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Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktelement zur Anbindung eines abgehenden Kabels oder Drahtes, welches eine board-to-board-Kontaktierung von zwei Leiterplatten ermöglicht.
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Stand der Technik
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Insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik müssen Leiterplatten mit Stromversorgungselementen zur Versorgung mit hohen Strömen kontaktiert werden. Beispielsweise werden zur Versorgung von Ringkerndrosseln Hochstromkontakte mit einer Stromtragfähigkeit von bis zu 100 Ampere gefordert.
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Nach dem Bestücken von Leiterplatten, beispielsweise mit SMD-Bauteilen (surface mounted device), und dem anschließenden Löten werden Leiterplatten oftmals miteinander kontaktiert. Bisher wurden zum elektrischen Verbinden von zwei Leiterplatten Kabelabschnitte verwendet, die an ihren Enden jeweils mit einem Verbinder an den Leiterplatten befestigt wurden. Diese Verbindung ist jedoch vergleichsweise teuer und weist zudem den Nachteil auf, dass die Abstände zwischen zwei verbundenen Leiterplatten sehr groß sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Kontaktelement zur Anbindung eines abgehenden Kabels oder Drahtes bereitzustellen, welches die Verbindung von zwei Leiterplatten derart ermöglicht, dass zwischen den beiden Leiterplatten nur ein sehr geringer Zwischenraum freibleibt.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße elektrische Kontaktelement gelöst, welches insbesondere ein Stromversorgungselement ist. Dieses weist drei Zonen auf, die aufeinanderfolgend entlang einer Längsachse angeordnet sind. Der Begriff aufeinanderfolgend wird im Sinne der Erfindung so verstanden, dass er die Abfolge der Zonen bezeichnet. Er darf jedoch nicht dahin gehend als einschränkend verstanden werden, dass sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zonen keine weiteren Teile des elektrischen Kontaktelements befinden dürften. Vielmehr können zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zonen weitere Zonen angeordnet sein.
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Eine erste Zone des elektrischen Kontaktelements ist eine Draht- und/oder Kabelbefestigungszone. Eine auf die erste Zone folgende zweite Zone des elektrischen Kontaktelements ist eine Einpresszone. Eine auf die zweite Zone folgende dritte Zone ist eine Einpress- und/oder Lötzone.
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Unter einer eine Draht- und/oder Kabelbefestigungszone wird erfindungsgemäß eine Zone verstanden, welche die Befestigung eines Drahtes und/oder eines Kabels entweder direkt oder mittelbar, beispielsweise mittels eines Kontaktstiftes, an den der Draht oder das Kabel angelötet ist, ermöglicht. Zur Kontaktierung von Drähten und/oder Kabeln ist die erste Zone bevorzugt eine Crimpzone, eine Lötzone oder eine Klemmzone. Bei den Klemmzonen handelt es sich insbesondere um eine Klemmzonen für ein Kabel oder für ein Wirewrap bzw. für eine Drahtwickelverbindung.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass die erste Zone mindestens eine Einkerbung orthogonal zu der Längsachse aufweist. Dies ermöglicht es einen Draht oder ein Kabel der/das an der ersten Zone befestigt ist, platzsparend in einem rechten Winkel von der Längsachse des elektrischen Kontaktelements wegzuführen.
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Die zweite Zone ist vorzugsweise eine Rändelzone. Dies ermöglicht ein besonders effizientes Einpressen der zweiten Zone in eine Leiterplatte. Wenn es sich bei der dritten Zone um eine Einpresszone handelt, so ist auch diese vorzugsweise als Rändelzone ausgebildet. Für jede Rändelzone des elektrischen Kontaktelements ist es besonders bevorzugt, dass sie zur Längsachse des elektrischen Kontaktelements parallel verlaufende Riefen aufweist. Es handelt sich also besonders bevorzugt um ein Rändel RAA gemäß DIN 5883-5.
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Alle Zonen haben bevorzugt jeweils die Form eines geraden Zylinders, dessen Mantel bzw. Zylinderfläche von Geraden gebildet wird, die parallel zur Längsachse des elektrischen Kontaktelements verlaufen. Besonders bevorzugt sind die zweite Zone und die dritte Zone kreiszylinderförmig. Dies ermöglicht es diese beiden Zonen in kreisförmige Bohrungen zweier miteinander zu verbindenden Leiterplatten einzubringen, wobei eine Verdrehung des elektrischen Kontaktelements um seine Längsachse den Einbringprozess nicht beeinträchtigt.
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Um ein einfaches Einpressen der zweiten Zone in einer Leiterplatte zu ermöglichen, ist es bevorzugt, dass das elektrische Kontaktelement eine Begrenzungszone aufweist, wobei die maximale Abmessung der Begrenzungszone orthogonal zu der Längsachse größer ist als die maximale Abmessung der zweiten Zone orthogonal zu der Längsachse. Wird die zweite Zone in eine Bohrung einer Leiterplatte eingepresst, deren Abmessungen im Wesentlichen den Abmessungen der zweiten Zone entsprechen, so fungiert die Begrenzungszone aufgrund ihrer größeren Abmessungen als Anschlag der ein weiteres Einpressen des elektrischen Kontaktelements entlang seiner Längsachse unterbindet.
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In einer Ausführungsform des elektrischen Kontaktelements ist die Begrenzungszone zwischen der ersten Zone und der zweiten Zone angeordnet. Die maximale Abmessung der zweiten Zone orthogonal zu der Längsachse ist dabei mindestens so groß, wie die maximale Abmessung der dritten Zone orthogonal zu der Längsachse. Diese Ausführungsform des elektrischen Kontaktelements ist dazu vorgesehen, so in einer Leiterplatte eingepresst zu werden, dass erst die dritte Zone durch eine Öffnung in der Leiterplatte geführt wird, dann die zweite Zone in diese Öffnung eingepresst wird und der Einpressvorgang durch die Begrenzungszone gestoppt wird. Indem die maximale Abmessung der zweiten Zone orthogonal zu der Längsachse mindestens so groß ist wie die maximale Abmessung der dritten Zone orthogonal zu der Längsachse, ist sichergestellt, dass die dritte Zone durch die Öffnung in der Leiterplatte geführt werden kann.
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In einer alternativen Ausführungsform des elektrischen Kontaktelements ist die Begrenzungszone zwischen der zweiten Zone und der dritten Zone angeordnet. Die maximale Abmessung der zweiten Zone orthogonal zu der Längsachse ist mindestens so groß, wie die maximale Abmessung der ersten Zone orthogonal zu der Längsachse. Diese Ausführungsform des elektrischen Kontaktelements ist dazu vorgesehen, dass zunächst die erste Zone durch eine Öffnung in einer Leiterplatte geführt wird, dann die zweite Zone in diese Öffnung eingepresst wird und der Einpressvorgang durch die Begrenzungszone gestoppt wird. Indem die maximale Abmessung der zweiten Zone orthogonal zu der Längsachse mindestens so groß ist wie die maximale Abmessung der ersten Zone orthogonal zu der Längsachse, ist sichergestellt, dass die erste Zone durch die Öffnung in der Leiterplatte geführt werden kann.
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Ist eine Zone kreiszylinderförmig ausgebildet, so handelt es sich bei ihrer maximalen Abmessung orthogonal zu der Längsachse des elektrischen Kontaktelements um ihren Durchmesser. Hat eine Zone die Form eines Zylinders mit polygonaler Grund- und Deckfläche, so ist die maximale Abmessung orthogonal zu der Längsachse der Abstand, der am weitesten voneinander entfernten Ecken eines Querschnitts dieser Zone.
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Nachdem die zweite Zone des elektrischen Kontaktelements in eine erste Leiterplatte eingepresst wurde, kann diese erste Leiterplatte mit einer zweiten Leiterplatte verbunden werden, indem die dritte Zone in einer Öffnung der zweiten Leiterplatte befestigt wird. Dieses Befestigen kann durch Einpressen oder Einlöten erfolgen.
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In einer Ausführungsform des elektrischen Kontaktelements weist dieses eine vierte Zone auf, die entlang der Längsachse auf die dritte Zone folgt und als elektrische Kontaktzone ausgebildet ist. Dies ermöglicht es die zweite Leiterplatte auf ihrer von der ersten Leiterplatte abgewandten Seite elektrisch zu kontaktieren. Wenn die dritte Zone eine Lötzone ist, kann sich an der vierten Zone zudem ein Lötmeniskus ausbilden. Die maximale Abmessung der dritten Zone orthogonal zu der Längsachse ist mindestens so groß wie die maximale Abmessung der vierten Zone orthogonal zu der Längsachse. Hierdurch wird sichergestellt, dass die vierte Zone durch die Öffnung in der zweiten Leiterplatte geführt werden kann, in welcher die dritte Zone befestigt werden soll.
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In einer alternativen Ausführungsform des elektrischen Kontaktelements weist dieses eine durchgehende Öffnung auf, die sich entlang seiner Längsachse durch alle Zonen erstreckt. Ein Draht oder Kabel, der/das in der ersten Zone befestigt werden soll, kann in dieser Ausführungsform des elektrischen Kontaktelements vor der Befestigung so durch die durchgehende Öffnung hindurchgeführt werden, so dass sein Ende aus der dritten Zone herausragt und somit verwendet werden kann, um die zweite Leiterplatte auf ihrer von der ersten Leiterplatte abgewandten Seite elektrisch zu kontaktieren.
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Zur einfachen Herstellung des elektrischen Kontaktelements und um elektrische Verbindung all seiner Zonen zu gewährleisten, ist es bevorzugt, dass alle Zonen einstückig ausgebildet sind. Hierzu besteht das elektrische Kontaktelement vorzugsweise aus einem Metall, wie beispielsweise Kupfer.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der folgenden Beschreibung näher erläutert.
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1a zeigt eine isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1b zeigt eine andere isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß 1a.
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1c zeigt eine Seitenansicht des elektrischen Kontaktelements gemäß 1a.
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1d zeigt einen Längsschnitt des elektrischen Kontaktelements gemäß 1a.
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2a zeigt eine isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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2b zeigt eine andere isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß 2a.
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2c zeigt eine Seitenansicht des elektrischen Kontaktelements gemäß 2a.
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2d zeigt einen Längsschnitt des elektrischen Kontaktelements gemäß 2a.
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3a zeigt eine isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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3b zeigt eine andere isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß 3a.
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3c zeigt eine Seitenansicht des elektrischen Kontaktelements gemäß 3a.
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3d zeigt einen Längsschnitt des elektrischen Kontaktelements gemäß 3a.
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4a zeigt eine isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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4b zeigt eine andere isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß 4a.
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4c zeigt eine Seitenansicht des elektrischen Kontaktelements gemäß 4a.
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4d zeigt einen Längsschnitt des elektrischen Kontaktelements gemäß 4a.
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5a zeigt eine isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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5b zeigt eine andere isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß 5a.
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5c zeigt eine Seitenansicht des elektrischen Kontaktelements gemäß 5a.
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5d zeigt einen Längsschnitt des elektrischen Kontaktelements gemäß 5a.
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6a zeigt eine isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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6b zeigt eine andere isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß 6a.
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6c zeigt eine Seitenansicht des elektrischen Kontaktelements gemäß 6a.
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6d zeigt einen Längsschnitt des elektrischen Kontaktelements gemäß 6a.
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7a zeigt eine isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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7b zeigt eine andere isometrische Darstellung eines elektrischen Kontaktelements gemäß 7a.
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7c zeigt eine Seitenansicht des elektrischen Kontaktelements gemäß 7a.
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7d zeigt einen Längsschnitt des elektrischen Kontaktelements gemäß 7a.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
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Ein elektrisches Kontaktelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1a bis 1d dargestellt. Dieses weist fünf kreiszylinderförmige Zonen auf. Entlang einer Längsachse L folgt auf eine erste Zone 11, die als Crimpzone ausgebildet ist und einen Durchmesser von 3,9 mm aufweist, eine Begrenzungszone 15 mit einem Durchmesser von 6 mm. Auf diese folgt eine zweite Zone 12, die als Rändelzone ausgeführt ist. Sie weist einen maximalen Durchmesser von 3,2 mm auf. Der maximale Durchmesser dieser und aller im Folgenden beschriebenen Rändelzonen wurde dabei jeweils zwischen zwei Rändelspitzen bestimmt. Auf die zweite Zone 12 folgt eine dritte Zone 13, die als Lötzone ausgeführt ist. Sie weist einen Durchmesser von 1,3 mm auf. Das elektrische Kontaktelement endet mit einer als elektrischer Kontaktzone ausgebildeten vierten Zone 14, deren Durchmesser 0,9 mm beträgt.
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In den 2a bis 2d ist ein elektrisches Kontaktelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem elektrischen Kontaktelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in der Gestaltung der ersten Zone. Während die Grund- und Deckfläche der ersten Zone im elektrischen Kontaktelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel denselben Durchmesser aufweist, nimmt der Durchmesser der ersten Zone des elektrischen Kontaktelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in Richtung seiner Begrenzungszone 25 von 3,45 mm auf 4,5 mm zu. Die erste Zone 21 hat somit die Form eines Kegelstumpfes. Sie weist zudem vier Einkerbungen 211 orthogonal zu der Längsachse L auf, die sich in einem kreisförmigen Querschnitt (nicht gezeigt) der ersten Zone 21 an den Winkelpositionen 0°, 90°, 180° und 270° befinden. Die erste Zone ist dadurch nicht als Crimpzone, sondern als Klemmzone ausgeführt. Die weiteren Zonen 22, 23, 24, 25 dieses elektrischen Kontaktelements unterscheiden sich nicht von den ihnen entsprechenden Zonen 12, 13, 14, 15 des elektrischen Kontaktelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
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In den 3a bis 3d ist ein elektrisches Kontaktelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dieses gleicht in seiner ersten Zone 31, seiner zweiten Zone 32 und seiner Begrenzungszone 35 dem elektrischen Kontaktelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die dritte Zone 33 ist in diesem Ausführungsbeispiel jedoch nicht als Lötzone, sondern als Einpresszone ausgeführt und hierzu mit einer Rändelung versehen. Ihr Durchmesser beträgt 1,9 mm. Auf eine vierte Zone wird in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung verzichtet.
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Ein elektrisches Kontaktelement gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 4a bis 4d dargestellt. Diese unterscheiden sich von dem elektrischen Kontaktelement gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung darin, dass eine erste Zone 41 und seine Begrenzungszone 45 jeweils als Zylinder mit quadratischen Grundflächen ausgeführt sind. Die Seitenlänge der ersten Zone orthogonal zur Längsachse des elektrischen Kontaktelements beträgt dabei 3,5 mm und die Seitenlänge der Begrenzungszone 45 beträgt 5 mm. Die erste Zone ist zudem nicht als Crimpzone, sondern als Lötzone mit einer orthogonal zur Längsachse L verlaufenden Einkerbung 411 ausgeführt. Die Abmessungen der zweiten Zone 42 und der dritten Zone 43 entsprechen jenen des elektrischen Kontaktelements gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ein elektrisches Kontaktelement gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 5a bis 5d dargestellt. Es unterscheidet sich von dem elektrischen Kontaktelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darin, dass die dritte Zone 53 einen Durchmesser von 1,9 mm hat und sich an diese keine vierte Zone anschließt. Stattdessen weist das elektrische Kontaktelement eine durchgehende Öffnung 56 auf, die sich durch die erste Zone 51, die Begrenzungszone 55, die zweite Zone 52 und die dritte Zone 53 erstreckt.
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Ein elektrisches Kontaktelement gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 6a bis 6d dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem elektrischen Kontaktelement gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel darin, dass seine Begrenzungszone 65 nicht zwischen der ersten Zone 61 und der zweiten Zone 62, sondern zwischen der zweiten Zone 62 und der dritten Zone 63 angeordnet ist. Die dritte Zone 63 ist nicht als Lötzone, sondern als gerändelte Einpresszone ausgeführt.
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Ein elektrisches Kontaktelement gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 7a bis 7d dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem elektrischen Kontaktelement gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung darin, dass der Durchmesser der dritten Zone 73 4,5 mm beträgt. Sie weist damit einen größeren Durchmesser auf als die zweite Zone 72. Die Abmessungen der weiteren Zonen 71, 74, 75 entsprechen denen der analogen Zonen des elektrischen Kontaktelements gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.
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Im ersten bis fünften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktelements beträgt die Länge der ersten Zone 11, 21, 31, 41, 51 jeweils 6 mm, die Länge der Begrenzungszone 15, 25, 35, 45, 55 beträgt jeweils 2 mm, die Länge der zweiten Zone 12, 22, 32, 42, 52 beträgt jeweils 2,5 mm, die Länge der dritten Zone 13, 23, 33, 43, 53 beträgt jeweils 1,5 mm und die Länge der vierten Zone 14, 24, sofern vorhanden, beträgt ebenfalls 1,5 mm. In den elektrischen Kontaktelementen gemäß dem sechsten und siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechen die Längen der ersten Zone 61, 71 und der Begrenzungszone 65, 75 den entsprechenden Längen im ersten bis fünften Ausführungsbeispiel. Die Länge der zweiten Zone 62, 72 beträgt jeweils 2 mm und die Länge der dritten Zone 63, 73 beträgt jeweils 2,5 mm.
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Die elektrischen Kontaktelemente gemäß allen beschriebenen Ausführungsbeispielen bestehen vorliegend aus verzinntem Kupfer. Sie können als Stromversorgungselemente verwendet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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