DE19818978A1

DE19818978A1 - Verbinderanordnung zur elektrischen und mechanischen Verbindung einer Leiterplatte mit einem elektrischen Steckverbinder

Info

Publication number: DE19818978A1
Application number: DE1998118978
Authority: DE
Inventors: Karl Beck; Johann Kilzer; Lutz Wittig
Original assignee: Whitaker LLC
Current assignee: Whitaker LLC
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-04

Abstract

Eine Verbinderanordnung zur elektrischen und mechanischen Verbindung einer Leiterplatte (2) mit einem mehrpoligen elektrischen Steckverbinder, mit einem Trägergehäuse (1) zur Aufnahme der Leiterplatte (2) mit einer Vielzahl von elektrischen Leitungen und Bauteilen, mit einem Steckeraufnahmeteil (4) mit einem Aufnahmebereich (5) zur Aufnahme des mehrpoligen elektrischen Steckverbinders und einem vom Aufnahmebereich (5) beabstandet angeordneten Kontaktierungsbereich (6), weist im Steckeraufnahmeteil (4) und im Trägergehäuse (1) komplementäre Vorsprünge (10, 10', 10'') und Vertiefungen (11, 11', 11'') auf, die derart zusammenwirken, daß das Steckeraufnahmeteil (4) mit dem Trägergehäuse (1) mechanisch verbunden werden kann, und eine Vielzahl von jeweils einteiligen elektrischen Kontaktelementen (7) ist mit einem ersten Ende im Aufnahmebereich (5) und mit einem zweiten Ende im Kontaktierungsbereich (6) derart fest angeordnet, daß beim mechanischen Verbinden des Steckeraufnahmeteils (4) mit dem Trägergehäuse (1) die elektrische Verbindung des Aufnahmebereichs (5) mit der Leiterplatte (2) hergestellt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbinderanordnung zur elektrischen und mechanischen Verbindung einer Leiterplatte mit einem mehrpoligen elektrischen Steckverbinder, mit einem Trägergehäuse zur Aufnahme der Leiterplatte mit einer Vielzahl von elektrischen Leitungen und Bauteilen, mit einem Steckeraufnahmeteil mit einem Aufnahmebereich zur Aufnahme des mehrpoligen elektrischen Steckverbinders und einem vom Aufnahmebereich beabstandet angeordneten Kontaktierungsbereich.

Für die elektrische Steuerung der verschiedenen Prozesse im Automobilbau müssen oft mechanische Bedienungselemente, wie Hebel, Knöpfe und Taster, mit elektrischen oder elektronischen Bauteilen, wie integrierte Schaltkreise oder Relais, verbunden werden. Diese Verbindungen sind in Gehäusen angeordnet, die sowohl elektrische Leitungen als auch mechanische Bedienungselemente aufnehmen. An solchen Gehäusen werden besonders im Automobilbau hohe Anforderungen gestellt. Die Einzelteile müssen möglichst einfach zusammengebaut werden können, das Gehäuse muss zu einer möglichst stabilen und möglichst wasserdichten Einheit zusammengebaut werden können und das Gehäuse muss in einen vorgegebenen Bauraum eingepasst werden können. Es stellt sich daher die Aufgabe, bei vorgegebenen äusseren Abmessungen eine Verbinderanordnung zur elektrischen und mechanischen Verbindung einer Leiterplatte mit einem mehrpoligen elektrischen Steckverbinder anzugeben, die aus möglichst wenig Einzelteilen möglichst einfach zusammengebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verbinderanordnung zur elektrischen und mechanischen Verbindung einer Leiterplatte mit einem mehrpoligen elektrischen Steckverbinder, mit einem Trägergehäuse zur Aufnahme der Leiterplatte mit einer Vielzahl von elektrischen Leitungen und Bauteilen, mit einen Steckeraufnahmeteil mit einem Aufnahmebereich zur Aufnahme des mehrpoligen elektrischen Steckverbinders und einem vom Aufnahmebereich beabstandet angeordneten Kontaktierungsbereich, wobei das Steckeraufnahmeteil und das Trägergehäuse komplementäre Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen, die derart zusammenwirken, dass das Steckeraufnahmeteil mit dem Trägergehäuse mechanisch verbindbar ist, und wobei im Steckeraufnahmeteil eine Vielzahl von jeweils einteiligen elektrischen Kontaktelementen mit einem ersten Ende im Aufnahmebereich und mit einem zweiten Ende im Kontaktierungsbereich fest angeordnet ist, derart, dass beim mechanischen Verbinden des Steckeraufnahmeteils mit dem Trägergehäuse die elektrische Verbindung des Aufnahmebereichs mit der Leiterplatte hergestellt wird.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Es ist von Vorteil, dass mit der Verbinderanordnung ein Höhenversatz überbrückt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass das Steckeraufnahmeteil unter einem Winkel zur Leiterplatte auf einer Stirnseite des Trägergehäuses angeordnet ist.

Es ist auch von Vorteil, dass mit der Verbinderanordnung möglichst einfach ein mehrpoliger elektrischer Steckverbinder mit einer Leiterplatte verbunden werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die einteiligen elektrischen Kontaktelemente im Aufnahmebereich an einem ersten Ende einen Steckerstiftbereich zur Kontaktierung des komplementären elektrischen Steckverbinders aufweisen und im Kontaktierungsbereich an einem zweiten Ende einen Verbindungsbereich zur Verbindung mit den elektrischen Leitungen auf der Leiterplatte aufweisen. Dies wird auch dadurch erreicht, dass die elektrischen Kontaktelemente als Kontaktstifte durch Stanzen und Biegen aus einem Metallblechteil einteilig ausgebildet sind.

Es ist weiter von Vorteil, dass die Verbinderanordnung eine wasserdichte Anordnung ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass die elektrischen Kontaktelemente zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende einen Befestigungsbereich aufweisen, derart, dass die Kontaktelemente mit dem Befestigungsbereich unter Verdrängung des Kunststoffmaterials dichtend zum Aufnahmebereich des Steckeraufnahmeteils einbringbar angeordnet sind.

Es ist auch von Vorteil, dass die Verbinderanordnung möglichst einfach zusammengebaut werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass das Trägergehäuse im Bereich der elektrischen Leitungen der Leiterplatte trichterförmige Aussparungen zur Aufnahme der Verbindungsbereiche der Kontaktelemente aufweist, derart, dass beim mechanischen Verbinden des Steckeraufnahmeteils mit dem Trägergehäuse die Verbindungsbereiche mit den elektrischen Leitungen der Leiterplatte elektrisch verbindbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemässen Verbinderanordnung,

Fig. 2 eine Sicht auf die Frontseite der Verbinderanordnung von Fig. 1,

Fig. 3 eine Sicht auf die Oberseite der Verbinderanordnung von Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Verbinderanordnung von Fig. 1,

Fig. 5 eine Sicht auf die Unterseite der Verbinderanordnung von Fig. 1,

Fig. 6 einen Teilschnitt der Verbinderanordnung von Fig. 1 in einer ersten Phase des Zusammenbaues,

Fig. 7 einen Teilschnitt der Verbinderanordnung von Fig. 1 in einer zweiten Phase des Zusammenbaues und

Fig. 8 eine Seitenansicht auf das erfindungsgemässe Steckeraufnahmeteil.

In Fig. 1 ist schematisch eine Verbinderanordnung zur elektrischen und mechanischen Verbindung teilweise geschnitten dargestellt. Die Verbinderanordnung besteht im wesentlichen aus einem in einem Spritzgussverfahren hergestellten Trägergehäuse 1 mit äusseren Abmessungen, die einen Einbau in einem dafür vorgesehenen Bauraum möglich machen. Im Trägergehäuse 1 wird eine Leiterplatte 2 mit einer Vielzahl von elektrischen Leitungen und Bauteilen aufgenommen. Am Boden des Trägergehäuses 1 ist eine Bodenabschlussplatte 3 dargestellt. Auf einer Stirnseite des Trägergehäuses 1 ist unter einem Winkel zur Leiterplatte 2 ein Steckeraufnahmeteil 4 dargestellt. Das Steckeraufnahmeteil 4 wird ebenso wie das Trägergehäuse 1 in einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt. Das Steckeraufnahmeteil 4 weist einen Aufnahmebereich 5 zur Aufnahme eines mehrpoligen elektrischen Steckverbinders und einen vom Aufnahmebereich 5 beabstandet abgeordneten Kontaktierungsbereich 6 auf. Im Steckeraufnahmeteil 4 ist eine Vielzahl von einteiligen elektrischen Kontaktelementen 7 in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Die elektrischen Kontaktelemente 7 verlaufen von einem ersten Ende 8 im Aufnahmebereich 5 zu einem zweiten Ende 9 im Kontaktierungsbereich 6 des Steckeraufnahmeteils 4. Das zweite Ende 9 des Kontaktelementes 5 ist mit der Leiterplatte 2 elektrisch verbunden, beispielsweise durch einen Lötvorgang. Das Steckeraufnahmeteil 4 und das Trägergehäuse 1 weisen mehrere komplementäre Vorsprünge 10, 10', 10'' und mehrere Vertiefungen 11, 11', 11'' auf, die derart zusammenwirken, dass das Steckeraufnahmeteil 4 mit dem Trägergehäuse 1 mechanisch verbindbar ist. Durch die Ausbildung der Vorsprünge 10, 10' und der Vorsprünge 11, 11' wird erreicht, dass das Steckeraufnahmeteil 4 im wesentlichen dicht mit dem Trägergehäuse 1 verbunden werden kann.

In Fig. 2 ist die Verbinderanordnung mit Sicht auf die Frontseite dargestellt. In Fig. 2 ist ersichtlich, wie im Aufnahmebereich 5 sechs in einer Linie angeordnete elektrische Kontaktelemente 7 mit einem ersten Ende 8 angeordnet sind. Das Steckeraufnahmeteil 4 ist in Fig. 2 fest verbunden mit dem Trägergehäuse 1.

In Fig. 3 ist die Verbinderanordnung von Fig. 1 mit Sicht von oben schematisch dargestellt. Das Trägergehäuse 1 wird beispielsweise in die Mittelkonsole eines Automobils eingebaut und nimmt beispielsweise den Bedienungshebel einer automatischen Gangschaltung auf. Im Trägergehäuse 1 werden die Bewegungen des Bedienungshebels von Sensoren aufgenommen, an elektronischen Bauteile auf der Leiterplatte 2 weitergegeben und als elektrische Signale an einen mehrpoligen elektrischen Steckverbinder im Aufnahmebereich 5 weitergegeben.

In Fig. 4 ist das Trägergehäuse 1 im zusammengebauten Zustand in einer Seitenansicht dargestellt. Der grössere Teil des Trägergehäuses 1 dient zur Aufnahme des Schalthebels, der hier nicht dargestellt ist. Auf der Frontseite ist das Steckeraufnahmeteil 4 fest verbunden mit dem Trägergehäuse dargestellt.

In Fig. 5 ist das Trägergehäuse mit Sicht auf die Unterseite dargestellt. In Fig. 5 wurden die Leiterplatte 2 und die Bodenabschlussplatte 3 weggelassen. Eine dauerhafte mechanische Verbindung des Trägergehäuses 1 mit dem Steckeraufnahmeteil 4 wird beispielsweise durch Warmverstemmen der zwei Kunststoffteile miteinander hergestellt. Hierzu weist das Trägergehäuse 1 im Bereich der Bodenabschlussplatte 2 Bohrungen 12 auf, in die zwei Zapfen 13 des Steckeraufnahmeteils 4 eingesetzt werden und anschliessend warm verstemmt werden.

Anhand von Fig. 6 und Fig. 7 wird der Zusammenbau des Steckeraufnahmeteils 4 mit dem Trägergehäuse 1 erläutert. Das Steckeraufnahmeteil 4 bildet mit den elektrischen Kontaktelementen 7 eine Einheit. Die Kontaktelemente 7 weisen zwischen dem ersten Ende 8 und dem zweiten Ende 9 einen Befestigungsbereich 14 auf. Die elektrischen Kontaktelemente werden als Kontaktstifte durch Stanzen und Biegen aus einem Metallblechteil einteilig ausgebildet und werden unter Verdrängung des Kunststoffmaterials dichtend zum Aufnahmebereich 5 im Steckeraufnahmeteil 4 eingebracht. Eine dichte Durchführung des Befestigungsbereich 14 zum Aufnahmebereich 5 wird beispielsweise durch ein sogenanntes Stitchverfahren erreicht. Die Kontaktelemente 7 können beispielsweise auch durch ein sogenanntes Umspritzverfahren dichtend mit dem Aufnahmebereich 5 des Steckeraufnahmeteils 4 verbunden werden. In Fig. 6 und 7 sind auch die Vorsprünge 10, 10', 10'' und die Vertiefungen 11, 11', 11'' am Trägergehäuse 1 und am Steckeraufnahmeteil 4 ersichtlich, die für eine dichte Verbindung des Steckeraufnahmeteils mit dem Trägergehäuse 1 sorgen. Die Kontaktelemente sind als Kontaktstifte einteilig und relativ stabil mit dem Steckeraufnahmeteil 4 verbunden. In Fig. 6 ist das zweite Ende 9 des Kontaktelementes 7 am Eingang eines Trichters 15 dargestellt. Das Trägergehäuse 1 weist im Bereich der elektrischen Leitungen der Leiterplatte 2 für jedes Kontaktelement 7 eine solche trichterförmige Aussparung 15 zur Aufnahme des zweiten Endes 9 der Kontaktelemente 7 auf. Die Kontaktelemente 7 weisen im Aufnahmebereich 5 am ersten Ende 8 einen Steckerstiftbereich 16 auf zur Kontaktierung des komplementären elektrischen Steckverbinders und weisen am zweiten Ende 9 einen Verbindungsbereich 17 auf zur Verbindung mit den elektrischen Leitungen der Leiterplatte 2. Mit der trichterförmigen Aussparung 15 des Trägergehäuses 1 wird erreicht, dass die Kontaktelemente 7 beim Zusammenbau des Steckeraufnahmeteils 4 möglichst einfach mit dem Trägergehäuse 1 verbunden werden können. Das zweite Ende 9 des Kontaktelementes 7 wird vom Trichter 15 aufgenommen und wird automatisch zu einer Bohrung 18 in der Leiterplatte 2 ausgerichtet. In Fig. 7 ist der Zusammenbau des Trägergehäuses 1 mit dem Steckeraufnahmeteil 4 in einer zweiten Phase dargestellt. Die Zapfen 13 des Steckeraufnahmeteils 4 sind zu den Bohrungen 12 des Trägergehäuses 1 in der richtigen Richtung vororientiert. Ebenso ist das zweite Ende 9 des Kontaktelementes 7 zur Bohrung 18 der Leiterplatte 2 vororientiert dargestellt. Auch die Vorsprünge 10, 10', 10'' sind zu den Vertiefungen 11, 11', 11'' ausgerichtet. Ausgehend von der Lage von Fig. 7 wird das Steckeraufnahmeteil 4 in das Trägergehäuse 1 eingeschoben und von den Vorsprüngen 10, 10', 10'' in den Vertiefungen 11, 11', 11'' festgehalten. In einem weiteren Schritt werden die Verbindungsbereiche 17 beispielsweise durch Löten mit der Leiterplatte 2 elektrisch und mechanisch verbunden und wird das Steckeraufnahmeteil 4 durch sogenanntes sogenanntes Warmverstemmen der Zapfen 13 in den Bohrungen 12 des Trägergehäuses 1 befestigt. Der Arbeitsschritt des Warmverstemmens kann auch für die dichte Verbindung der Bodenabschlussplatte 3 mit dem Trägergehäuse 1 eingesetzt werden.

In Fig. 8 ist das Steckeraufnahmeteil 4 für sich alleine in einer Seitenansicht dargestellt. Hier ist ersichtlich, wie das Steckeraufnahmeteil mit den Kontaktelementen 7 eine Einheit bildet. Die Kontaktelemente 7 verlaufen grösstenteils im Inneren des Steckeraufnahmeteils 4. Sie können in Führungskanälen im Steckeraufnahmeteil 4 führend aufgenommen werden oder durch Umspritzen weiter in ihrer Lage festgelegt werden. Das Steckeraufnahmeteil 4 bildet eine Einheit, die separat zur Verbindung mit dem Trägergehäuse 1 angeliefert wird und möglichst einfach mit dem Trägergehäuse 1 elektrisch und mechanisch verbunden werden kann.

Claims

1. Verbinderanordnung zur elektrischen und mechanischen Verbindung einer Leiterplatte (2) mit einem mehrpoligen elektrischen Steckverbinder, mit einem Trägergehäuse (1) zur Aufnahme der Leiterplatte (2) mit einer Vielzahl von elektrischen Leitungen und Bauteilen, mit einem Steckeraufnahmeteil (4) mit einem Aufnahmebereich (5) zur Aufnahme des mehrpoligen elektrischen Steckverbinders und einen vom Aufnahmebereich (5) beabstandet angeordneten Kontaktierungsbereich (6), wobei das Steckeraufnahmeteil (4) und das Trägergehäuse (1) komplementäre Vorsprünge (10, 10', 10'') und Vertiefungen (11, 11', 11'') aufweisen, die derart zusammenwirken, dass das Steckeraufnahmeteil (4) mit dem Trägergehäuse (1) mechanisch verbindbar ist, und wobei im Steckeraufnahmeteil (4) eine Vielzahl von jeweils einteiligen elektrischen Kontaktelementen (7) mit einem ersten Ende im Aufnahmebereich (5) und mit einem zweiten Ende im Kontaktierungsbereich (6) fest angeordnet ist, derart, dass beim mechanischen Verbinden des Steckeraufnahmeteils (4) mit dem Trägergehäuse (1) die elektrische Verbindung des Aufnahmebereichs (5) mit der Leiterplatte (2) hergestellt wird.

2. Verbinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckeraufnahmeteil (4) unter einem Winkel zur Leiterplatte auf einer Stirnseite des Trägergehäuses (1) angeordnet ist.

3. Verbinderanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (7) im Aufnahmebereich (5) an einem ersten Ende einen Steckerstiftbereich (16) zur Kontaktierung des komplementären elektrischen Steckverbinders aufweisen und im Kontaktierungsbereich (6) an einem zweiten Ende einen Verbindungsbereich (17) zur Verbindung mit den elektrischen Leitungen auf der Leiterplatte (2) aufweisen.

4. Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontaktelemente (7) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende einen Befestigungsbereich (14) aufweisen, derart, dass die Kontaktelemente (7) mit dem Befestigungsbereich (14) unter Verdrängung des Kunststoffmaterials dichtend zum Aufnahmebereich (5) des Steckeraufnahmeteils (4) einbringbar angeordnet sind.

5. Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägergehäuse (1) im Bereich der elektrischen Leitungen der Leiterplatte (2) trichterförmige Aussparungen zur Aufnahme der Verbindungsbereiche (17) der Kontaktelemente (7) aufweist, derart, dass beim mechanischen Verbinden des Steckeraufnahmeteils (4) mit dem Trägergehäuse (1) die Verbindungsbereiche (17) mit den elektrischen Leitungen der Leiterplatte (2) elektrisch verbindbar sind.

6. Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontaktelemente (7) als Kontaktstifte durch Stanzen und Biegen aus einem Metallblechteil einteilig ausgebildet sind.