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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbinder zum elektrischen Kontaktieren eines Getriebesteuergeräts mit einem Gegenverbinder.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Verbinder zum elektrischen Verbinden einer Leiterplatte eines Getriebes mit einer Getriebehydraulik zu schaffen, welcher einen Bewegungsausgleich und/oder einen Toleranzausgleich gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Verbinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Demgemäß ist vorgesehen:
- - ein Verbinder zum elektrischen Kontaktieren eines Getriebesteuergeräts mit einem Gegenverbinder an einer Schnittstelle, wobei das Getriebesteuergerät eine Leiterplatte mit zumindest einem Kontaktmittel zur elektrischen Kontaktierung des Verbinders aufweist, mit einem Gehäuse, einem elektrischen Leiterpaar mit einem ersten Leiter und mit einem zweiten Leiter, wobei die Leiter jeweils einen schnittstellenseitigen Bereich und einen leiterplattenseitigen Bereich aufweisen, wobei der leiterplattenseitige Bereich gegenüber dem schnittstellenseitige Bereich einen reduzierten Querschnitt aufweist.
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Fahrzeuge im Sinne dieser Patentanmeldung sind motorgetriebene Landfahrzeuge. Davon sind auch Schienenfahrzeuge umfasst.
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Ein Getriebe ist ein Maschinenelement, mit dem Bewegungsgrößen, z.B. ein Drehmoment, geändert werden. Ein Getriebe besitzt im Allgemeinen einen Antrieb, an dem die zu übersetzende Kraft eingespeist wird, sowie einen Abtrieb, an dem die übersetzte Kraft abgeleitet wird.
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Eine Schnittstelle ist der Teil eines Gegenstandes, der mit einem weiteren Gegenstand interagiert. Eine Schnittstelle zwischen einem Verbinder und einem Gegenverbinder ist dementsprechend der Ort, an dem der Gegenverbinder und der Verbinder sich kontaktieren.
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Ein Verbinder ist eine Einrichtung zwischen wenigstens zwei Funktionseinheiten, welche mittels des Verbinders elektrisch und/oder mechanisch verbunden sind. Ein Gegenverbinder ist ein weiterer Verbinder, der mit dem Verbinder verbindbar ist. Beispielsweise umfassen Steck- oder Schraubverbindungen oft einen Verbinder und einen Gegenverbinder.
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Eine Leiterplatte, auch Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung, printed circuit board oder PCB genannt, ist ein Träger für elektronische Bauteile. Eine Leiterplatte dient der mechanischen Befestigung der Bauteile und derer elektrischer Verbindung.
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U-förmig sind Strukturen mit drei Schenkeln zwischen welchen im Wesentlichen ein rechter Winkel anliegt, wobei zwei äußere Schenkel länger sind als ein mittiger Schenkel.
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Ein Isoliermittel dient der elektrischen Isolation von Teilen. Dementsprechend ist eine Isolation aus einem elektrisch nichtleitenden Material, häufig Kunststoff, gefertigt.
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Ein Rastmittel ist eine mechanische Vorrichtung zum lösbaren Befestigen beweglicher Teile. So können beispielsweise Sitze in einem Fahrzeug in Laufschienen verschoben werden und dann in der für die Insassen passenden Lage verrastet werden. Eine weitere Anwendung ist das Sichern von Maschinen- oder Geräteteilen. Zum Verrasten werden beispielsweise Rasten, Bolzen, Stifte, Zapfen, Schrauben und Klemm- oder Spannvorrichtungen verwendet. Beim Verrasten bleibt häufig ein Spiel zwischen verrasteten Teilen. Rastverbindungen können sich lösen, wenn eine Krafteinwirkung einen bestimmten Schwellwert übersteigt.
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Schwimmend gelagerte Teile haben in einer Richtung ein Spiel, das heißt die Teile sind in der einen Richtung nicht eindeutig aneinander fixiert. Dadurch können mechanische oder thermische Längenänderungen aufgenommen werden, ohne dass sich die Lagerung verspannt.
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Messerkontakte sind elektrische Kontakte mit einem nichtrunden Querschnitt. Messerkontakte werden häufig aus einem plattenförmigen Rohmaterial ausgeschnitten und weiterverarbeitet, beispielsweise mittels Stanzbiegeverfahren.
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Ein elektrisches Leiterpaar sind zwei elektrische Leiter zur Übertragung von elektrischen Signalen oder von elektrischen Strom. Die Leiter können beispielsweise als Stanzteile, Drehteile, Draht oder dergleichen ausgebildet sein.
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Ein Steuergerät ist ein elektronisches Modul zur Steuerung oder Regelung. Steuergeräte werden im Kfz-Bereich in allen erdenklichen elektronischen Bereichen eingesetzt, ebenso zur Steuerung von Maschinen, Anlagen und sonstigen technischen Prozessen. Ein Getriebesteuergerät ist ein Steuergerät in einem Getriebe.
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Ein Gehäuse ist eine feste Hülle, die einen empfindlichen Inhalt schützend umgibt, oder die Umgebung vor einem schädlichen Inhalt schützt.
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Thermoplaste sind Kunststoffe, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich verformen lassen. Dieser Vorgang ist hierbei reversible, das heißt, er kann durch Abkühlung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden.
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Hydraulikelemente dienen der Signal-, Kraft- und Energieübertragung und der Schmierstoffversorgung mittels Flüssigkeiten. Heißverstemmen gehört zu den Fertigungsverfahren, die dauerhafte formschlüssige, kraftschlüssige und teilweise darüber hinaus stoffschlüssige Verbindungen schaffen.
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Ein Befestigungsrahmen dient der Befestigung eines Bauelements am Rand des Bauelements an einem weiteren Bauelement. Befestigungsrahmen können rechteckig, rund, polygonförmig oder dergleichen sein.
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Löten ist ein thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Werkstoffen, wobei eine flüssige Phase durch Schmelzen eines Lotes oder durch Diffusion an den Grenzflächen entsteht. Dabei wird eine Oberflächenlegierung erzeugt, das Werkstück in der Tiefe aber nicht aufgeschmolzen. Nach dem Erstarren des Lotes ist wie beim Schweißen eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt.
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Die grundlegende Idee der Erfindung ist es, einen Verbinder zu schaffen, welcher eine Bewegungsmöglichkeit von elektrischen Kontakten gewährleistet. Auf diese Weise können fest verbundene elektrische Leiter des Verbinders Bewegungen oder Fertigungstoleranzen einer zu verbindenden Getriebehydraulik oder einer zu verbindenden Leiterplatte ausgleichen.
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Die Erfindung sieht leiterplattenseitige Kontaktbereiche sowie schnittstellenseitige Kontaktbereiche vor, wobei die leiterplattenseitigen Kontaktbereiche gegenüber den schnittstellenseitigen Kontaktbereichen einen reduzierten Querschnitt aufweisen. Dies ermöglicht eine besonders robuste Verbindung der leiterplattenseitigen Kontaktbereiche auf einer Leiterplatte, da der Querschnitt der auf der Leiterplatte zu kontaktierenden Kontaktbereiche reduziert ist. Beispielsweise ist es denkbar, die leiterplattenseitigen Kontaktbereiche auf einer Leiterplatte zu verlöten, wobei die Lötaugen klein dimensioniert sind.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der leiterplattenseitige Bereich gekrümmt und weist insbesondere einen U-förmigen Teilabschnitt auf. Aufgrund dieser entsprechenden Bogenform der leiterplattenseitigen Kontaktbereiche können diese Krafteinwirkungen besonders gut aufnehmen und somit Bewegungen von Ventilen bei einem Lastwechsel, Vibrationen und dergleichen ausgleichen.
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Kommt es dabei zu einer Krafteinwirkung wird die Kraft großteils durch die bogenförmige Struktur der leiterplattenseitigen Kontaktbereiche aufgenommen und dementsprechend die Verbindung der leiterplattenseitigen Kontaktbereiche mit der Leiterplatte geschont.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse einen Anschlag auf, um eine Bewegung des Verbinders gegenüber einer Leiterplatte zu begrenzen. Somit lässt sich einer übermäßigen Belastung vorbeugen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Verbinder ein elektrisches Isoliermittel auf, welches die Leiter voneinander elektrisch isoliert. Das Isoliermittel kann als Wandung aus Kunststoff zwischen den Leitern ausgebildet sein. Somit lassen sich Funken oder Kurzschlüsse zwischen den Leitern vermeiden, beispielsweise aufgrund von elektrisch leitenden Spänen. Dementsprechend kann das Isoliermittel ausgebildet sein, einen Schutz vor Spänen zu gewährleisten. Somit lassen sich weitere Bauteile zur Absicherung gegen Kurzschlüsse einsparen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse ein Rastmittel zum Verrasten mit der Leiterplatte auf, welches insbesondere schwimmend gelagert ist. Das Rastmittel kann beispielsweise als Schnapper bzw. Bügel mit Federeigenschaften ausgebildet sein und eingerichtet sein, durch eine Leiterplatte hindurchzugreifen. Rastmittel können eingerichtet sein, Kräfte zum Lösen des Verbinders von dem Gegenverbinder aufzunehmen. Dies verhindert eine Beschädigung der Verbindungsstellen der leiterplattenseitigen Kontaktbereiche zur Verbindung mit der Leiterplatte, wenn der Verbinder von einem Gegenverbinder gelöst werden soll. Besonders bei der Wartung oder Reparatur von Getriebesteuergeräten ist das Lösen des Verbinders häufig erforderlich.
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Eine schwimmende Lagerung eines Rastmittels gewährleistet den Erhalt einer gewissen Flexibilität bzw. eines Bewegungsspielraums.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Leiter in dem schnittstellenseitigen Bereich jeweils als Messerkontakte ausgebildet. Messerkontakte lassen sich besonders kostengünstig herstellen, beispielsweise mittels Stanz-Biegeverfahren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der schnittstellenseitige Bereich und der leiterplattenseitige Bereich der Leiter jeweils über eine Lötverbindung verbunden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Leiter aus einem Werkstück ausgeschnitten sind und somit keine weitere Verbindungsstelle erforderlich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Verbinder einen Befestigungsrahmen zur Befestigung an der Leiterplatte auf, wobei der Verbinder an dem Befestigungsrahmen an einer Leiterplatte befestigbar, insbesondere durch Heißverstemmen und/oder Verschrauben, ist. Ein Befestigungsrahmen ermöglicht eine besonders robuste und einfache Befestigung eines Verbinders an einer Leiterplatte. Insbesondere lassen sich in einem Befestigungsrahmen verschiedene Verbinder von verschiedenen Dimensionen an einer Leiterplatte befestigen. Somit lässt sich ein Verbinder zu einem Verbindermodul mit einer Mehrzahl von Verbindern erweitern.
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Es versteht sich, dass Verbindermodule mit einer Mehrzahl an Verbindern, die aneinander befestigt sind, aufgrund von einem reduzierten Montageaufwand bzw. einem standardisierbaren Montageverfahren besonders vorteilhaft sind.
Der Verbinder ist besonders zum Kontaktieren einer Leiterplatte, welche mit mehreren elektronischen Bauelementen zur Steuerung einer Getriebehydraulik bestückt ist, geeignet. Dementsprechend betrifft die Erfindung auch ein Steuergerät für ein Fahrzeuggetriebe mit einer Leiterplatte, welche mit wenigstens einem elektronischen Bauelement zur Steuerung einer Getriebehydraulik bestückt ist, wobei an der Leiterplatte ein Verbinder befestigt ist.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
- 1 eine schematische Schnittsicht einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der Erfindung;
- 4 eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform der Erfindung;
- 5 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnungen sind gleiche, funktionsgleiche und gleichwirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nicht anders ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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1 zeigt eine schematische Schnittsicht eines Verbinders 10, welcher an einer Leiterplatte (nicht dargestellt) montierbar ist. Der Verbinder 10 umfasst ein Gehäuse 20 und ist mittels Befestigungsdomen 34 durch Heißverstemmen an der Leiterplatte befestigbar. Der Verbinder 10 weist zudem ein Leiterpaar 18 mit zwei elektrischen Leitern 18.1 und 18.2 zum Übertragen von elektrischem Strom bzw. elektrischen Signalen auf. Die Leiter 18.1 und 18.2 sind in jeweils einer Durchkontaktierung der Leiterplatte verlötet. Die Durchkontaktierung bildet ein Kontaktmittel der Leiterplatte. Statt Durchkontaktierungen können alternativ oder zusätzlich Lötpads vorgesehen sein.
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Die Leiter 18.1 und 18.2 weisen jeweils eine Schnittstelle zu jeweils einem Leiter eines Gegenverbinders (nicht dargestellt) auf und sind aus zwei Teilen, einem schnittstellenseitigen Bereich 22.1, 22.2 sowie einen leiterplattenseitigen Bereich 24.1, 24.2 gefertigt. Der schnittstellenseitige Bereich 22.1 bzw. 22.2 ist mit dem leiterplattenseitigem Bereich 24.1 bzw. 24.2 verlötet. In dem schnittstellenseitigen Bereich 22.1, 22.2 sind die Leiter 18.1, 18.2 jeweils als Messerkontakte ausgebildet. In dem leiterplattenseitigem Bereich 22.1 22.2 sind die Leiter 18.1, 18.2 als dünnere Anschlusskontakte, mit einem gegenüber den Messerkontakten reduzierten Querschnitt, ausgebildet.
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Die Leiter 18.1 und 18.2 weisen in dem leiterplattenseitigen Bereich 24.1, 24.2 jeweils einen U-förmigen Teilabschnitt 25 auf. Der U-förmige Teilabschnitt 25 ist eingerichtet, Bewegungen bzw. Schwingungen von dem schnittstellenseitigen oder leiterplattenseitigen Ende des Verbinders 10 zu dämpfen, indem der U-förmige Teilabschnitt 25 einer Krafteinwirkung nachgibt.
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Das Gehäuse 20 weist zudem ein Isoliermittel 28, welches als Wandung ausgebildet ist, auf, welches die Leiter 18.1 und 18.2 voneinander isoliert.
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Um das Gehäuse 20 an einer Leiterplatte zu verrasten, ist ein Rastmittel 26, welches als Schnapphaken ausgebildet ist, vorgesehen. Die Schnapphaken sind eingerichtet, in einer Bohrung einer Leiterplatte zu verrasten und Kräfte, die beim Lösen des Verbinders 10 von dem Gegenverbinder entstehen, aufzunehmen.
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2 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Verbinders 10 gemäß 1. Der Verbinder 10 ist in einem Befestigungsrahmen 36 zur Befestigung auf einer Leiterplatte dargestellt. Der Befestigungsrahmen 36 ist mittels Befestigungsdomen 34 an einer Leiterplatte befestigbar. Die Befestigung kann durch Schrauben oder Heißverstemmen erfolgen. Der Befestigungsrahmen 36 weist zudem Federbereiche 38 auf, die eingerichtet sind, Krafteinwirkungen auf den Verbinder 10 aufzunehmen bzw. abzufangen. Die Federbereiche 38 bilden einen gekrümmten Teilabschnitt des Befestigungsrahmens 36. Der gekrümmte Teilabschnitt kann optional Sollknickkanten aufweisen, um Krafteinwirkungen noch effektiver abzufangen.
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Der Verbinder 10 bzw. das Gehäuse 20 weist zudem mehrere Anschläge 30 auf, die in Zusammenwirkung mit einer Leiterplatte eingerichtet sind, eine Bewegungsfreiheit eines Verbinders, z.B. durch Verkippen, zu begrenzen.
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3 zeigt eine schematische Unteransicht in einer perspektivischen Darstellung eines Verbinders 10 gemäß 2.
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4 zeigt eine schematische Draufsicht eines Verbinders 10 gemäß 2.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbindermoduls 100 mit sechs Verbindern 10 gemäß den 1-5. In der 5 sind die sechs Verbinder 10 in einem Befestigungsrahmen 36 mit sechs Slots bzw. Befestigungsplätzen montiert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbinder
- 18
- Leiterpaar
- 18.1
- Leiter
- 18.2
- Leiter
- 20
- Gehäuse
- 22.1
- schnittstellenseitiger Bereich
- 22.2
- schnittstellenseitiger Bereich
- 24.1
- leiterplattenseitiger Bereich
- 24.2
- leiterplattenseitiger Bereich
- 25
- U-förmiger Teilabschnitt
- 26
- Rastmittel
- 28
- Isoliermittel
- 30
- Anschlag
- 34
- Befestigungsdome
- 36
- Befestigungsrahmen
- 38
- Federbereich
- 100
- Verbindermodul
