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Die
Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Verbindungseinrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und einen elektrischen Verbinder gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 5.
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In
Umgebungen, wie z.B. bei Kraftfahrzeugen, wo ein beträchtliches
Ausmaß an
Vibrationen und zyklischen Temperaturbelastungen üblich ist,
ist es von wesentlicher Bedeutung, dass elektrische Verbindungen
sicher gegen Beeinträchtigungen
an ihrem Verwendungsort in solchen Umgebungen sind. Es ist auch
wünschenswert,
dass sich die elektrischen Verbindungen ohne Verwendung von Werkzeugeinrichtungen
herstellen lassen oder aus elektrischen Anschlüssen bilden lassen, die sich
ausschließlich
der Federwirkung von Kontaktfedern zur Erzielung einer dauerhaften
elektrischen Verbindung bedienen. Im letzteren Fall haben die Kontaktfedern die
Tendenz, ihre Federeigenschaften unter dem Einfluss zyklischer Temperaturänderungen
zu verlieren. Obwohl elektrische Aufnahmeelemente zur Verbindung
mit steckerartigen elektrischen Kontakten z.B. mit Unterstützungsfedern
bzw. Überfedern
aus rostfreiem Stahl versehen sein können, um die Integrität der elektrischen Verbindungen
unter den vorstehend genannten widrigen Bedingungen aufrechtzuerhalten,
besitzen solche Anschlüsse
eine relativ komplexe zweiteilige Konstruktion. Es können zwar
elektrische Verbindungseinrichtungen mit Stiften und damit verbindbaren
Kontaktösen
verwendet werden, doch müssen
die Kontaktösen
entweder mit den Stiften verlötet
oder festgeschraubt werden, um eine dauerhafte elektrische Verbindung
herzustellen.
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In Übereinstimmung
mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt die US-A-4 353 609 eine
elektrische Verbindungseinrichtung, bei der die Verriegelungsnasen
der Zinken nach außen
weisen und darüber
hinaus auch die Anschlagschultern nach außen weisen, so dass die Verriegelungsnasen
und die Anschlagschultern paarweise im Nachbarbereich der zugehörigen Kontaktösen anliegen.
Der Platz zwischen den paarweise einander zugeordneten Zinken ist
frei. Die nach außen
weisenden Anschlagschultern nehmen also relativ viel Platz im Bereich
der Kontaktösen
weg.
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Aus
der
DE 89 07 151 U1 ist
eine elektrische Verbindungseinrichtung bekannt, bei der ebenfalls paarweise
angeordnete Zinken mit jeweils nach außen weisenden Verriegelungsnasen
und nach außen weisenden
Anschlagschultern ausgestattet sind. Aus einer älteren Anmeldung (
DE 42 40 454 A1 ) ist eine elektrische
Verbindungseinrichtung bekannt, bei der ein T-förmiges Rastelement zwischen
den einander abgewandten Verriegelungsnasen eine Ausnehmung besitzt,
so dass die Verriegelungsnasen etwas zurückweichen können, während ein Verbindungselement
die Verriegelungsnasen mit einem bandförmigen Steg verbindet, dessen
den Verriegelungsnasen zugewandte Kante einen Anschlag bildet.
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Aus
der
FR 1 333 519 ist
eine elektrische Verbindungseinrichtung bekannt, bei der aus einem Bandmaterial
ein Anschluss gebildet ist, wozu das Bandmaterial um in der Ebene
des Bandmaterials liegende Biegeachsen zu einer pfeilförmigen Struktur gebogen
ist, derart, dass federelastische Verriegelungsnasen und ebenfalls
federelastische Anschlagschultern gebildet sind, die zwischen sich
einen Aufnahmebereich bilden, der von einer Kontaktöse eines Trägers eingenommen
wird.
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Aus
der US-A-5 067 905 ist ein elektrischer Verbinder bekannt, bei dem
von einem Leiterrahmen Leiterenden aus der Rahmenebene rechtwinklig hochgebogen
sind, die bei Aufsetzen einer Abdeckung durch in der Abdeckung befindliche Öffnungen ragen.
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Die
EP-A-0 388 058 zeigt eine Verbinderstruktur mit von einem Leiterrahmen
senkrecht hochstehenden-Anschlussstiften, die in entsprechende Längsschlitze
einer Abdeckung eingreifen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Verbindungseinrichtung
an zugeben, die bei platzsparender Anordnung für einen sicheren Sitz der Zinken
in den Kontaktösen
ausgebildet ist. Weiterhin soll durch die Erfindung ein elektrischer Verbinder
geschaffen werden, mit dem in einfacher Weise eine Verbindung zu
den elektrischen Bauteilen möglich
ist, wobei eine große
Anzahl von Verbindungselementen auf wenig Platz untergebracht werden
kann.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 5 angegebene
Erfindung.
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Anstatt
sich auf die Federwirkung der Zinken zu verlassen, erfolgt die Verbindung
zwischen der Kontaktöse
und dem Anschluss somit durch einen Festsitz, und die Kontaktöse läßt sich
mit einer Schnapp-Wirkung in einfacher Weise mit dem Anschluss verbinden.
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Bei
dem Anschluss kann es sich um ein einfaches, einstückiges Stanzteil
handeln.
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Vorzugsweise
sind die Verriegelungsnasen der Zinken voneinander weg weisend angeordnet und
die Zinken in Richtung aufeinander zubiegbar, wenn die Kontaktöse mit dem
Anschluss verbunden wird. Es versteht sich jedoch, dass die Verriegelungsnasen
auch in Richtung aufeinander zu gerichtet sein könnten, wobei die Zinken dann
durch die mit ihnen in Verbindung gebrachte Kontaktöse voneinander weggebogen
werden.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die
Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden
anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch
näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine von oben gesehene
Draufsicht auf eine durch Stanzen und Formen gebildete elektrische
Schaltung in Form eines Leiterrahmens zur Herstellung elektrischer
Verbindungen mit An schlüssen einer
Anordnung elektrischer Bauteile;
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2 eine Endansicht des Leiterrahmens;
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3 eine von oben gesehene
Draufsicht auf eine isolierende Schablone, an der der Leiterrahmen
befestigt werden kann;
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4 eine nicht maßstabsgetreue,
von oben gesehene Draufsicht auf eine isolierende Abdeckung für die Schablone
und den Leiterrahmen;
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5 eine Ansicht entlang der
Linie 5-5 der 4;
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6 eine teilweise im Schnitt
dargestellte, vergrößerte fragmentarische
Seitenansicht unter Darstellung von Kontaktösen des Leiterrahmens, die mit
Anschlüssen
einer der elektrischen Bauteile verbunden sind;
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7 eine fragmentarische Endansicht
der 6; und
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8 eine fragmentarische,
von oben gesehene Draufsicht auf 6.
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Wie
in den 1 und 2 zu sehen ist, besitzt eine
durch Stanzen und Formen gebildete elektrische Schaltung in Form
eines Leiterrahmens 2 eine Gruppe elektrisch leitfähiger Streifen 4,
deren jeder an seinem einen Ende eine nach oben stehende Zunge 8 aufweist,
sowie eine Gruppe elektrisch leitfähiger Streifen 10,
deren jeder an seinem einen Ende eine nach oben stehende Zunge 12 aufweist.
Die Zungen 8 besitzen Verbindungsendbereiche 9,
und die Zungen 12 besitzen Verbindungsendbereiche 13. Jeder
der Streifen 4 und 10 ist mit einem oder mehreren
Verbindungselementen in Form von Kontaktösen 14 versehen, wobei
jeder Streifen 4 und 10 an seinem von seiner Zunge 8 oder 12 abgelegenen Ende
in wenigstens einer Kontaktöse 14 endet.
Die Kontaktösen 14 der
beiden Gruppen leitfähiger
Streifen 4 und 10 sind in vier Spalten A, B, C
bzw. D miteinander ausgerichteter Kontaktösen 14 angeordnet. Bei
den Spalten A und D handelt es sich um die äußeren Spalten, und bei den
Spalten B und C handelt es sich um die inneren Spalten. Die Kontaktösen 14 innerhalb
jeder Spalte sind in konstanter Weise voneinander beabstandet. Die
Kontaktösen
jedes Paares einander benachbarter Kontaktösen in jeder Spalte, und zwar
in der jeweiligen Spalte von oben oder unten beginnend, befindet
sich an verschiedenen leitfähigen
Streifen. Die Zungen 8 sind in einer ersten Reihe miteinander
ausgerichtet, und die Zungen 12 sind in einer zweiten Reihe
miteinander ausgerichtet, die parallel und im Abstand zu der ersten Reihe
in Längsrichtung
der Schablone 2 verläuft. Jede
Kontaktöse 14,
die breiter ist als der leitfähige Streifen,
an dem sie ausgebildet ist, besitzt zwei längliche, miteinander ausgerichtete
Durchgangslöcher 16.
Jeder leitfähige
Streifen 4 und 10 weist wenigstens einen parallel
zu den Reihen der Zungen 8 und 12 verlaufenden
Abschnitt sowie wenigstens einen rechtwinklig zu den Reihen verlaufenden
Abschnitt auf. Alle der leitfähigen
Streifen 4 und 10 besitzen dieselbe Breite und
alle der Kontaktösen 14 sind
miteinander identisch. Die leitfähigen
Streifen 4 und 10 sind in der in 1 gezeigten Anordnung miteinander verbunden,
wofür beispielsweise
ein nicht gezeigtes Klebeband verwendet wird.
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Jede
Kontaktöse
bzw. Kontaktöffnung 16 jedes
einander benachbarten Kontaktösenpaares 14 in jeder
Spalte ist zur Verbindung mit einem jeweiligen Anschluß eines
Paares von Anschlüssen 18 (7) eines jeweiligen elektrischen
Bauteils 20 (6 und 8) einer Anordnung solcher
Bauteile 20 dimensioniert, die auf einem nicht gezeigten
Träger
angeordnet sind. Bei den Bauteilen 20 kann es sich z.B.
um Relais, elektromagnetische Ventile oder Lampen handeln. Die Kontaktösen 14 an
dem Leiterrahmen 2 sind in einer Anordnung angeordnet,
die der der Anschlüsse 18 entspricht.
Jeder Anschluß 18,
der in einem Stück
durch Stanzen aus Metallblechmaterial gebildet ist, erstreckt sich
somit in einer Ebene.
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Wie
am besten in 6 zu sehen
ist, besitzt der Anschluß 18 einen
Körper 22 mit
einem nicht gezeigten Bereich, der mit dem jeweiligen elektrischen Bauteil
verbunden ist, wobei es sich z.B. um einen Elektromagneten des Bauteils
handelt. Ein Paar voneinander beabstandeter, nebeneinander angeordneter
Zinken 24 erstreckt sich von dem Körper 22 nach oben
und ragt in derselben Richtung von diesem weg. Jede Zinke 24 besitzt
eine von dem Körper 22 abgelegene
Einführspitze 26,
die sich in Richtung von dem Körper 22 weg
verjüngt.
Der äußere Rand der
Zinke 24 bildet eine gekrümmte, nach außen konkave
Steuerfläche 30,
die sich von der Einführspitze 26 wegerstreckt
und in eine nach außen
gerichtete Verriegelungsnase 28 übergeht, die eine dem Körper 22 zugewandte
Verriegelungsschulter 29 aufweist. Der innere Rand jeder
Zinke 24 weist einen geradlinigen Bereich 31 auf,
der sich von der Spitze 26 in Richtung auf den Körper bzw.
die Basis 22 erstreckt und in einer Anschlagschulter 32 endet,
die nach innen gerichtet ist und von der Verriegelungsschulter 29 der
Zinke 24 über
eine Distanz beabstandet ist, die geringfügig größer als die Dicke der Kontaktöse 14 ist.
Die Zinken jedes Anschlusses 18 sind rotationssymmetrisch
angeordnet, wobei die Verriegelungsnasen 28 in entgegengesetzte
Richtungen weisen, die Verriegelungsschultern koplanar sind, die Anschlagschultern 32 ebenfalls
koplanar sind und die Randbereiche 31 parallel zueinander
verlaufen. Die Zinken 24 jedes Anschlusses 18 lassen
sich in federnd nachgiebiger Weise in ihren eigenen Ebenen relativ
zueinander biegen. Zur Verbindung einer Kontaktöse 14 mit einem Anschluß 18 wird
die Kontaktöse
nach unten über
den Anschluß 18 gedrückt, so daß jede Zinke 24 geführt durch
die Einführspitze 26 der
Zinke 24 in ein jeweiliges Loch 16 der Kontaktöse 14 eintritt.
Bei weitergehendem Verbindungsvorgang werden die Zinken 24 in
federnd nachgiebiger Weise aufeinander zu gebogen, während sich
die Kontaktöse 14 entlang
der Steuerflächen 30 nach
unten bewegt, bis die Verriegelungsnasen 28 mit den Löchern 16 der
Kontaktöse 24 in
Ausrichtung gebracht sind, so daß die Kontaktöse 14 unten
an den Anschlagschultern 32 in Anlage kommen kann, wobei
die Zinken 24 dann mit einer Rastwirkung zurückfedern,
so daß die
Verriegelungsschultern 29 der Verriegelungsnasen 28 der
Zinken über
den Oberseite der Kontaktöse 14 angeordnet
sind. Es ist zu erkennen, daß die
zum Verbinden einer Kontaktöse 14 mit
einem Anschluß 18 erforderliche
Kraft gering ist, wobei nach Beendigung des Verbindungsvorgangs
die Kontaktöse
dennoch sowohl elektrisch als auch mechanisch in einem Festsitz
mit den Anschluß 18 fest verbunden
ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 3 bis 5 werden nun eine Schablone 34 und
eine Abdeckung 84 beschrieben, die zur Verwendung bei der
gleichzeitigen Verbindung der Kontaktösen 14 des Leiterrahmens 2 mit
den Anschlüssen 18 der
Anordnung der elektrischen Bauteile 20 dienen. Wie in 3 gezeigt ist, besitzt die
aus einem isolierenden Material hergestellte Schablone 34 eine
im wesentlichen rechteckige Gestalt mit einander gegenüberliegenden
seitlichen Rändern 36 bzw. 38 sowie
einander gegenüberliegenden
Endrändern 40 bzw. 42.
Die Gesamtbreite W1 (1)
des Leiterrahmens übersteigt
die Breite W2 (3) der
Schablone 34 zwischen ihren Rändern 36 und 38 um
ca. 30 %. Von dem Rand 36 ragt ein rechteckiger Anlagefortsatz 41 weg,
und ein ähnlicher
Fortsatz 43 ragt auch von dem Rand 38 weg. Die
Breite W3 der Schablone 34 zwischen den freien Enden der
Fortsätze 41 und 43 entspricht
im wesentlichen der Breite W1. Die Schablone 34 ist mit
einer ersten Spalte E rechteckiger Durchgangsöffnungen 44, 46 bzw. 48 sowie
mit einer zu der Spalte E und den Rändern 36 und 38 parallelen,
zweiten Spalte F ähnlicher Öffnungen 50, 52 bzw. 54 ausgebildet.
Die Spalte E liegt näher
bei dem Rand 34 als die Spalte F, und die Spalte F liegt
näher bei
dem Rand 38 als die Spalte E. Die Öffnungen 48 und 54,
die sich in der Nähe
des unteren Randes 42 der Schablone befinden, sind durch
einen quer verlaufenden, durchgehenden Schlitz 56 miteinander
verbunden. In den Schlitz 56 öffnet sich eine Reihe von Zungenaufnahmenuten 58.
In der Nähe
des oberen Rands 40 ist die Schablone 34 mit einem
Durchgangsschlitz 60 ausgebildet, von dem sich Zungenaufnahmenuten 62 in einer
Reihe wegerstrecken und sich in den Rand 40 öffnen. In
Längsrichtung
der Schablone 34 sowie nahe des seitlichen Rands 36 derselben
erstreckt sich eine Reihe von Federklammern, die aus Gruppen 64, 68 und 72 von
Federklammern sowie einzelnen Klammern 66 und 70 gebildet
ist. Entlang der Schablone 34, und zwar in der Nähe des gegenüberliegenden
seitlichen Rands 38, erstreckt sich außerdem eine Reihe von Federklammern,
die aus Gruppen von Federklammern 74 und 82 sowie
aus einzelnen Federklammern 76, 78 und 80 gebildet
ist.
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Der
Leiterrahmen 2 läßt sich
in der nachfolgend beschriebenen Weise mittels der Federklammern
an der Schablone 34 befestigen. Die Federklammergruppe 64,
die Einzelklammer 66, die Klammergruppe 68, die
Einzelklammer 70 und die Klammergruppe 72 dienen
jeweils zum Angreifen an Längsstücken L1
bis L5 der leitfähigen
Streifen 4 und 10. Die Klammergruppe 74,
die Einzelklammern 76, 78 und 80 sowie
die Klammergruppe 82 dienen jeweils zum Angreifen an Längsstücken L6
bis L10 der leitfähigen
Streifen 4 und 10. Alle der Längsstücke L1 bis L10 erstrecken sich
rechtwinklig zu den Reihen der Zungen 8 und 12 und
somit parallel zu den Endrändern 40 und 42 der
Schablone 34. Wenn die leitfähigen Streifen 4 und 10 durch
die Federklammern gegriffen worden sind, liegen die Kontaktösen 14 der äußeren Spalte
A allesamt unmittelbar jenseits des Rands 36 der Schablone 34,
und alle Kontaktösen 14 der äußeren Spalte
D liegen unmittelbar jenseits des Rands 38 der Schablone 34.
Das in bezug auf 1 obere,
mittlere sowie das untere Paar der Kontaktösen 14 der inneren
Spalte B liegen über
den Öffnungen 44, 46 bzw. 48,
und das obere, das mittlere und das untere Paar der Kontaktösen 14 der
inneren Spalte C liegen über
den Öffnungen 50, 52 bzw. 54. Die
Kontaktösen 14 der
Spalten B und C ragen somit je nachdem von dem inneren seitlichen
Rand 45 oder dem äußeren seitlichen
Rand 47 der jeweiligen Öffnungen
weg. Die Basis jeder Zunge 8 liegt in einer jeweiligen
Nut 62, und die Basis jeder Zunge 12 liegt in einer
jeweiligen Nut 58, so daß die Zungen 12 durch die
Wände der
Nuten 52 bzw. 68 in jeweiligen geradlinigen Reihen
gehaltert und festgelegt sind, wobei sie senkrecht von der Schablone 34 wegstehen.
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Die
isolierende Abdeckung 84 für den Leiterrahmen 2 und
die Schablone 34 ist in den 4 und 5 dargestellt. Die Abdeckung 84 besitzt
einander gegenüberliegende
Seitenwände 86 und 88 und
einander gegenüberliegende
Endwände 90 und 92,
die sich alle von einer oberen Wand 94 nach unten erstrecken.
Von der oberen Wand 94 ragen zwei voneinander beabstandete
Abdeckhauben 96 und 98 nach oben weg. Die obere
Wand 94 besitzt eine Reihe von acht Zungenaustrittsöffnungen 100,
die mit dem Inneren der Abdeckhaube 96 in Verbindung stehen,
sowie eine Reihe von acht Zungenaustrittsöffnungen 102, die
mit dem Inneren der Abdeckhaube 98 in Verbindung stehen.
Eine Öffnung 100' der Öffnungen 100 ist
freigelassen. Jede Abdeckhaube 96 und 98 besitzt äußere Keile 104 zum
Zusammenarbeiten mit nicht gezeigten Keilnuten eines nicht gezeigten,
buchsenartigen Verbinders zur Verbindung mit der Abdeckhaube. Die
obere Wand 94 besitzt Löcher 106,
die sich durch verstärkte
Bereiche 108 der Seiten- und der Endwände der Abdeckung erstrecken
und zur Aufnahme von nicht gezeigten Befestigungsgliedern zum Befestigen
der Abdeckung 84 an dem vorstehend erwähnten Träger für die Anordnung der elektrischen
Bauteile dienen. Die unteren Ränder der
Seiten- und der Endwände
der Abdeckung 84 erhalten einen Dichtungsring 110 zum
Zusammenwirken mit dem Träger.
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Wenn
Leitungen mit den elektrischen Bauteilen 20 verbunden werden
sollen, werden die Zungen 8 des Leiterrahmens 2 im
Festsitz durch die Öffnungen 100 in
der oberen Wand 94 hindurch derart eingepaßt, daß die Verbindungsendbereiche 9 der
Zungen 8 in der Abdeckhaube 96 liegen, und die
Zungen 12 des Leiterrahmens 2 werden in ähnlicher
Weise im Festsitz in die Öffnungen 102 in
der oberen Wand 94 eingepaßt, wodurch der Lei terrahmen 2 und
die an diesem festgeklemmte Schablone 34 an der Abdeckung 84 befestigt
werden, wobei die Unterseiten der Seitenwände 86 und 88 der
Abdeckung 84 an den Fortsätzen 41 bzw. 43 anliegen,
die von den seitlichen Rändern 68 und 76 der
Schablone 34 über
die Kontaktösen 14 der
Spalte A bzw. D des Leiterrahmens 2 hinausragen. Die Abdeckung 84 wird
dann in Richtung auf die Anordnung der elektrischen Bauteile 20 nach
unten gedrückt,
so daß die
Kontaktösen 14 gleichzeitig
mit den jeweiligen Anschlüssen 18 der Bauteile 20 in
der vorstehend beschriebenen Weise verbunden werden, und die Abdeckung 84 wird
dann an dem Träger
bzw. der Halterung der Anordnung von elektrischen Bauteilen 20 befestigt,
indem Befestigungsglieder durch die Löcher 106 in der Abdeckung 84 hindurchgeführt werden.
Vor oder nach der Montage des Verbinders, der den Leiterrahmen 2,
die Schablone 34 und die Abdeckung 84 aufweist,
werden die buchsenartigen Verbinder bzw. Aufnahmeverbinder mit den
Abdeckhauben 96 und 98 verbunden, um Zuführleitungen
mit den elektrischen Bauteilen 20 zu verbinden. Um einer
gewissen seitlichen Fehlausrichtung der Kontaktösen 14 in Bezug auf
die Schablone 34 Rechnung zu tragen sind die Löcher 16 der
Kontaktösen 14 in
einer zu den Ebenen der Anschlüsse 18 rechtwinkligen
Richtung länglich
ausgebildet, wie dies in 8 zu
sehen ist.