DE4242320C1 - Vielpolige Steckverbindung aus einem Stecker und mindestens einem Gegenstecker für Leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Gestaltung von vielpoligen Steckern, die mehrere Steckermodule umfassen, bei komplexen elektrischen/elektronischen Einheiten, die z. B. in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden.

Die Erfindung wurde zwar zunächst für ein KFZ entwickelt. Es zeigte sich aber, daß sie darüber hinaus auch auf an­ dere, unter den Oberbegriff des Patentanspruches 1 fallende Anordnungen anwendbar ist, bei denen viele elektrische Bau­ teile auf engem Raume unterzubringen und über einen vielpo­ ligen Stecker mit vielen Adern von Leitungen zu verbinden sind.

Die Erfindung geht von der im Oberbegriff definierten Steckverbindung aus, die für sich mehrfach bekannt ist, vgl. z. B. den 256-poligen "SIEDECON"-Stecker, der aus je­ weils 4 Steckermodulen und einem alle 4 Steckermodule ge­ meinsam anschließenden Gegenstecker besteht, in

• - SIEMENS, Steckverbinder Datenbuch 1992, Seite 3.39 bis 3.44.

Dort sind übrigens die einzelnen Steckermodule für sich wiederum aus 2 Modulhälften gebildet, die aneinander durch Führungsleisten so befestigt sind, daß sie nur noch paral­ lel zu den zungenförmigen bzw. rohrförmigen Steckerpolen verschiebbar sind, daß aber im übrigen ihre Ausdehnung senkrecht dazu starr ist. Die einzelnen Steckermodule sind dort jeweils gemeinsam auf einer einzigen Leiterplatte so montiert, daß ihre Steckerpole senkrecht zu der Leiterplat­ tenebene orientiert sind. Die Pole des Gegensteckers, dort "Steckerkappe" genannt, sind also ebenfalls senkrecht zur Leiterplattenebene orientiert, so daß der Gegenstecker hier senkrecht zur Leiterplattenebene in den Stecker zu stecken ist. Übrigens können dort gemäß der Seite 3.44 mehrere Ge­ genstecker sowohl in Reihe hintereinander auf den durch die Modulzeile gebildeten Stecker gesteckt werden, als auch zu­ sätzlich parallel nebeneinander mehrere solche Gegenstecker - bzw. Reihen von Gegensteckern - auf mehrere, parallel ne­ beneinander angeordnete, jeweils durch eine eigene Modul­ zeile gebildete Stecker gesteckt werden.

Ähnlich aufgebaut und auf einer Leiterplatte montierbar sind die 320-poligen "SIEDECON"-Steckverbindungen mit 8 - jeweils für sich gegen elektrostatische oder elektromagne­ tische Störeinflüsse abgeschirmten - Steckermodulen und einem allen 8 Steckermodulen gemeinsamen Gegenstecker, die in

• - SIEMENS, Steckverbinder Datenbuch 1992, Seite 3.51 bis 3.56 beschrieben sind.

Eine ähnlich aufgebaute Steckverbindung ist in

• - SIEMENS, SIPAC, Aufbausystem metrisch, Katalog ET2, Nov. 1990, Seiten 4/55 bis 4/63 beschrieben.

Die Erfindung betrifft also ebenfalls solche komplexe elek­ trische/elektronische Einheiten, die i.allg. nicht nur kompakt sein sollen, sondern auch leicht herstellbar und leicht über den oder über die Gegenstecker anschließbar.

Die Aufgabe,

• - mehrere, untereinander parallel angeordnete Leiterplat­ ten gemeinsam über den Stecker anzuschließen,
• - wobei der Stecker gleichzeitig in mechanischer Hinsicht die Abstände zwischen den Leiterplatten fixieren soll,
• - und wobei bei Bedarf die Einheiten modulhaft durch eine oder mehrere weitere, ebenfalls in solcher Weise par­ allel angeordnete Leiterplatten ergänzbar sein sollen, daß die Abstände zwischen den Leiterplatten ebenfalls durch den - allen Leiterplatten gemeinsamen - Stecker fixiert sind,

wird erfindungsgemäß durch den im Patentanspruch 1 defi­ nierten Gegenstand gelöst.

Die Erfindung betrifft also eine Steckverbindung für gleichzeitig mehrere Leiterplatten, wobei die Anschlüsse der Leitungen von i.allg. jeder dieser Leiterplatten mit einem eigenen Steckermodul - oder auch mit mehreren eigenen nebeneinander angeordneten Steckermodulen - verbunden wer­ den kann. Die Erfindung vermeidet dabei, daß jede der Lei­ terplatten mit einem eigenen Stecker und Gegenstecker aus­ zustatten ist, was insbesondere einen hohen Montageaufwand - auch noch später beim Einbau der Erfindung in eine Anlage oder z. B. in ein Kfz - mit sich bringen würde. Die Erfin­ dung vermeidet auch, aufwendig Zwischenverbindungen zwi­ schen den Leiterplatten und einer zentral, aber abseits an­ gebrachten Steckverbindung anbringen zu müssen, wobei dann der Abstand der Leiterplatten untereinander durch entspre­ chende weitere Mittel zusätzlich gesichert werden müßte.

Die in den Unteransprüchen definierten Gegenstände gestat­ ten, zusätzliche Vorteile zu erreichen. U.a. gestatten näm­ lich die zusätzlichen Maßnahmen gemäß dem Patentanspruch 2, die Steckverbindung nachträglich beliebig erweitern zu können, 3, zuverlässig eine solche Orientierung der Lage der Pole des Steckers erreichen zu können, bei der die Lage der Pole des Gegensteckers präzise zur Lage der Pole des Steckers paßt, und 4, den Gegenstecker leicht auf den Stecker stecken zu können, ohne durch Kanten der Leiterplatten räumlich beengt zu sein.

Die Erfindung und Weiterbildungen derselben werden anhand des in der Figur gezeigten Schemas eines Ausführungsbei­ spieles der Erfindung weiter erläutert, welches der Über­ sichtlichkeit wegen möglichst einfach dargestellt wurde.

Diese Figur zeigt beispielhaft die vielpolige Steckverbin­ dung 2/7 aus dem Stecker 2 und - in diesem Falle nur einen einzigen - Gegenstecker 7 für die - im gewählten einfachen Beispiel nur zwei - Leiterplatten 1, die jede für sich elektronische Bauteile 9 und deren - schematisch angedeute­ ten - Leitungen 8 einschließlich deren Leitungsanschlüsse 6 tragen. Die Leitungen 8 einschließlich der Steckverbindung 2/7 dient für die Bauteile 8 zur Stromversorgung und/oder zur Signalweiterleitung.

Erfindungsgemäß besteht der Stecker 2 in mechanischer Hin­ sicht aus einer Mehrzahl von vielpoligen, zu einer Modul­ zeile 2 ergänzbaren Steckermodulen 2, die z. B. gemäß der Figur über L-förmige Zwischenleitungen 5 mit den Anschlüs­ sen 6 der Leiterplatten 1 fest verlötet sein können - z. B. durch Schwallöten. Die Pole 3 des Steckers 2 sind in elek­ trischer Hinsicht einerseits mit den Leitungsanschlüssen 6 und andererseits mit den Polen des betreffenden Gegen­ steckers 7 verbindbar.

Im Unterschied zum angegebenen Stand der Technik werden also bei der Erfindung mehrere untereinander parallel ange­ ordnete Leiterplatten 1 über den aus mehreren hintereinan­ der angeordneten vielpoligen Steckermodulen bestehenden Stecker 2 angeschlossen, wobei dieser Stecker zusätzlich die jeweiligen Abstände der Leiterplatten 1 voneinander fi­ xiert und wobei die Steckverbindung 2/7 mehr oder weniger parallel zu den Leiterplattenebenen 1 zusammengesteckt und gelöst wird.

Die Figur zeigt beispielhaft, daß diese Steckverbindung 2/7 räumlich erfindungsgemäß so orientiert ist, daß sie zwi­ schen dem Stecker 2 und dem Gegenstecker 7 mehr oder weni­ ger parallel zu den Leiterplattenebenen 1 zusammensteckbar und lösbar ist. Außerdem ist die Modulzeile 2 erfindungsge­ mäß zumindest weitgehend senkrecht zu den Ebenen der Lei­ terplatten 1 sowie am Rande der Leiterplatten 1 so befe­ stigt, daß am Befestigungsort des Steckers 2 die Abstände zwischen den Leiterplatten 1 durch die - in Richtung der Modulzeile 2 betrachteten - Abmessung der Steckermodule 2 fixiert sind.

Im gezeigten Beispiel ist der Abstand zwar gleich der be­ treffenden Länge des Steckermoduls 2, wobei aber bei der Erfindung auch andere, durch die Steckermodule 2 fixierte Leiterplattenabstände möglich sind. Z.B. können die durch diese Steckermodule 2 fixierten Abstände auch zwei Längen der Steckermodule 2 entsprechen, indem beispielhaft das er­ ste dieser zwei Steckermodule unmittelbar an die erste Lei­ terplatte 1 und das andere zweite Steckermodul 2 unmittel­ bar an die andere zweite Leiterplatte 1 angrenzt und indem diese beiden Steckermodule 2 gleichzeitig - z. B. über die in der Figur angedeuteten Schwalbenschwanzführungen in der Mitte zwischen den beiden Leiterplatten 1 miteinander ver­ zahnt oder mit anderen Mitteln wie Schrauben, seitliche Schienen und/oder Klammern gegeneinander stabilisiert - und damit aneinander befestigt werden.

Die Erfindung eignet sich demnach besonders für den Fall, wenn eine mehr oder wenige große Vielzahl solcher Leiter­ platten 1 mit vielen auf engstem Raum angebrachten An­ schlüssen 6 über vieladrige Leitungen 10 an die sonstigen Bauelemente anzuschließen sind und wenn über die Steckermo­ dule 2 gleichzeitig die Abstände zwischen den Leiterplatten 1 fixiert werden sollen.

Die Erfindung eignet sich außerdem besonders für den Fall, daß bei Bedarf die Einheiten 1/9 modulhaft durch eine oder mehrere weitere, ebenfalls in solcher Weise parallel ange­ ordnete Leiterplatten 1 ergänzbar sein sollen, wobei die Abstände zwischen allen diesen Leiterplatten 1 ebenfalls durch den - allen Leiterplatten 1 gemeinsamen - Stecker 2 fixiert sein sollen. Insbesondere eignet sich die Erfindung für den Fall, daß in einem Gehäuse eine größere Anzahl un­ terschiedlicher Schaltungsteile 9 in dem Sinne angebracht werden sollen, daß z. B. gleichzeitig Teile der dann zentral im Kfz angeordneten Steuerung des Kfz-Motors, des Getrie­ bes, der Fensterheber, der Blinker, der Zentralverriege­ lung, der Einbruchswarnanlage erfindungsgemäß im Gehäuse angebracht sind. Vorteilhafterweise kann dann bei Bedarf auch leicht eine einzelne Leiterplatte 1, die defekte Bau­ elemente 9 aufweist, leicht - sogar durch angelerntes Per­ sonal - für sich ausgetauscht werden. Wenn die Erfindung z. B. in einem Kfz angebracht wird, kann beispielhaft auch leicht - sogar wieder nur durch angelerntes Personal - die erfindungsgemäß aufgebaute bisherige Gesamteinheit 1/9/2/7 durch weitere Leiterplatten 1 mit eigenen Steckermodulen 2 in erfindungsgemäßer Weise ergänzt werden, z. B. um nach­ träglich im Kfz eine bis dahin noch nicht im Kfz vorhandene spezielle elektronische Einheit 1/9 für ein Antiblockiersy­ stem anzubringen. Die Erfindung gestattet also, die erfin­ dungsgemäße Steckverbindung 2/7 nachträglich beliebig zu erweitern, indem diese zusammen mit ihren Leiterplatten 1 - mittels einer oder mittels mehrerer weiterer Leiterplatten 1, die eigene Steckermodule 2 aufweisen - zu einer vergrö­ ßerten Steckverbindung 2/7 mit einer gemeinsamen, verlän­ gerten Modulzeile 2 und mit einer vergrößerten Mehrzahl von parallel angeordneten Leiterplatten 1 ergänzt ist.

Die Gestaltung des erfindungsgemäßen Steckers 2, der viel­ polig die Stromversorgung und/oder Signalweiterleitung
* zwischen den auf den Leiterplatten 1 angebrachten Bau­ teilen 9 einerseits und den übrigen - oft weit abseits davon - angebrachten Bauelementen einer Schaltung - wie z. B. Batterien, Lampen, Hilfsmotoren, Schloßsteuerungen u. dgl. - andererseits
* sowie evtl. auch zwischen den Leiterplatten 1 unterein­ ander
gewährleisten soll, gestattet sogar, den Stecker 2 unter den Bedingungen einer Massenfertigung der Steckverbindungen 2/7 und der Einheiten 1/9 anzubringen, unter denen nämlich eine zuverlässige und trotzdem leichte und narrensichere - sowie aufwandsarme und damit preiswerte - Herstellung, Mon­ tage, Prüfung und Reparatur aller Teile sogar durch ange­ lerntes Personal möglich sein soll.

Die Erfindung ist aber prinzipiell nicht auf die Anbringung vielfältigster Schaltungsteile 9 auf engstem Raume be­ schränkt. Die auf den Leiterplatten 1 angebrachten Schal­ tungsteile 9 können auch gemeinsam eine einzige, zu einem einzigen Gerät gehörende Bestandteile 9 bilden. Die Erfin­ dung ist auch nicht darauf beschränkt, daß ein einziger großer Gegenstecker 7 auf den Stecker 2 zu stecken ist. Die Erfindung erfaßt nämlich auch den Fall, daß mehrere Gegen­ stecker 7 gemeinsam nebeneinander bzw. hintereinander auf den aus mehreren Steckermodulen bestehenden Stecker 2 zu stecken sind, d. h. daß auch der Gegenstecker 7 für sich mo­ dular, also aus einzelnen Modulen wie der Stecker 2, aufge­ baut sein kann.

Bei einer einzelnen Leiterplatte 1 kann es sich z. B. um eine sog. Mutterplatte handeln, welche alle Bauteile 9 trägt, die zentrale Bedeutung für die betreffende Schaltung besitzen.

Statt dessen kann es sich bei der einzelnen Leiterplatte 1 aber auch um eine sog. Subplatte 1 handeln, welche Bauteile 9 trägt, die der Peripherie einer Mutterplatte zugerechnet werden können; diese Mutterplatte kann dann z. B. ebenfalls in der erfindungsgemäß gestalteten Gesamteinheit 1/9/2/7 angebracht und z. B. über den Stecker 2 und über den Gegen­ stecker 7 - genauer: über miteinander brückenartig kurzge­ schlossene Pole des Gegensteckers 7 - an die betreffende Subplatte 1 angeschlossen sein.

Die Mutterplatte einer - oder mehrerer - in der erfindungs­ gemäß gestalteten Gesamteinheit 1/9/2/7 angebrachten Sub­ platte(n) 1 kann aber jeweils auch außerhalb - z. B. weit entfernt von - dieser erfindungsgemäß gestalteten Gesamt­ einheit 1/9/2/7 angebracht sein; die Mutterplatte kann dann an die betreffende(n) Subplatte(n), über den Stecker 2, über den Gegenstecker 7 und über einzelne Leitungen der Leitungen 10 an die betreffende(n) Subplatte(n) 1 ange­ schlossen sein.

Übrigens sind auch dann mehrere Leiterplatten 1 über die erfindungsgemäße Steckverbindung 2/7 anschließbar, falls mehrere große, Wärme entwickelnde Einzelbauteile 9, z. B. Relais 9 und hohe Ströme schaltende Halbleiter 9 neben et­ lichen anderen elektronischen, wärmeempfindlichen Bauteilen 9 auf der einzelnen Leiterplatte 1 angebracht werden sol­ len. Dann ist die maximal zulässige Wärmebelastung der ein­ zelnen, mit den elektronischen Bauteilen 9 bestückten Lei­ terplatten 1 schnell erreicht. Ebenso ist dann auf den Lei­ terplatten 1 oft schnell die Grenze für die Anbringung von breiten Leitungen 8 und ihrer Anschlüsse 6 erreicht, wenn diese jeweils hohe Ströme leiten können müssen. Gerade dann sind also oft besonders viele Leiterplatten 1 über den vielpoligen Stecker 2 anzuschließen.

Um zuverlässig eine solche Orientierung der Lage der Pole 3 des Steckers 2 erreichen zu können, bei der die Lage der entsprechenden Gegenpole des Gegensteckers 7 präzise zur Lage der Pole 3 des Steckers 2 paßt, können die Steckermo­ dule 2, wie in der Figur gezeigt ist, z. B. durch Schwalben­ schwanzführungen 4 aneinander so befestigbar sein, daß sie nur in jener Richtung gegeneinander verschiebbar sind, in der auch der Stecker 2 mit dem Gegenstecker 7 zusammenge­ steckt und gelöst wird. Dann ist auch die Steckverbindung 2/7 leicht und narrensicher zusammenzustecken, ohne dabei die einzelnen Pole des Steckers 2 und des Gegensteckers 7 zu beschädigen. Bei der Erfindung können aber die Stecker­ module 2 auch mittels Schnappverschlüssen, Schrauben, seit­ lichen Schienen und / oder sonstigen weiteren Mitteln so in einer Reihe zusammengehalten werden, daß leicht der Gegen­ stecker 7 auf den Stecker 2 aufgesteckt werden kann.

Bei dem in der Figur gezeigten Beispiel ist die Steckver­ bindung 2/7 räumlich so orientiert, daß sie zwischen dem Stecker 2 und dem Gegenstecker 7 mehr oder weniger parallel zu den Leiterplattenebenen 1 und senkrecht zu den betref­ fenden Leiterplattenkanten zusammensteckbar und lösbar ist. Dies hat den Vorteil, daß man den Gegenstecker 7 leicht auf den Stecker 2 stecken kann, ohne durch diese Kanten der Leiterplatten 1 räumlich beengt zu sein. Im Prinzip kann aber bei der Erfindung die Steckverbindung 2/7 räumlich auch anders orientiert werden, z. B. so, daß sie zwischen dem Stecker 2 und dem Gegenstecker 7 mehr oder weniger par­ allel zu den Leiterplattenebenen 1 sowie parallel zu den betreffenden Leiterplattenkanten zusammensteckbar und lös­ bar ist. Dann sind die zungenförmigen oder rohrförmigen Pole 3 der Steckermodule 2 und des Gegensteckers 7 - anders als in der Figur gezeigt - zumindest angenähert parallel zu den benachbarten Leiterplattenkanten ausgerichtet. Weil dann der Gegenstecker 7 besonders eng an den Leiterplatten­ kanten anliegt, ist der Platzbedarf dieser Variante der Er­ findung besonders gering.

Claims (4)

1. Vielpolige Steckverbindung (2/7) aus einem Stecker (2) und mindestens einem Gegenstecker (7) für Leiterplatten (1), die elektrische/elektronische Bauteile (9) und deren Leitungen (8) einschließlich Leitungsanschlüssen (6) zur Stromversorgung und/oder zur Signalweiterlei­ tung tragen, wobei

• - der Stecker (2) in mechanischer Hinsicht aus einer Mehrzahl von vielpoligen, zu einer Modulzeile (2) er­ gänzbaren Steckermodulen (2) besteht, und
• - die Pole (3) des Steckers (2) in elektrischer Hinsicht einerseits mit den Leitungsanschlüssen (6) und anderer­ seits mit den Polen des betreffenden Gegensteckers (7) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet,
• - daß die Steckverbindung (2/7) für eine Mehrzahl von untereinander parallel angeordneten Leiterplatten (1) dient, und
• - daß die Modulzeile (2) zumindest weitgehend senkrecht zu den Ebenen der Leiterplatten (1) sowie am Rande der Leiterplatten (1) so befestigt ist, daß am Befesti­ gungsort des Steckers (2) die Abstände zwischen den Leiterplatten (1) durch die - in Richtung der Modulzeile (2) betrachteten - Abmessung der Steckermodule (2) fixiert sind.

2. Steckverbindung (2/7) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß sie durch eine oder mehrere weitere Leiterplatten (1), die eigene Steckermodule (2) aufweisen, zu einer vergrößerten Steckverbindung (2/7) mit einer gemeinsamen Modulzeile (2) und mit einer vergrößerten Mehrzahl von parallel angeordneten Leiterplatten (1) ergänzbar ist.

3. Steckverbindung (2/7) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Steckermodule (2) durch Schwalbenschwanzführun­ gen (4) aneinander so befestigbar sind, daß sie nur in der Richtung gegeneinander verschiebbar sind, in der auch der Stecker (2) mit dem Gegenstecker (7) zusammen­ gesteckt und gelöst wird.

4. Steckverbindung (2/7) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Steckverbindung (2/7) räumlich so orientiert ist, daß sie zwischen dem Stecker (2) und dem Gegen­ stecker (7) mehr oder weniger parallel zu den Leiter­ plattenebenen (1) und senkrecht zu den betreffenden Leiterplattenkanten zusammensteckbar und lösbar ist.