DE202009008182U1

DE202009008182U1 - Elektrischer Verbinder zur Montage auf einer Leiterplatte

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Publication number: DE202009008182U1
Application number: DE202009008182U
Authority: DE
Original assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Current assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Priority date: 2009-06-13
Filing date: 2009-06-13
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2019-06-14

Abstract

Elektrischer Verbinder zur Montage auf einer Leiterplatte, mit
einer Steckeraufnahme, die aus einem elektrisch isolierenden Material zur Aufnahme eines Steckverbinders ausgebildet ist,
wenigstens einem elektrisch leitfähigen Kontaktstift, mit einem in der Steckeraufnahme angeordneten Ende, einem in einer Wandung der Steckeraufnahme gehaltenen Mittelabschnitt und mit einem Stiftabschnitt zur Herstellung einer leitenden Verbindung mit der Leiterplatte,
wenigstens einem an der Steckeraufnahme angeformten Positionierelement, welches beim Montieren auf der Leiterplatte in eine zugehörige Öffnung der Leiterplatte derart eintaucht, dass die Steckeraufnahme in einer vorgegebenen Position und Orientierung auf der Leiterplatte gehalten wird, so dass der wenigstens eine Stiftabschnitt in eine bestimmte Bohrung der Leiterplatte geführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass entlang des Umfangs an den Außenflächen des Positionierelements mehrere mechanisch deformierbare Ausgleichselement derart angeformt sind und sich von dem Positionierelement in einer Richtung quer zu Eintauchrichtung in die Leiterplatte von den Außenflächen weg nach außen erstrecken, dass wenigstens eine...

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder zur Montage auf einer Leiterplatte. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Verbinder, welcher eine Steckeraufnahme aufweist, die aus einem elektrisch isolierenden Material zur Aufnahme eines zugeordneten Steckverbinders ausgebildet ist. Wenigstens ein elektrisch leitfähiger Kontaktstift ist mit einem Ende in der Steckeraufnahme angeordnet und wird mit einem Mittelabschnitt in einer Wandung der Steckeraufnahme gehalten. Ein weiterer Stiftabschnitt ist zur Herstellung einer leitenden Verbindung mit der Leiterplatte vorgesehen, an welcher der Verbinder anzubringen ist. An der Steckeraufnahme ist ein Positionierelement angeformt, welches beim Montieren des elektrischen Verbinders auf der Leiterplatte in eine zugehörige Öffnung in der Leiterplatte eintaucht. Öffnung und Positionierelement sind so aufeinander abgestimmt, dass die Steckeraufnahme beim Eintauchen des Positionierelementes in die Leiterplatte in eine vorgegebenen Position und Orientierung auf der Leiterplatte geführt und dort gehalten wird, und zwar derart, dass der wenigstens eine Stiftabschnitt zur Herstellung einer leitenden Verbindung mit der Leiterplatte in eine bestimmte Bohrung der Leiterplatte geführt wird.
Verbinder der eingangs genannten Art werden verwendet, um Kontakte auf gedruckten Leiterplatten mit verschiedenen Arten von Steckverbindern leitend und mechanisch sicher zu verbinden. Die Steckeraufnahme bzw. das Steckergehäuse hat dazu auf der Leiterplatte eine bestimmte Position und Orientierung einzunehmen, damit die mit dem Steckergehäuse verbundenen Kontaktstifte in zugehörige Bohrungen der Leiterplatte eintauchen und dort eine elektrisch leitfähige Verbindung mit den Leiterbahnen herzustellen ist. Außerdem muss das Steckergehäuse eine mechanische Fixierung auf der Leiterplatte erhalten, die über die Haltekraft der Kontaktstifte an der Leiterplatte hinausgeht. Dazu weisen die Steckergehäuse die Positioniermittel auf, die einerseits eine korrekte Ausrichtung des Steckergehäuses auf der Leiterplatte und damit eine problemlose Verbindung der Kontaktstifte mit den zugehörigen Bohrungen und Leiterbahnen ermöglichen. Andererseits sind diese Positioniermittel auch geeignet, den fertig montierten Verbinder gegen einwirkende Seitenkräfte zu schützen, ohne dass die Steckverbinder-Leiterplatten-Kontakte beschädigt werden.
Zu Bereitstellung der Positionierungs- und Haltewirkung sind die Positioniermittel des Verbinders auf die Öffnungen in der Leiterplatte abzustimmen. Entsprechend ist dafür Sorge zu tragen, dass die Außenabmessungen des Positioniermittels möglichst genau auf eine zugehörige Öffnung in der Leiterplatte abgestimmt sind. Nur dann kann eine wackelfreie und optimal positionierende Ausrichtung des Verbinders auf der Leiterplatte gewährleistet werden.
Die präzise Fertigung von Öffnungen in einer Leiterplatte und der Positioniermittel selbst lässt jedoch auch die Fertigungskosten und den Ausschuss gefertigter Teile und Leiterplatten ansteigen. Je höher die Anforderungen sind, die an die Toleranzen bei der Leiterplattenfertigung gestellt werden, desto aufwändiger und teurer wird deren Herstellung.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Verbinder zur Montage auf Leiterplatten bereitzustellen, der eine größere Toleranz bei der Fertigung von Verbinder-Leiterplatten-Kombinationen erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Verbinder gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Verbinder der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Umfangs, an den Außenflächen des Positionierelementes mehrere mechanisch deformierbare Ausgleichselemente angeformt sind und sich von dem Positionierelement in einer Richtung quer zu der Eintauchrichtung in die Leiterplatte von den Außenflächen weg erstrecken. Diese Ausgleichselemente sind derart ausgebildet, dass wenigstens eine Querschnittsabmessung des Positionierelements mit angeformtem Ausgleichselement (also ein Schnitt, der durch wenigstens ein Ausgleichselement verläuft) in einer in der Leiterplattenebene liegenden Richtung länger bzw. größer ist, als die entsprechende Innenquerschnitts-Länge der zugehörigen Öffnung in der Leiterplatte. Bei einem derartigen Verbinder findet beim Eintauchen des Positionierelements eine Verformung des Ausgleichselementes statt.
Erfindungsgemäß ist der Verbinder demnach so gestaltet, dass das Positionierelement in seinen Abmessungen und mitsamt den Ausgleichselementen bewusst geringfügig zu groß ausgebildet wird, so dass bei einem Einschieben des Positionierelementes in eine zugehörige Öffnung und beim Ausschöpfen der größtmöglichen Toleranzen eine gewisse Verformung der Ausgleichselemente stattfindet. Die Abmessungen übersteigen daher in einem Querschnitt die größte Toleranzabweichung in dieser Richtung. Andererseits ist das Positionierelement ohne die Ausgleichselemente so bemessen, dass es auch in die kleinste Öffnung innerhalb der Toleranzen einführbar ist.
Die Ausgleichselemente sind beim Einschiebevorgang mit geringem Kraftaufwand mechanisch zu deformieren und passen sich beim Einschieben bzw. Eindrücken des Positionierelements an die spezifischen Abmessungen der jeweiligen Öffnung in der Leiterplatte an. Je nach tatsächlicher Öffnungsabmessung und Toleranzabweichung werden die entlang des Umfangs des Positionierelements angebrachten Ausgleichselemente unterschiedlich stark verformt. Das Positionierelement wird im eingeschobenen Zustand und mit deformierten Ausgleichselementen auf diese Weise in Richtung der Leiterplattenebene fixiert und Toleranzen der Öffnungsabmessungen werden ausgeglichen.
Vorzugsweise verjüngen sich die Ausgleichselemente in einer von dem Steckergehäuse des Positionierelementes wegweisenden Richtung.
Bei einem derartigen Verbinder ist der anfängliche Einschub in die Leiterplatte mit geringem Kraftaufwand möglich. Da sich die Ausgleichselemente von der Ebene der Leiterplatte weg, also zu dem Steckergehäuse hin (in entgegengesetzter Einschubrichtung) erweitern, ist ein zunehmender Kraftaufwand mit zunehmender Einschubtiefe erforderlich. Die anfängliche Orientierung und Positionierung ist jedoch mit geringem Kraftaufwand möglich.
In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung verjüngen sich die Ausgleichselemente in von dem Positionierelement weg weisender Richtung.
Die Verjüngung in dieser Richtung, also in der Leiterplattenebene, führt dazu, dass die Deformation der Ausgleichselemente anfänglich (sozusagen an der Dreiecksspitze des Querschnitts) bei Kontakt mit den Innenbegrenzungen der Einschuböffnung mit geringem Kraftaufwand möglich ist. Mit zunehmender Deformation ist auch mehr Material zu deformieren und der Sitz des Positionierelements in der Öffnung wird weiter gefestigt.
In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung verjüngen sich die Ausgleichselemente von dem Positionierelement weg mit dreieckigem Querschnitt.
Der Dreieckige Querschnitt ist einerseits in einfacher Weise anzuformen und andererseits erlaubt er eine geeignete Deformation des Ausgleichselements.
Vorzugsweise sind die Ausgleichselemente in jeweils äquidistanten Umfangsabständen an dem Positionierelement angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform kann durch die Anordnung der Elemente eine Zentrierung des Positionierelements in der Öffnung gewährleistet werden, da die Ausgleichselemente in äquidistanten Abständen, ggf. symmetrisch angeordnet sind.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Verbinder in einer schematischen seitlichen Schnittansicht.
2a zeigt eine schematische Ansicht eines Positionierelements aus Richtung der Einschuböffnung.
2b zeigt schematisch ein Positionierelement mit deformierten Ausgleichselementen nach Einschub in eine Platinenöffnung einer ersten Abmessung.
2c zeigt schematisch ein Positionierelement mit deformierten Ausgleichselementen nach Einschub in eine Platinenöffnung einer zweiten Abmessung.
In 1 ist eine Platine 1 in einer seitlichen Schnittansicht gezeigt. Die Platine 1 weist eine Öffnung 2 sowie zwei Öffnungen 3 auf.
Ein Verbinder 5 weist eine Steckeraufnahme 6 auf, sowie zwei Kontaktstifte 7, die sich durch eine Wandung der Steckeraufnahme 6 in den Innenraum 8 der Steckeraufnahme erstrecken. Mit ihren entgegengesetzten, abgewinkelten Enden weisen die Kontaktstifte 7 auf die Platine.
Im unteren, zur Platine weisenden Bereich ist an die Steckeraufnahme 6 ein Positionierelement 9 angeformt. Das Positionierelement 9 verjüngt sich in Richtung der Platine 1. Das Positionierelement 9 ist in die Öffnung 2 der Platine 1 einschiebbar, wobei die Kontaktstifte 7 durch das Zusammenwirken des Positionierelementes und der seitlichen Begrenzungen der Öffnung 2 in die Öffnungen 3 geführt werden.
Am Umfang des Positionierelementes 9 sind Ausgleichselemente 10 angeordnet, die je nach Größe der Öffnung 2 beim Einschieben des Positionierelementes 9 in die Öffnung 2 unterschiedlich stark deformiert werden.
Der Verbinder wird bei der Montage mit dem Positionierelement 9 in die Platine eingesteckt, bis das Gehäuse der Steckeraufnahme 6 auf der Platine 1 aufliegt. Die Kontaktstifte 7 erstrecken sich dann in die zugeordneten Öffnungen 3 der Platine und das Positionierelement 9 nimmt seitliche Belastungen und Dreh- und Scherkräfte auf, die auf den Verbinder einwirken. Dadurch wird die mechanische Belastung der Kontaktstifte 7 vermindert. Die Ausgleichselemente 10 passen das Positionierelement 9 durch ihre Deformierbarkeit beim Einschieben an die jeweilige Größe der Öffnung 2 an und sorgen jederzeit für einen sicheren und wackelfreien Sitz des Verbinders auf der Leiterplatte 1.
2a zeigt eine Ansicht auf das Positionierelement 9 aus 1 von unten, also aus Richtung der Platine. An dem Positionierelement 9 ist zentral die Stirnfläche 11 des verjüngten Einschubendes zu erkennen. Entlang des Umfangs des Positionierelementes 9 sind die Ausgleichselemente 10 angeformt. Diese weisen einen dreieckigen Querschnitt auf, verjüngen sich also in der von dem Positionierelement wegweisenden Richtung. Im vorliegenden Beispiel sind sechs Ausgleichselemente entlang des Umfangs angeordnet, wobei sich die Ausgleichselemente paarweise gegenüberliegen. Die Ausgleichselemente sind symmetrisch bzgl. der Symmetrieebenen des Positionierelementes angeordnet. Je nach Anforderung können mehr oder weniger Ausgleichselemente ausgebildet werden. Die Ausgleichselemente 10 werden beim Einschieben des Positionierelementes 9 in die Öffnung 2 der Leiterplatte 1 verformt, je nachdem wie genau die Öffnung 2 auf die Außenabmessungen des Positionierelementes 9 abgestimmt ist. In wenigstens einer Querschnittsrichtung 12a, 12b, 12c durch das Positionierelement 9 samt den Ausgleichselementen 10 ist die Öffnung 2 mit ihrem Innenquerschnitt geringer bemessen als das Positionierelement mit Ausgleichselementen. Es findet also beim Einschieben grundsätzlich eine Verformung wenigstens eines Ausgleichselementes 10 statt.
In 2b ist ein Umriss 15 einer Stecköffnung in der Leiterplatte mit einer ersten Toleranzabweichung wiedergegeben. Beim Einschub in diese Öffnung werden die Ausgleichselemente 10 unterschiedlich stark verformt, je nach Abweichung der Öffnungsabmessung 15 in dieser Richtung. Aufgrund ihrer sich verjüngenden Formgebung können sich die Ausgleichselemente einerseits bis zu einem gewissen Grade abknicken oder verbiegen sowie bei stärkerer Deformation durch Quetschen verformt werden. Das Positionierelement sitzt nach dem Einschub dennoch zentriert und wackelfrei in der Öffnung 15 und die Kontaktstifte 7 werden sicher in die Öffnungen 3 geführt und dort gehalten.
In 2c ist ein Umriss 16 einer alternativen Öffnung mit einer anderen Toleranzabweichung wiedergegeben. Bei dieser Darstellung ist erkennbar, dass sich die Ausgleichselemente 10 in anderer Weise als in 2b verformen, insbesondere werden die an den Schmalseiten angeordneten Ausgleichselemente 10 stärker deformiert und gequetscht. Auch in diesem Beispiel sitzt das Positionierelement 9 zentriert und wackelfrei in der Öffnung, obwohl die Öffnung eine deutlich abweichende Formgebung zu der Öffnung aus 2b aufweist.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Verbinders mit Positionierelement und angeformten Ausgleichselementen gewährleistet, dass bei unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten innerhalb eines Toleranzbereiches eine feste und präzise Ausrichtung des Verbinders auf der Platine gewährleistet wird. Entsprechend können der Fertigungsaufwand des Verbinders einerseits und der Platine andererseits verringert werden.
Erfindungsgemäß sind weitere Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann die Anzahl der Ausgleichselemente und deren Anordnung an dem Positionierelement beliebig variiert werden. Ferner kann die Formgebung der Ausgleichselemente verändert werden, beispielsweise können unterschiedlich ausgebildete Ausgleichselemente entlang an dem Positionierelement angeordnet werden. Diese unterschiedlichen Ausgleichselemente können sich unterschiedlich weit von dem Positionierelement aus erstrecken und mit unterschiedlicher Stärke und unterschiedlichem Querschnitt ausgebildet sein.

Claims

Elektrischer Verbinder zur Montage auf einer Leiterplatte, mit einer Steckeraufnahme, die aus einem elektrisch isolierenden Material zur Aufnahme eines Steckverbinders ausgebildet ist, wenigstens einem elektrisch leitfähigen Kontaktstift, mit einem in der Steckeraufnahme angeordneten Ende, einem in einer Wandung der Steckeraufnahme gehaltenen Mittelabschnitt und mit einem Stiftabschnitt zur Herstellung einer leitenden Verbindung mit der Leiterplatte, wenigstens einem an der Steckeraufnahme angeformten Positionierelement, welches beim Montieren auf der Leiterplatte in eine zugehörige Öffnung der Leiterplatte derart eintaucht, dass die Steckeraufnahme in einer vorgegebenen Position und Orientierung auf der Leiterplatte gehalten wird, so dass der wenigstens eine Stiftabschnitt in eine bestimmte Bohrung der Leiterplatte geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Umfangs an den Außenflächen des Positionierelements mehrere mechanisch deformierbare Ausgleichselement derart angeformt sind und sich von dem Positionierelement in einer Richtung quer zu Eintauchrichtung in die Leiterplatte von den Außenflächen weg nach außen erstrecken, dass wenigstens eine Querschnittsabmessung des Positionierelements mit angeformtem Ausgleichselement in einer in der Leiterplattenebene liegenden Richtung länger ist als die entsprechende Innenquerschnitts-Länge der zugehörigen Öffnung in der Leiterplatte, so dass beim Eintauchen des Positionierelementes eine Verformung der Ausgleichselemente stattfindet.
Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement sich in einer von der Außenfläche des Positionierelements weg weisenden Richtung verjüngt.
Verbinder nach Anspruche 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichselemente sich mit dreieckigem Querschnitt von dem Positionierelement weg verjüngen.
Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Ausgleichselementen in jeweils äquidistanten Umfangsabständen an dem Positionierelement angeordnet sind.
Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ausgleichselemente jeweils paarweise gegenüberliegend an dem Positionierelement angeordnet sind.
Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausgleichselemente in der Einschubrichtung in die Leiterplatte verjüngen.