DE102022125029A1 - Hybrides Kontaktelement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement (1) zur Montage auf einer Leiterkarte (4), wobei das Kontaktelement (1) einen Kontaktbereich (KB) (1) zur elektrischen Kontaktierung eines Gegenkontaktelements aufweist, wobei das Kontaktelement (1) einen Anschlussbereich (AB) aufweist, der gleichzeitig mit einem elektrischen Leiter (2) und einer Leiterbahn der Leiterkarte (4) elektrisch kontaktierbar ist.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Montage eines Kontaktelements (1) auf einer Leiterkarte (4), wobei die Leiterkarte (4) zumindest eine Kontaktöffnung aufweist, die elektrisch leitend mit zumindest einer Leiterbahn der Leiterkarte (4) verbunden ist,
i) wobei ein elektrischer Leiter (2) durch die Kontaktöffnung der Leiterkarte (4) durchgeschoben wird,
ii) wobei das Ende des elektrischen Leiters (2) abisoliert wird,
iii) wobei das abisolierte Ende des elektrischen Leiters (2) mit einem ersten Teil eines Anschlussbereichs (AB1) des Kontaktelements (1) vercrimpt wird
iv) und wobei ein zweiter Teil des Anschlussbereichs (AB2) des Kontaktelements (1) in die Kontaktöffnung der Leiterkarte (4) eingeschoben wird.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Montage eines Kontaktelements (1) auf einer Leiterkarte (4), wobei die Leiterkarte (4) zumindest eine Kontaktöffnung aufweist, die elektrisch leitend mit zumindest einer Leiterbahn der Leiterkarte (4) verbunden ist,
i) wobei ein elektrischer Leiter (2) durch die Kontaktöffnung der Leiterkarte (4) durchgeschoben wird,
ii) wobei das Ende des elektrischen Leiters (2) abisoliert wird,
iii) wobei das abisolierte Ende des elektrischen Leiters (2) mit einem ersten Teil eines Anschlussbereichs (AB1) des Kontaktelements (1) vercrimpt wird
iv) und wobei ein zweiter Teil des Anschlussbereichs (AB2) des Kontaktelements (1) in die Kontaktöffnung der Leiterkarte (4) eingeschoben wird.
Description
- Die Erfindung geht aus von einem Kontaktelement nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Montage eines Kontaktelements auf einer Leiterkarte nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 10.
- Derartige Kontaktelemente werden benötigt, um eine elektrische Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter, insbesondere einem Litzenleiter, und einem Anschlussende eines Stift- oder Buchsenkontakts herzustellen.
- Zum Anschluss von Litzenleitern an ein elektrisches Kontaktelement wird häufig die Anschlusstechnik des Crimpens gewählt.
- Kontaktelemente werde jedoch auch zur Montage auf Leiterkarten verwendet, um beispielsweise Steckverbinder oder elektronische Bauteile auf der Leiterkarte anzuschließen.
- Stand der Technik
- Die
DE 88 040 92 U1 zeigt ein elektrisches Kontaktelement das in Stanz-Biegetechnik hergestellt wurde. Das elektrische Kontaktelement ist entweder als Stift- oder als Buchsenkontakt ausgebildet, wobei der Anschluss eines Litzenleiters an das Kontaktelement über eine Crimpung erfolgt. Der Crimpbereich des Kontaktelementes ist im Wesentlichen als U-förmiges offenes Element ausgebildet. Dieser offene Crimpbereich hat den Vorteil, dass Litzenleiter unterschiedlichen Durchmessers an das gleiche Kontaktelement angeschlossen werden können. - Die
DE 10 2010 020 346 A1 zeigt ein Kontaktelement, welches in einem spanenden Arbeitsprozess aus Vollmaterial hergestellt ist. Mit derartigen Kontaktelementen lassen sich hohe Ströme übertragen. Auch dieses Kontaktelement wird mithilfe der Crimptechnik an einen Leiter angeschlossen. - Die
DE 10 2019 119 588 A1 zeigt ein Kontaktelement, welches zur Montage in einer Kontaktöffnung einer Leiterkarte vorgesehen ist. - Ein Fachmann wählt für das jeweilige Einsatzgebiet ein passendes Kontaktelement aus.
- Aufgabenstellung
- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin ein Kontaktelement vorzuschlagen, welches eine kompaktere Bauweise von elektrischen bzw. elektronischen Geräten und einen besseren Schutz, insbesondere vor Überspannungen, dieser Geräte ermöglicht.
- Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
- Durch den Erfindungsgegenstand ist es möglich elektronische Bauteile in einen Steckverbinder zu integrieren, der für die Montage auf einer Leiterkarte vorgesehen ist. Bei den elektronischen Bauteilen handelt es sich beispielsweise um Dioden zur Erzeugung eines Überspannungsschutzes.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.
- Das erfindungsgemäße Kontaktelement ist zur Montage auf einer Leiterkarte vorgesehen. Dabei können mehrere erfindungsgemäße Kontaktelemente auf der Leiterkarte montiert und von einem Isolierkörper umgeben sein. Eine solche Anordnung würde dann als Steckplatz für einen Steckverbinder oder eines anderen Bauteils dienen. Bei dem Isolierkörper handelt es sich beispielsweise um den Isolierkörper eines ansonsten bekannten Steckverbinders.
- Vorteilhafterweise ist das Kontaktelement im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist das Kontaktelement im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgestaltet.
- Das erfindungsgemäße Kontaktelement weist einen Kontaktbereich zur elektrischen Kontaktierung eines Gegenkontaktelements auf. Der Kontaktbereich kann buchsen- oder stiftartig ausgeführt ist. Im Falle der buchsenartigen Ausgestaltung, weist der Kontaktbereich axial abstehende Kontaktlamellen auf die vorzugsweise endseitig radial nach innen gebogen sind. Das umlaufende Ende der Kontaktlamellen bildet in diesem Fall die so genannte Kontaktspitze des Kontaktelements aus. Im Falle der stiftartigen Ausgestaltung ist der Bereich zylinderförmig ausgestaltet und vorzugsweise an seiner Kontaktspitze konisch bzw. abgerundet ausgebildet.
- Das Kontaktelement weist einen Anschlussbereich zur parallelen elektrischen Kontaktierung eines elektrischen Leiters und einer Leiterbahn der Leiterkarte aufweist. Mit dem Begriff „parallel“ ist hier gemeint, dass gleichzeitig die Leiterkarte und der elektrische Leiter mit dem Kontaktelement elektrisch leitend kontaktiert ist.
- Vorzugsweise ist der Anschlussbereich zweigeteilt. Ein erster Teil ist dabei zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen Leiters und ein zweiter Teil ist dabei zur elektrischen Kontaktierung der Leiterbahn der Leiterkarte vorgesehen. Hierdurch kann eine platzsparende Bauweise auf der Leiterkarte erreicht werden, da nicht zwei unterschiedliche Kontaktelemente parallel verwendet werden müssen.
- Vorteilhafterweise sind der erste und der zweite Teil des Anschlussbereichs des Kontaktelements über einen umlaufenden Ring voneinander getrennt.
- Der Ring kann geometrisch unterschiedlich ausgeführt sein, wie es beispielsweise in der
DE 10 2010 020 346 A1 gezeigt ist. Der erste Teil ist dabei näher an der Kontaktspitze des Kontaktelements angeordnet als der zweite Teil. Die Kontaktspitze bildet das eine Ende und der zweite Teil des Anschlussbereichs das andere Ende des Kontaktelements. - Bevorzugterweise ist der erste Teil des Anschlussbereichs als Crimpanschluss ausgebildet. Diese Anschlusstechnik ist sehr zuverlässig.
- Vorzugsweise weist der zweite Teil des Anschlussbereichs zumindest ein Federelement auf. Vorteilshafterweise ist die Federkraft des zumindest einen Federelements radial nach außen gerichtet. Dadurch kann der zweite Teil des Anschlussbereichs des Kontaktelements in der Kontaktöffnung der Leiterkarte verklemmt werden. Die Kontaktöffnung ist innerhalb umlaufend mit einem elektrisch leitfähigem Material beaufschlagt, welches wiederum mit zumindest einer Leiterbahn der Leiterkarte elektrisch leitend verbunden ist. So wird ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktelement und der zumindest einen Leiterbahn der Leiterkarte hergestellt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Federelement um einen umlaufenden Federring. Alternativ können auch eine oder mehrere Blattfedern vorgesehen sein, die sich an endseitig umlaufenden Rinden, die den zweiten Teil des Anschlussbereichs einschließen, abstützen.
- Im Folgenden wird beschrieben wie ein vorzugsweise wie oben beschriebenes Kontaktelement auf einer Leiterkarte montiert wird. Die einzelnen Verfahrensschritte sind dabei mit römischen Zahlen durchnummeriert. Die Reihenfolge der Verfahrensschritte ist jedoch nicht auf die angeführte Reihenfolge beschränkt, sondern kann sinnvoll permutiert werden.
- Die Leiterkarte weist dabei zumindest eine Kontaktöffnung auf, die elektrisch leitend mit zumindest einer Leiterbahn der Leiterkarte verbunden ist.
- i) Zunächst wird ein elektrischer Leiter durch die zumindest eine Kontaktöffnung der Leiterkarte durchgeschoben.
- ii) Anschließend wird das Ende des Leiters mit einem geeigneten Werkzeug abisoliert. Beim Abisolieren wird endseitig der Leitermantel des Mantels entfernt und die so genannte Litze des Leiters freigelegt.
- Die Verfahrensschritte i und ii könnten auch getauscht werden.
- iii) Danach wird das abisolierte Ende des Leiters an einen ersten Teil eines Anschlussbereichs des Kontaktelements vercrimpt bzw. gecrimpt.
- iv) Dann wird ein zweiter Teil des Anschlussbereichs des Kontaktelements in die Kontaktöffnung der Leiterkarte eingeschoben und darin vorzugsweise durch eine Klemmwirkung eines Federelements fixiert wird.
- Ausführungsbeispiel
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktelements und -
2 eine Schnittdarstellung einer Leiterkarte, eines Isolierkörpers und darin angeordnete erfindungsgemäße Kontaktelemente. - Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein. Richtungsangaben wie beispielsweise „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ sind mit Bezug auf die jeweilige Figur zu verstehen und können in den einzelnen Darstellungen gegenüber dem dargestellten Objekt variieren.
- Die
1 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktelements 1 mit einem daran angeschlossenen elektrischen Leiter 2. Das Kontaktelement 1 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet. - Das Kontaktelement 1 weist einen Kontaktbereich KB auf, der in diesem Ausführungsbeispiel stiftförmig (Kontaktstift) ausgeführt ist. Alternativ wäre auch eine buchsenförmige (Kontaktbuchse) Ausführung möglich.
- Das Kontaktelement 1 weist einen zweiteiligen Anschlussbereich AB auf. Der Anschlussbereich AB beinhaltet eine axiale Bohrung, in welche die Litzen 3 des angeschlossenen Leiters 2 eingeschoben sind.
- Ein erster Teil des Anschlussbereichs AB1 ist zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen Leiters als Crimpbereich ausgeführt. Beim Crimpen wird bekanntermaßen der Mantel des Kontaktelements 1 im Crimpbereich gegen die Litzen 3 des elektrischen Leiters 2 gepresst.
- Der Anschlussbereich AB weist weiterhin einen zweiten Teil AB2 auf. Der erste und zweite Teil des Anschlussbereichs AB werden durch einen umlaufenden Ring 5 voneinander getrennt. Der Anschlussbereich AB wird insgesamt durch zwei weitere Ringe 5`, 5" eingegrenzt. Der Ring 5 bzw. die Ringe 5, 5`, 5" können insbesondere zur Fixierung des Kontaktelements 1 in einem Isolierkörper 6 dienen.
- Der zweite Teil des Anschlussbereichs AB2 ist zur elektrischen Kontaktierung einer Leiterbahn (nicht gezeigt) einer Leiterkarte 4 vorgesehen. Dazu weist der zweite Teil des Anschlussbereichs AB2 ein umlaufendes, ein in der Grundform radial nach außen gebogenes Federblech 7 auf, das zwischen den Ringen 5, 5' angeordnet ist bzw. sich daran abstützt. Die Federkraft des Federblechs 7 ist radial nach außen gerichtet.
- Der zweite Teil des Anschlussbereichs AB2 wird in eine Kontaktöffnung der Leiterkarte 4 eingeführt. Durch die radial nach außen gerichtete Federkraft des Federblechs 7, wird das Kontaktelement 1 an der Leiterkarte 1 bzw. in dessen Kontaktöffnung fixiert. Die Kontaktöffnung ist, wie bereits oben beschrieben, mit einem leitenden Material überzogen, welches wiederum mit zumindest einer Leiterbahn der Leiterkarte 4 elektrisch leitend verbunden ist. Das Kontaktelement 1 ist somit an der Leiterkarte 4 (bzw. mit dessen Kontaktöffnung) und gleichzeitig mit einem elektrischen Leiter 2 elektrisch leitend verbunden.
- Der oben beschriebene elektrische Leiter 2 kann ein Leiter eines mehradrigen elektrischen Kabels (nicht gezeigt) sein. Mehrere Leiter 2 des Kabels können dann jeweils an einem erfindungsgemäßen Kontaktelement 1 angeschlossen sein, wie es implizit aus
2 hervorgeht bzw. in2 angedeutet ist. - Der Isolierkörper 6 kann als Steckplatz für einen Steckverbinder und/oder als Schnittstelle für ein elektronisches Bauteil (nicht gezeigt) genutzt werden. In den Isolierkörper 6 können auch weitere Bauteile, wie beispielsweise Dioden und/oder Sensoren, integriert sein.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kontaktelement
- 2
- Elektrischer Leiter
- 3
- Litzen
- 4
- Leiterkarte
- 5
- Umlaufender Ring
- 6
- Isolierkörper
- 7
- Federblech
- AB
- Anschlussbereich
- AB1
- Erster Teil des Anschlussbereichs
- AB2
- Zweiter Teil des Anschlussbereichs
- KB
- Kontaktbereich
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 8804092 U1 [0005]
- DE 102010020346 A1 [0006, 0019]
- DE 102019119588 A1 [0007]
Claims (11)
- Kontaktelement (1) zur Montage auf einer Leiterkarte (4), wobei das Kontaktelement (1) einen Kontaktbereich (KB) (1) zur elektrischen Kontaktierung eines Gegenkontaktelements aufweist, wobei das Kontaktelement (1) einen Anschlussbereich (AB) aufweist, der gleichzeitig mit einem elektrischen Leiter (2) und einer Leiterbahn der Leiterkarte (4) elektrisch kontaktierbar ist.
- Kontaktelement (1) nach
Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (1) im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist. - Kontaktelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (KB) buchsen- oder stiftartig ausgeführt ist.
- Kontaktelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (AB) zweigeteilt ist, wobei ein erster Teil (AB1) zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen Leiters (2) und ein zweiter Teil (AB2) zur elektrischen Kontaktierung der Leiterbahn der Leiterkarte (4) vorgesehen ist.
- Kontaktelement (1) nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Teil (AB1, AB2) durch einen umlaufenden Ring (5) voneinander getrennt sind.
- Kontaktelement (1) nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil des Anschlussbereichs (AB1) als Crimpanschluss ausgebildet ist.
- Kontaktelement (1) nach einem der drei vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil des Anschlussbereichs (AB2) zumindest ein Federelement (7) aufweist.
- Kontaktelement nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft des zumindest einen Federelements (7) radial nach außen gerichtet ist.
- Kontaktelement nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Federelement (7) um einen umlaufenden Federring oder um ein Federblech handelt.
- Verfahren zur Montage eines Kontaktelements (1) auf einer Leiterkarte (4), wobei die Leiterkarte (4) zumindest eine Kontaktöffnung aufweist, die elektrisch leitend mit zumindest einer Leiterbahn der Leiterkarte (4) verbunden ist, i) wobei ein elektrischer Leiter (2) durch die Kontaktöffnung der Leiterkarte (4) durchgeschoben wird, ii) wobei das Ende des elektrischen Leiters (2) abisoliert wird, iii) wobei das abisolierte Ende des elektrischen Leiters (2) mit einem ersten Teil eines Anschlussbereichs (AB1) des Kontaktelements (1) vercrimpt wird iv) und wobei ein zweiter Teil des Anschlussbereichs (AB2) des Kontaktelements (1) in die Kontaktöffnung der Leiterkarte (4) eingeschoben wird.
- Verfahren nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil des Anschlussbereichs (AB2) des Kontaktelements (1) in der Kontaktöffnung durch eine Klemmwirkung eines Federelements (7) fixiert oder zumindest darin gehalten wird.
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2023
- 2023-09-25 WO PCT/EP2023/076414 patent/WO2024068558A1/de unknown
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