Mittelachse des hohlzylindrischen Profils verläuft parallel zu einer vorgesehenen Einsteckrichtung und der Steckerkörper weist zumindest im Steckbereich eine Trennfuge auf, welche sich parallel zur vorgesehenen Einsteckrichtung erstreckt.
Die verbiegbare Platte kann beispielsweise zwischen 0,2 mm und 0,5 mm, insbesondere 0,3 mm, stark bzw. dick ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Hochleistungswerkstoff wie beispielsweise das Material K 55 bestehend aus CuNi3Si1Mg gemäß Standard UNS (Unified Numbering System (USA) C70250 hergestellt werden.
Die verbiegbare Platte kann ferner zumindest teilweise galvanisch bearbeitet oder feuerverzinnt sein. In einer beispielhaften Ausführungsform ist ausschließlich der Steckbereich, welche später einen elektrischen Kontakt mit dem Kontaktloch ausbildet, galvanisiert oder verzinnt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens weist das Biegen der Platte die folgenden Schritte auf. Zunächst wird die Platte über eine erste Aufnahmenut einer ersten Matrize eines Gesenks gelegt, wobei die erste Aufnahmenut zumindest teilweise eine erste Negativform eines ersten Bereichs zumindest des Steckbereichs aufweist. Anschließend wird ein Stempel eines Gesenks in die erste Aufnahmenut eingefahren, sodass die Platte in die erste Aufnahmenut gedrückt wird und sich somit verbiegt. Dies entspricht insbesondere einem ersten Biegevorgang, indem insbesondere die Kanten/Flanken der Platte verbogen werden, wobei der zwischen den Kanten liegende Bereich noch unverformt bleiben kann.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens weist das Biegen ferner folgendes auf. Zunächst wird die Platte über eine zweite Aufnahmenut einer zweiten Matrize (d.h. eines zweiten Gesenks) gelegt, wobei die zweite Aufnahmenut zumindest teilweise eine zweite Negativform eines zweiten Bereichs (welcher beispielsweise zwischen zwei Kanten der Platte vorliegt) zumindest des Steckbereichs aufweist. Anschließend wird ein weiterer Stempel eines weiteren Gesenks in die zweite Aufnahmenut eingefahren, sodass die Platte in die zweite Aufnahmenut gedrückt wird und sich somit weiter verbiegt.
Das Biegen der Platte wird somit in mehreren Schritten in einem oder mehreren Gesenken durchgeführt, indem an der Platte zumindest im Steckbereich die außenliegenden Flanken hochgestellt und anschließend die freien Enden der Flanken im Gesenk geschlossen werden, so dass im Querschnitt ein hohlzylindrisches Profil erzeugt wird. Je nach Gesenkform (bzw. Form der Aufnahmenuten) erhält man einen Kreis, eine Ellipse oder ein Polygon, insbesondere ein Viereck oder ein Sechseck.
Die Ränder der durch das Halbzeug bedingten Trennfuge kann zur Erhöhung der Stabilität auch zumindest zum Teil verbunden, insbesondere verschweißt oder formschlüssig (Omega Verschluss) verbunden werden.
Insbesondere kann die Platte im Steckbereich bereits vor dem Biegen zum Hohlprofil entsprechende Ausschnitte für die Lamellen aufweisen. Die Lamellen können bereits entsprechend geformte Erhebungen aufweisen, um damit die gewünschten balligen, bauchigen oder S-förmigen Auswölbungen zu bilden. Die Gesenke sind derart gestaltet, dass bereits ausgeformte Lamellen ihre Form behalten.
Ebenso kann die Platte bereits vor dem Biegen zum Hohlprofil im Bereich der Lamellen, insbesondere im Bereich zwischen den Lamellen Elemente für die Einschubbegrenzung und Einrastung aufweisen. Dazu kann Material vom Beschnitt zur Herstellung der Lamellen in den jeweiligen Wurzelbereichen teilweise stehen gelassen und mit einem entsprechenden Verformungsschritt aus der Ebene der Platte herausgebogen werden, so dass die Elemente nachher leicht über die Außenkontur des Steckbereichs hervorstehen. Der Wurzelbereich ist der Anfangs- oder Endbereich eines Lamellenstegs.
Auf diese Weise können Steckbereiche mit einem miniaturisierten hohlzylindrischen Profil mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm hergestellt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klarwerden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
Figurenliste
Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer Steckervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Leiters in einer Verbindungstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Steckervorrichtung gemäß 1,
3 eine schematische Schnittdarstellung einer Steckervorrichtung aufweisend ein Einrastelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
4 eine vergrößerte Darstellung der Sektion III aus 3,
5 eine schematische Darstellung eines Halbzeugs zur Herstellung einer Steckervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6 bis 8 eine schematische Darstellung eines Herstellungsverfahrens einer Steckervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
9 eine schematische Darstellung einer Steckervorrichtung mit S-förmigen Lamellen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch.
1 und 2 zeigen eine Steckervorrichtung 100 zum elektrischen Verbinden eines Leiters in einer Verbindungstruktur, insbesondere einer Leiterplatte, mittels direkten Einsteckens der Steckervorrichtung 100 in ein Kontaktloch der Verbindungsstruktur. Die Steckervorrichtung 100 weist einen Steckerkörper mit einem Befestigungsbereich 102 zum Befestigen des Leiters an der Steckervorrichtung 100 und einen Steckbereich 101 zum Befestigen der Steckervorrichtung 100 in dem Kontaktloch auf, wobei der Befestigungsbereich 102 und der Steckbereich 101 einstückig aus dem Steckerkörper gebildet sind. Der Steckbereich 101 ist elastisch verformbar zum Herstellen einer Klemmverbindung in dem Kontaktloch ausgebildet. Mit der dargestellten Steckervorrichtung 100 kann insbesondere ein Leiter mittels direkten Einsteckens in ein Kontaktloch der Leiterplatte oder an einer Buchse im Allgemeinen (lösbar) befestigt werden. Das Kontaktloch der Leiterplatte kann durchkontaktiert sein und beispielsweise eine elektrisch leitende Beschichtung aufweisen, so dass eine Stromübertragung in diesem Bereich bereitstellbar ist. Der Steckerkörper bildet zumindest im Steckbereich 101 ein hohlzylindrisches Profil aus, wobei die Mittelachse 107 des hohlzylindrischen Profils in Einsteckrichtung 103 verläuft.
Die Steckervorrichtung 100 wird in Richtung einer Einsteckrichtung 103 mit der Leiterplatte verbunden, wobei insbesondere der Steckbereich 101 in Einsteckrichtung 103 in das Kontaktloch eingeführt wird. Die Einsteckrichtung 103 ist im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsrichtung des Kontaktlochs definiert. Ferner kann die Einsteckrichtung 103 als diejenige Richtung definiert werden, welche senkrecht zu einer Ebene der Oberfläche der Leiterplatte ist. Der Steckbereich 101 ist derart elastisch, bzw. nachgiebig gegenüber dem Steckkörper verformbar, dass sich der Steckbereich 101 bzw. dessen Lamellen 108 quer bzw. senkrecht zur Einführrichtung 103 elastisch verformen können.
Mit der elastischen Verformbarkeit des Steckbereichs 101 kann dieser beispielsweise während dem Einstecken in das Kontaktloch zusammengedrückt werden. Nach dem Einführen des Steckbereichs 101 in das Kontaktloch versucht der elastisch verformte Steckbereich 101 in seine Ausgangsposition zurückzugelangen und wird durch die Innenwand des Kontaktlochs daran gehindert. Dadurch entsteht eine Kraft, welche zu einer hohen Reibung und Andruckkraft führt und die Steckverbindung des Steckbereichs 101 mit dem Kontaktloch, bzw. der gesamten Steckervorrichtung 100 mit der Leiterplatte bereitstellt.
An den Befestigungsbereich 102 kann beispielsweise ein elektrischer Leiter befestigt werden. Hierfür kann der elektrische Leiter beispielsweise an dem Befestigungsbereich 102 mittels einer Klemmbefestigung an dem Befestigungsbereich 102 befestigt werden.
Der Steckerkörper besteht darüber hinaus aus einem elektrisch leitfähigen Material, welches in einem Biegevorgang plastisch verformbar ist. Beispielsweise kann der Steckerkörper aus einer Metallverbindung bestehen. Somit ist aufgrund des eingesetzten Materials für den Steckerkörper eine elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Befestigungsbereich 102 und dem Steckbereich 101 geschaffen.
Der Steckerkörper ist einstückig und monolithisch aus einem gemeinsamen Bauteil bzw. Halbzeug 500 (siehe 5) gefertigt. Dies bedeutet, dass aus einem gemeinsamen Körper der Befestigungsbereich 102 und der Steckbereich 101 gebildet sind. Insbesondere kann der Befestigungsbereich 102 und der Steckbereich 101 in einem gemeinsamen Umformverfahren hergestellt werden.
Der Befestigungsbereich 102 und der Steckbereich 101 sind entlang der Einsteckrichtung 103 nacheinander angeordnet. Die Steckervorrichtung 100 wird in Richtung der Einsteckrichtung 103 in das Kontaktloch hineingesteckt, wobei insbesondere der Steckbereich 101 in Einsteckrichtung 103 in das Kontaktloch eingeführt wird. Die Einsteckrichtung 103 ist im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsrichtung bzw. Mittelachse des Kontaktlochs definiert.
Der Steckbereich 101 weist entlang einer Einsteckrichtung 103 ein erstes Ende 104 und ein gegenüberliegendes zweites Ende 105 auf. Der Steckbereich 101 weist eine, insbesondere ausschließlich eine, Trennfuge 106 auf, welche sich von dem ersten Ende 104 zu dem zweiten Ende 105 erstreckt. Die Trennfuge 106 verläuft parallel zu der Einsteckrichtung 103.
Der Steckbereich 101 und der Befestigungsbereich 102 sind frei von weiteren Trennfugen. Das einstückige Ausbilden des Steckerkörpers und das Verformen des Befestigungsbereichs 102 und des Steckbereichs 101 um eine gemeinsame Biegeachse 502 (siehe 5) führt dazu, dass gerade im Steckbereich 101 nur eine Trennfuge 106 vorliegt. An der Trennfuge 106 können sich zwei gegenüberliegende Stirnseiten bzw. Kanten des Steckbereichs 101 berühren oder in einem geringen Abstand voneinander vorliegen. Die Kanten können auch teilweise miteinander verbunden, z.B. punktuell miteinander verklebt oder verschweißt sein. Ferner können die Kanten auch verrasten, z.B. mit einem Omegaverschluss.
Der Steckerkörper bildet in dem Ausführungsbeispiel aus 1 im Steckbereich 101 ein hohlzylindrisches Profil aus, wobei eine Mittelachse 107 des hohlzylindrischen Profils parallel zu der Einsteckrichtung 103 verläuft. Der Befestigungsbereich 102 weist ein offenes Profil auf. Das hohlzylindrische Profil bildet eine kreisförmige Grundfläche aus. Somit wird ein röhrenförmiger Steckbereich ausgebildet, ohne dass der Steckbereich 101 als stofflich getrenntes weiteres Bauteil an dem Befestigungsbereich 102 befestigt werden muss.
Die Lamellen 108 sind nebeneinander angeordnet und weisen zumindest eine Erstreckungsrichtung in Einsteckrichtung 103 auf, wobei zwischen zwei benachbarten Lamellen 108 ein Spalt 109 ausgebildet ist. Die Lamellen 108 können entlang einer Umfangsrichtung des Steckbereichs beabstandet voneinander angeordnet sein. Die Abstände zwischen den Lamellen 108 können konstant sein oder variieren. In Umfangsrichtung weist der Steckbereich 101 beispielsweise acht Lamellen 108 auf.
Die Lamellen 108 erheben sich insbesondere von einer Oberfläche des Steckbereichs 101 nach außen bzgl. der Mittelachse 107 und bilden somit den größten Durchmesser des Steckbereichs 101. Die Lamellen 108 werden in Richtung der Einsteckrichtung 103 in das Kontaktloch eingeführt. Dabei werden die Lamellen derart elastisch, bzw. nachgiebig verformt, dass sich die Lamellen quer bzw. senkrecht zur Einführrichtung 103 elastisch verformen. Mit der elastischen Verformbarkeit der Lamellen 108 können diese während dem Einstecken in das Kontaktloch zusammengedrückt werden.
Die Lamellen 108 weisen eine konvex verlaufende Form auf. Ein konvexer Verlauf definiert eine Wölbung der Lamellen 108 nach außen, d. h. entlang der Einsteckrichtung 103 erhöht sich bis zur Mitte der Lamellen 108 der Abstand der Lamellen 108 von der Mittelachse 107 des Steckbereichs 101.
An dem Befestigungsbereich 102 ist ein elektrischer Leiter mittels einer Klemmverbindung befestigt ist. Beispielsweise weist der Befestigungsbereich 102 einen Klemmbereich 110 auf. Der Klemmbereich 110 besteht aus zwei gegenüberliegenden Vorsprüngen, welche derart verbiegbar sind, dass der Leiter zumindest teilweise umfasst und eingeklemmt und dabei elektrisch leitend mit der Steckervorrichtung 100 verbunden wird.
3 zeigt eine Steckervorrichtung 100 aufweisend ein Einrastelement 301. In 4 wird eine vergrößerte Darstellung der Sektion III aus 3 dargestellt. Im Steckbereich 101 ist an einem von dem Befestigungsbereich 102 gegenüberliegendem Ende 104 des Steckbereichs 101 das elastisch verformbare Einrastelement 301 ausgebildet. Mittels des Einrastelements 301, ist eine formschlüssige Rastverbindung mit der Verbindungsstruktur bereitstellbar, wenn sich die Steckervorrichtung 100 mit dem Steckbereich 101 in dem Kontaktloch befindet. Das Einrastelement 301 bildet sozusagen einen Widerhaken, welcher gegen ein Herausziehen der Steckervorrichtung 100 aus dem Kontaktloch wirkt. Das Einrastelement 301 erstreckt sich insbesondere von einer Oberfläche des Steckbereichs 101 nach außen. Insbesondere ist das Einrastelement 101 in einem Bereich zwischen den Lamellen 108 und einem äußeren ersten Ende 104 des Steckbereichs 101 ausgebildet. Im eingesteckten Zustand des Steckbereichs 101 in dem Kontaktloch ragt ein Bereich des Steckbereichs 101 zusammen mit dem Einrastelement 301 aus dem Kontaktloch hervor. Während des Einsteckvorgangs wird das Einrastelement 301 nach innen elastisch verformt. Wenn das Einrastelement 301 durch das Kontaktloch hindurch geschoben wurde und aus dem Kontaktloch austritt, verformt sich das Einrastelement 301 zurück in seine unverformte Form, sodass das Einrastelement 301 über den Rand des Kontaktlochs nach außen hinausragt. Dies führt zu einer Verkeilung des Einrastelements 301 mit dem Rand des Kontaktlochs, sodass ein Herausziehen der Steckervorrichtung 100 aus dem Kontaktloch mittels Formschluss verhindert wird.
Das Einrastelement 301 ist insbesondere zwischen zwei benachbarten Lamellen 108 angeordnet. Das Material kann dadurch besser genutzt werden, da zwischen den Lamellen 108 ein geringerer Beschnitt entfernt wird und mehr Material für das Einrastelement 301 übrig gelassen wird.
Ferner weist der Steckbereich 101 an einem dem Befestigungsbereich 102 zugewandten Endbereich zumindest ein hervorragendes Einschubbegrenzungselement 302 auf, welches derart konfiguriert ist, dass in einer vorbestimmten Eindringtiefe des Steckbereichs 101 in der Verbindungsstruktur ein weiteres Einstecken in Einsteckrichtung 103 blockierbar ist. Das Einschubbegrenzungselement 302 kann ähnlich wie das Einrastelement 301 ausgebildet sein. Das Einschubbegrenzungselement 302 kann dann dem Befestigungsbereich 102 zugewandten Enden der Lamellen 108 vorgesehen werden und dient sozusagen als Anschlag, so dass einzelne Kontakte (Steckervorrichtungen) nicht über die Lamellen 108 hinaus ganz durch eine Bohrung hindurchgeschoben werden können.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Steckerhalbzeugs 500 zur Herstellung einer Steckervorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Steckerhalbzeug 500 besteht aus einer verbiegbaren Platte. Das Steckerhalbzeug 500 ist entlang zumindest einer Biegelinie verbiegbar, so dass mittels Biegens des Steckerhalbzeugs 500 um eine Biegeachse 502, welche parallel zur Einsteckrichtung 103 verläuft, die Steckervorrichtung 100 herstellbar ist.
Das Steckerhalbzeug 500 besteht aus einem dünnen, blechartigen (Schicht-) Material. Das Steckerhalbzeug 500 stellt einen Umriss das, welcher einen Umriss der finalen Steckervorrichtung aufweist. Das Steckerhalbzeug 500 kann dabei im Ausgangszustand dazu dienen, dass beispielsweise der Leiter in dem Befestigungsbereich 102 positioniert wird und mittels Biegens des Steckerhalbzeugs 500 um die Biegeachse 502 der Leiter an einer definierten Stelle in dem Befestigungsbereich 102 eingeklemmt wird. Vorab, gleichzeitig oder nach dem Biegen des Steckerhalbzeugs 500 wird der Steckbereich 101, insbesondere als hohlzylindrisches Profil, mittels Biegens hergestellt. Das Halbzeug 500 oder die fertige Steckervorrichtung 100 ist einstückig aus einem Stück Blech zum Beispiel durch Stanzen und Biegen hergestellt. Eine solche integrale Ausführung der Steckervorrichtung 100 aus einem Blechstück führt zu besonders geringen Kosten.
Das Biegen der Platte wird wie beschrieben um eine Biegeachse 502 durchgeführt, welche im Wesentlichen parallel zur Einsteckrichtung 103 verläuft, derart, dass der Steckerkörper zumindest im Steckbereich 101 ein hohlzylindrisches Profil ausbildet. Eine Mittelachse 107 des hohlzylindrischen Profils verläuft dabei parallel zu der Einsteckrichtung 502. Der Steckerkörper weist zumindest im Steckbereich 101 eine Trennfuge 106 auf, welche sich parallel zur Einsteckrichtung 103 erstreckt.
Das Halbzeug 500 wird um einen Dorn (z.B. ein Rollgesenk) gebogen, welcher eine Negativform zumindest des Steckbereichs 101 hat. Der Dorn weist beispielsweise eine Mittelachse auf, welcher der Mittelachse 107 des hohlzylindrischen Profils des Steckbereichs 101 entspricht. Die Oberfläche des Dorns weist beispielsweise die Negativform der Innenoberfläche des Steckbereichs 101 auf. Wird mittels Biegens der Steckbereich 101 an die Oberfläche des Dorns angeschmiegt, entsteht die gewünschte Endform des Steckbereichs 101. Insbesondere kann der Bereich bereits vor dem Biegen um den Dorn entsprechende Ausschnitte 501 für die Lamellen 108 aufweisen. Entsprechend kann der Dorn im Bereich der Lamellen 108 entsprechend geformte Erhebungen aufweisen, um damit die Auswölbungen der (ausgebauchten) Lamellen 108 zu bilden, wenn sich der Steckbereich 101 um den Dorn mittels Biegens anschmiegt.
6 bis 8 zeigt ein Herstellungsverfahren einer Steckervorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zunächst wird, wie in 6 dargestellt, die Platte 602 (z.B. das Steckerhalbzeug 500) über eine erste Aufnahmenut 601 einer ersten Matrize 600 eines Gesenks gelegt, wobei die erste Aufnahmenut 601 zumindest teilweise eine erste Negativform eines ersten Bereichs, z.B. den Rand/Kantenbereich wie in 6 dargestellt, zumindest des Steckbereichs 101 aufweist. Anschließend wird ein Stempel 603 eines Gesenks 600 in die erste Aufnahmenut 601 eingefahren, sodass die Platte 602 in die erste Aufnahmenut 601 gedrückt wird und sich somit verbiegt. Dies entspricht insbesondere einem ersten Biegevorgang, indem insbesondere die Kanten der Platte 602 verbogen werden, wobei der zwischen den Kanten liegende Bereich noch unverformt bleiben kann.
Anschließend wird die Platte 602 über eine zweite Aufnahmenut 701 einer zweiten Matrize 700 (d.h. eines zweiten Gesenks) gelegt, wobei die zweite Aufnahmenut 702 zumindest teilweise eine zweite Negativform eines zweiten Bereichs (welcher beispielsweise zwischen zwei Kanten der Platte 602 vorliegt) zumindest des Steckbereichs 101 aufweist. Anschließend wird ein weiterer Stempel 703 eines weiteren Gesenks in die zweite Aufnahmenut 701 eingefahren, sodass die Platte 602 in die zweite Aufnahmenut 701 gedrückt wird und sich somit weiter verbiegt.
Nach dem Biegevorgang in der zweiten Matrize 700 wird anschließend wie in 8 dargestellt die bereits gebogene Platte 602 mittels einer weiteren Matrize 800, die als Rollgesenk ausgebildet ist, weiter gebogen, so dass schließlich die Breite der Trennfuge 106 minimiert wird. Dabei weist die weitere Matrize 800 keinen Stempel auf, sondern eine weitere Aufnahmenut 802. Die gegenüberliegenden und bereits hochgebogenen Kanten werden in die weitere Aufnahmenut 802 eingefahren, sodass diese zueinander weiter gebogen („gerollt“) werden, bis die gewünschte Endform erzielt ist.
Das Biegen der Platte 602 wird somit in mehreren Schritten in einem oder mehreren Gesenken durchgeführt, indem an der Platte 602 zumindest im Steckbereich 101 die außenliegenden Flanken/Kanten hochgestellt und anschließend die freien Enden der Flanken im Gesenk geschlossen werden (siehe 8), so dass im Querschnitt ein hohlzylindrisches Profil erzeugt wird. Insbesondere kann die Platte 602 im Steckbereich 101 bereits vor dem Biegen zum Hohlprofil entsprechende Ausschnitte für die Lamellen 108 aufweisen und entsprechend das Halbzeug 500 darstellen. Die Lamellen 108 können bereits entsprechend geformte Erhebungen aufweisen, um damit die gewünschten balligen, bauchigen oder S-förmigen Auswölbungen zu bilden. Die Gesenke sind derart gestaltet, dass bereits ausgeformte Lamellen 108 ihre Form behalten.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer Steckervorrichtung 100 gemäß 1 oder 2, wobei die Steckervorrichtung 100 aus 9 S-förmige Lamellen 108 aufweist. Die Steckervorrichtung 100 weist einen Steckerkörper mit einem Befestigungsbereich 102 zum Befestigen des Leiters an der Steckervorrichtung 100 und einen, in 9 dargestellten Steckbereich 101 zum Befestigen der Steckervorrichtung 100 in dem Kontaktloch auf. Der Steckbereich 101 ist elastisch verformbar zum Herstellen einer Klemmverbindung in dem Kontaktloch ausgebildet. Die Lamellen 108 weisen einen konvex-konkaven bzw. S-förmigen Verlauf auf.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Bezugszeichenliste

100: Steckervorrichtung
101: Steckbereich
102: Befestigungsbereich
103: Einsteckrichtung
104: erstes Ende
105: zweites Ende
106: Trennfuge
107: Mittelachse
108: Lamelle
109: Spalt
110: Klemmbereich
301: Einrastelement
302: Einschubbegrenzungselement
500: Steckerhalbzeug
501: Aussparung
502: Biegelinie/Biegeachse
600: erste Matratze
601: erste Aufnahmenut
602: Platte/Plättchen
603: Stempel
700: zweite Matratze
701: zweiter Aufnahmenut
703: weiterer Stempel
800: weitere Matratze
801: weitere Aufnahmenut

Claims

Steckervorrichtung (100) zum elektrischen Verbinden eines Leiters in einer Verbindungsstruktur, insbesondere einer Leiterplatte, mittels direkten Einsteckens der Steckervorrichtung (100) in ein Kontaktloch der Verbindungsstruktur, wobei die Steckervorrichtung (100) aufweist: einen Steckerkörper mit einem Befestigungsbereich (102) zum Befestigen des Leiters an der Steckervorrichtung (100) und einem Steckbereich (101) zum Befestigen der Steckervorrichtung (100) in dem Kontaktloch, wobei der Befestigungsbereich (102) und der Steckbereich (101) einstückig aus dem Steckerkörper gebildet sind, wobei der Steckbereich (101) elastisch verformbar zum Herstellen einer Klemmverbindung in dem Kontaktloch ausgebildet ist, wobei der Steckerkörper zumindest teilweise im Steckbereich (101) ein hohlzylindrisches Profil ausbildet, wobei die Mittelachse (107) des hohlzylindrischen Profils in Einsteckrichtung (103) verläuft.
Steckervorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Befestigungsbereich (102) und der Steckbereich (101) entlang einer Einsteckrichtung (103) nacheinander angeordnet sind.
Steckervorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Steckbereich (101) entlang einer Einsteckrichtung (103) ein erstes Ende (104) und ein gegenüberliegendes zweites Ende (105) aufweist, wobei der Steckbereich (101) eine, insbesondere ausschließlich eine, Trennfuge (106) aufweist, welche sich von dem ersten Ende (104) zu dem zweiten Ende (105) erstreckt.
Steckervorrichtung (100) gemäß Anspruch 3, wobei der Steckbereich (101) und/oder der Befestigungsbereich (102) frei von weiteren Trennfugen sind.
Steckervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Grundfläche des hohlzylindrischen Profils einen Kreis, eine Ellipse oder ein Polygon, insbesondere ein Viereck oder ein Sechseck, ausbildet.
Steckervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Steckbereich (101) zumindest eine Lamelle (108) aufweist, welche elastisch verformbar ausgebildet ist.
Steckervorrichtung (100) gemäß Anspruch 6, wobei die Lamelle (108) zumindest eine Erstreckungsrichtung in Einsteckrichtung (103), insbesondere eine Erstreckungsrichtung parallel zur Einsteckrichtung (103), aufweist.
Steckervorrichtung (100) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Lamelle (108) zumindest eine konvex verlaufende Form aufweist.
Steckervorrichtung (100) gemäß Anspruch 7, wobei die Lamelle (108) zumindest eine S-förmig verlaufende Form aufweist.
Steckervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Steckbereich (101) eine Vielzahl von Lamellen (108) aufweist, welche nebeneinander angeordnet sind und zumindest eine Erstreckungsrichtung in Einsteckrichtung (103) aufweisen, wobei zwischen zwei benachbarten Lamellen (108) ein Spalt (109) ausgebildet ist.
Steckervorrichtung (100) gemäß Anspruch 10, wobei die zumindest eine Lamelle (108) mit dem zweiten Ende seitlich über einen Verbindungssteg mit einem entsprechenden Ende einer nebenliegenden weiteren Lamelle (108).
Steckervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei zumindest eine Lamelle (108) entlang der Erstreckungsrichtung ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei die Lamelle (108) mit dem ersten Ende integral mit dem Steckbereich (101) ausgebildet ist und das zweite Ende verbindungsfrei mit dem Steckbereich (101) ausgebildet ist.
Steckervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Steckbereich (101) an einem von dem Befestigungsbereich (102) gegenüberliegenden Ende zumindest ein elastisch verformbares Einrastelement (301) aufweist, welches derart ausgebildet ist, dass eine formschlüssige Rastverbindung mit der Verbindungsstruktur bereitstellbar ist, wenn sich die Steckervorrichtung (100) in dem Kontaktloch befindet.
Steckervorrichtung (100) nach Anspruch 13, wobei das Einrastelement (301) im unverformten Zustand über die Aussenkontur von dem Steckbereich (101), insbesondere über die Aussenkontur einer Lamelle (108), hervorragt.
Steckervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Steckbereich (101) an einem dem Befestigungsbereich (102) zugewandten Endbereich zumindest ein über die Außenkontur des Steckbereichs (101), insbesondere über die Aussenkontur einer Lamelle (108), hervorragendes Einschubbegrenzungselement (302) aufweist, welches derart konfiguriert ist, dass in einer vorbestimmten Eindringtiefe des Steckbereichs (101) in der Verbindungsstruktur ein weiteres Einstecken in Einsteckrichtung (103) blockierbar ist.
Steckervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 6 und 13, 14 oder 15, wobei das Einrastelement (301) und / oder das Einschubbegrenzungselement (302) zwischen zwei benachbarten Lamellen (108) angeordnet ist.
Steckervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei an dem Befestigungsbereich (102) der Leiter mittels einer Klemmverbindung befestigt ist.
Steckersystem, aufweisend ein Aufnahmeelement mit zumindest zwei Aufnahmeöffnungen, und zumindest zwei Steckervorrichtungen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die zumindest zwei Steckervorrichtungen (100) jeweils in einer der entsprechenden Aufnahmeöffnungen eingesteckt sind.
Steckerhalbzeug (500) aus einer verbiegbaren Platte, zur Herstellung einer Steckervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Steckerhalbzeug (500) entlang zumindest einer Biegelinie (502) verbiegbar ist, so dass mittels Biegens des Steckerhalbzeugs (500) um eine Biegeachse (502) herum, welche parallel zur Einsteckrichtung (103) verläuft, die Steckervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 herstellbar ist.
Verfahren zum Herstellen einer Steckervorrichtung (100) zum elektrischen Verbinden eines Leiters in einer Verbindungsstruktur, insbesondere einer Leiterplatte, mittels direkten Einsteckens der Steckervorrichtung (100) in ein Kontaktloch der Verbindungsstruktur, wobei das Verfahren aufweist: Ausbilden eines Steckerkörpers mit einem Befestigungsbereich (102) zum Befestigen des Leiters an der Steckervorrichtung (100) und einem Steckbereich (101) zum Befestigen der Steckervorrichtung (100) in dem Kontaktloch, wobei der Befestigungsbereich (102) und der Steckbereich (101) einstückig aus dem Steckerkörper gebildet werden, wobei der Steckbereich (101) elastisch verformbar zum Herstellen einer Klemmverbindung in dem Kontaktloch ausgebildet wird, wobei der Steckerkörper zumindest teilweise im Steckbereich (101) ein hohlzylindrisches Profil ausbildet, wobei die Mittelachse (107) des hohlzylindrischen Profils in Einsteckrichtung (103) verläuft.
Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei das Ausbilden des Steckkörpers aufweist: Bereitstellen eines Steckerhalbzeugs (500) aus einer verbiegbaren Platte (602), Biegen der Platte (602) um eine Biegeachse (502), welche parallel zur Einsteckrichtung (103) verläuft, derart, dass der Steckerkörper zumindest im Steckbereich (101) ein hohlzylindrisches Profil ausbildet, wobei eine Mittelachse (107) des hohlzylindrischen Profils parallel und insbesondere fluchtend zu der Einsteckrichtung (103) verläuft und der Steckerkörper zumindest im Steckbereich (101) eine Trennfuge (106) aufweist, welche parallel zur Einsteckrichtung (103) ist.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das Biegen der Platte (602) aufweist, Einlegen der Platte (602) über eine erste Aufnahmenut (601) einer ersten Matrize (600), wobei die erste Aufnahmenut (601) zumindest teilweise eine erste Negativform eines ersten Bereichs zumindest des Steckbereichs (101) aufweist, Einfahren eines Stempels in die erste Aufnahmenut (601), sodass die Platte (602) in die erste Aufnahmenut (601) gedrückt wird und sich somit verbiegt.
Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei das Biegen der Platte (602) ferner aufweist, Einlegen der Platte (602) über eine zweite Aufnahmenut (701) einer zweiten Matrize (700), wobei die zweite Aufnahmenut (701) zumindest teilweise eine zweite Negativform eines zweiten Bereichs zumindest des Steckbereichs (101) aufweist, Einfahren eines weiteren Stempels in die zweite Aufnahmenut (701), sodass die Platte (602) in die zweite Aufnahmenut (701) gedrückt wird und sich somit verbiegt.