DE4418961A1 - Steckverbinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit einem Steckerstifte aufweisenden Stecker und einem Einsteckge­ häuse, welches eine Einstecköffnung und eine Leiterplatte mit durchkontaktierten Bohrungen aufweist, die die Steckerstifte aufnehmen.

Herkömmliche Steckverbinder dieser Art weisen einen sehr komplizierten Aufbau auf, so daß deren Herstellung und insbesondere deren Montage aufwendig ist. Darüber hinaus ist bei den herkömmlichen Steckverbindern dieser Art nicht zuverlässig sichergestellt, daß die Steckerstifte des Steckers definiert und genau in die durchkontaktier­ ten Bohrungen der Leiterplatte einschiebbar sind und darin sicher gehalten werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder zu schaffen, der einen einfachen Aufbau mit wenig Elementen aufweist und eine einfache, schnelle Montage ermöglicht, und bei dem eine sichere Ausrichtung der Steckerstifte des Steckers auf die Bohrungen in der Leiterplatte während des Einsteckens und nach dem Ein­ stecken des Steckers in das Einsteckgehäuse sicherge­ stellt ist.

Ausgehend von dem eingangs genannten Steckverbinder wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stecker und das Gehäuse jeweils zueinander komplemen­ täre Positionierungselemente aufweisen. Durch die komple­ mentären Positionierungselemente ergibt sich während des Einsteckvorgangs eine definierte und richtige Position der einzelnen Steckerstifte in Bezug auf die durchkontak­ tierten Bohrungen der Leiterplatte im Einsteckgehäuse, so daß die Steckerstifte sicher und zuverlässig in die Lei­ terplattenbohrungen eingesteckt werden können. Auch nach dem Steckvorgang verhindern die jeweils zueinander kom­ plementären Positionierungselement eine Lageveränderung und insbesondere eine Drehbewegung des Steckers bezüglich des Einsteckgehäuses, so daß eine seitliche Kraftausübung auf die Steckerstifte und/oder die Leiterplattenbohrungen sicher vermieden wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Stecker einen senkrecht zu seiner Längsachse angeordneten Mehrkantflansch auf. Vorzugsweise ist der Mehrkantflansch ein Vierkantflansch. Als komplementäres Positionierungselement weist bei einem derartigen Stecker das Einsteckgehäuse wenigstens einen Vorsprung mit einer Kante auf, die die Lage, insbesondere auch die Drehlage des Mehrkantflansches, etwa des Vierkantflansches, des Steckers bezüglich des Einsteckgehäuses festlegt. Als ei­ ne mögliche Ausführungsform weist das Einsteckgehäuse auf der Seite mit der Einstecköffnung oberhalb und unterhalb der Öffnung jeweils einen Kantenvorsprung auf, so daß diese Kantenvorsprünge eine Nut bilden, in der die ent­ sprechenden Kanten des Mehrkantflansches, insbesondere des Vierkantflansches, eines Steckers umschlossen und so positioniert ist, daß die Steckerstifte zuverlässig in die Leiterplattenbohrungen einsteckbar sind und nach dem Einstecken insbesondere keine seitlichen Kräfte auf die Steckerstifte und die Bohrungen auftreten.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Breite der die Einsteckbohrung aufwei­ senden Seiten des Gehäuses gleich der Breite des Mehr­ kant-, insbesondere des Vierkantflansches des Steckers. Wenn beim Einstecken des Steckers in die Einsteckbohrung wenigstens eine Kante des Mehr- oder Vierkantflansches des Steckers mit wenigstens einer seitlichen Kante des Einsteckgehäuses bündig abschließt, ist dabei sicherge­ stellt, daß sich die Steckerstifte in der richtigen Lage, insbesondere in der richtigen Winkellage zum sicheren und richtigen Einstecken in die Leiterplattenbohrungen befin­ den.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Stecker wenigstens einen Rastflügel zur Verrastung im Einsteckgehäuse auf. Nach dem Einstecken des Steckers in das Einsteckgehäuse spreizen sich die federnden Rastflügel auf und verhindern somit, daß der Stecker nach Einstecken in das Einsteckgehäuse wieder herausgezogen werden kann. Gleichzeitig bewirken die ver­ rasteten Rastflügel einen sicheren, zuverlässigen Sitz des Steckers im Einsteckgehäuse auch bei mechanischer oder Rüttelbeanspruchung des Steckverbinders.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Stecker einen Dichtring auf. Der Dichtring befindet sich bei eingestecktem Stecker in der Einstecköffnung und drückt gegen die Innenwandung der Einstecköffnung. Dadurch wird verhindert, daß Wasser in das Einsteckgehäuse eindringen kann.

Vorteilhaft ist es, wenn die Steckerstifte über ein Teil der Stiftlänge hinweg in Längsrichtung aufgebohrt und ge­ schlitzt sind. Derartige Preßfitt-Stifte erlauben eine besonders zuverlässige und sichere Kontaktierung in einer Bohrung, im vorliegenden Fall in der durchkontaktierten Bohrung der Leiterplatte. Am Ende des Schlitzes ist vor­ zugsweise eine Querbohrung in der Schlitzebene vorgese­ hen, wobei der Durchmesser der Querbohrung vorzugsweise etwas größer als die Schlitzbreite ist. Auf diese Weise können die Kräfte, die von den Kontakten aufgenommen wer­ den, besser abgefangen werden. Mit den derart ausgebilde­ ten Steckerstiften ergibt sich ein guter, zuverlässiger, federnder Kontakt der Steckerstifte mit den Innenflächen der durchkontaktierten Bohrungen der Leiterplatte.

Für den Anschluß der Steckerstifte zur Leitungsfortfüh­ rung nach außen ist vorzugsweise auf dem den Steckerstif­ ten abgewandten Ende des Steckers ein Gewinde vorgesehen, auf das die Leitungsfortführung aufschraubbar ist.

Das Steckergehäuse besteht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aus Kunststoff. Es ist jedoch auch vorteil­ haft, das Steckergehäuse aus einem Metall herzustellen, wobei der Steckerstiftträger aus Kunststoff besteht und in das vorzugsweise metallische Steckergehäuse einge­ spritzt ist. Dies erleichtert die Herstellung des Steckers. Wenn das Steckergehäuse aus einem Metall gefertigt ist, ist auch das Gewinde auf dem den Steckerstiften ab­ gewandten Ende haltbarer und weniger abnutzgefährdet als bei einem Steckergehäuse aus Kunststoff.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei dem das Steckergehäuse aus Metall, vorzugsweise aus einem metallischen Druckguß besteht, ist es besonders vorteil­ haft, auf einer an einer Fläche des Einsteckgehäuses, insbesondere der Einstecköffnung einen Zahnkranz oder ei­ ne Rändelriefelung vorzusehen, damit ein guter Formschluß zwischen Stecker und Einsteckgehäuse erreicht wird. Das Einsteckgehäuse ist vorzugsweise aus Kunststoff herge­ stellt. Bei einem Stecker, der einen Mantel bzw. ein Steckergehäuse aus Metall besitzt, ist die Einstecköff­ nung des Einsteckgehäuses, die den Stecker aufnimmt, vor­ zugsweise mit Rändelriefen ausgestattet, die einen Preß­ sitz für den Stecker bilden. Dadurch wird eine sichere, zuverlässige Steckverbindung des Steckers in der Ein­ stecköffnung geschaffen und es wird vermieden, daß der Stecker in der Einstecköffnung verdrehbar ist.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Er­ findung weist das Einsteckgehäuse zwei seitliche zur Achse des Steckers senkrechte Führungsnuten für die Auf­ nahme der Leiterplatte auf. Dadurch wird die Leiterplatte bei der Montage des Steckverbinders auf einfache Weise in das Einsteckgehäuse eingeschoben und in ihrer Lage gehal­ ten.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn Leiterbahnen von den Bohrungen in der Leiterplatte jeweils zu Vorsprüngen, die zahnartig ausgebildet werden können, am Rand der Leiter­ platte verlaufen. Die etwa steckerstiftartig gestanzten Vorsprünge oder Zähne sind leiterbeschichtet und erlauben eine einfache elektrische Verbindung, beispielsweise ein Verlöten mit weiterführenden Leitungen.

Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist quer zur Leiterplatte eine die Vorsprünge der Leiterplatte aufnehmende Querplatte vorgesehen, wobei die Querplatte vorteilhafterweise als Leiterplatte ausge­ bildet ist. In der Querplatte greifen die Vorsprünge der Leiterplatte in entsprechende Bohrungen oder Löcher ein, so daß die Vorsprünge der Leiterplatte mit den bis dahin führenden Leiterbahnen auf einfache Weise mit entspre­ chenden, auf der Querplatte verlaufenden Leiterbahnen verbunden, etwa verlötet werden.

Ein besonders einfaches Verfahren zum Montieren eines er­ findungsgemäßen Steckverbinders besteht darin, daß der Stecker mit seinem Mehrkantflansch, vorzugsweise einem Vierkantflansch, in eine komplementäre Mehrkantvertie­ fung, vorzugsweise eine Vierkantvertiefung, in einem Mon­ tagetisch eingesetzt wird, und daß das Einsteckgehäuse von oben positioniert auf den Stecker aufgedrückt wird. Die Rastflügel des Steckers rasten dann hinter der Ein­ stecköffnung im Einsteckgehäuse ein, so daß der Stecker fest sitzt. Durch das positionierte Aufdrücken des Ein­ steckgehäuses auf den Steckergleiten die Steckerstifte in richtiger Position in die durchkontaktierten Bohrungen der Leiterplatte hinein.

Die Erfindung sowie weitere Merkmale und Ausgestaltungen wird bzw. werden nachstehend anhand bevorzugter Ausfüh­ rungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Steckerverbinders in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine schematische Explosionsdarstellung des Steck­ verbinders,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckverbinders,

Fig. 4 verschiedene Ausführungsformen der Einsteckseite des Einsteckgehäuses mit unterschiedlichen komple­ mentären Positionierungselementen in schematischer Darstellung,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Steckverbinders,

Fig. 6 einen Montagetisch mit einer Vierkantvertiefung in schematischer, perspektivischer Darstellung, und

Fig. 7 eine perspektivische Seitenansicht einer Ausfüh­ rungsform einer Leiterplatte in schematischer Dar­ stellung.

Fig. 1 zeigt einen Stecker mit Steckerstiften 2, mit Rastflügeln 3, mit einem Vierkantflansch 4, mit einem auf der den Steckerstiften 2 abgewandten Seite des Steckers ausgebildeten Gewinde 5 und einem Dichtring 5a.

Fig. 2 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung ei­ nes Ausführungsbeispiels eines Steckverbinders. Bei die­ ser Ausführungsform ist ein Gehäuse 6 mit einer Ein­ stecköffnung 7 und mit Führungsnuten 9 im Inneren des Einsteckgehäuses 6 ausgestattet, in die eine Leiterplatte 8 von oben her eingeschoben wird. Die Leiterplatte 8 weist durchkontaktierte Bohrungen 20 zur Aufnahme der Steckerstifte 2 sowie Vorsprünge 10 auf, die als Zähne oder Lötfahnen zur Verbindung der Kontakte der Bohrungen 20 nach außen dienen. Weiterhin ist eine Querplatte 11 vorgesehen, die ebenfalls als Leiterplatte ausgebildet ist, die in entsprechenden Bohrungen die Vorsprünge 10 der Leiterplatte 8 aufnimmt, um darin verlötet zu werden, und die die elektrische Verbindung mit den Leiterbahnen dieser Querplatte 11 herstellt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Querplatte 11 gleichzeitig die Deckplatte für das Einsteckgehäuse 6.

Die beschriebenen Einzelteile des Einsteckgehäuses 6 sind auf einfache Weise montierbar. Zunächst wird die Leiter­ platte 8 in die Nuten 9 des Einsteckgehäuses 6 eingescho­ ben. Danach wird die Querplatte 11 auf die Oberseite des Einsteckgehäuses 7 gelegt, so daß die Vorsprünge 10 der Leiterplatte 8 in entsprechende Bohrungen der Querplatte 11 hineinragen, um dort verlötet zu werden. Schließlich wird der Stecker 1 in die Einstecköffnung 7 des Einsteck­ gehäuses 6 eingesteckt, wobei die Steckerstifte 2 in die durchkontaktierten Bohrungen 20 der Leiterplatte 8 glei­ ten.

Fig. 3 zeigt den Querschnitt durch den fertig montierten Steckverbinder.

Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, schließt der Vierkant­ flansch 4 des Steckers 1 die Vorderseite des Gehäuses 6 ab. Der Ringdichtung 5a, der in einer entsprechenden Ringnut des Steckers 1 liegt, liegt an der Innenseite der Einstecköffnung 7 an und verhindert das Eindringen von Wasser in das Einsteckgehäuse 6. Die Rastflügel 3 stützen sich an entsprechenden Schultern des Einsteckgehäuses 6 ab, so daß nach deren Einrastung der Stecker 1 fest und sicher im Einsteckgehäuse 6 sitzt.

Die Steckerstifte 2 liegen in den jeweiligen durchkontak­ tierten Bohrungen 20 der Leiterplatte 8. Diese Stecker­ stifte 2 sind bei der dargestellten Ausführungsform als Preßfittkontakte mit über einen Teil der Stiftlänge hin­ weg in Längsrichtung ausgebildeten Kanälen 12 ausgebil­ det, wobei die Kanäle oder Bohrungen horizontal und/oder vertikal aufgeschlitzt sind. Am Ende des Schlitzes ist eine Querbohrung 13 in der Schlitzebene vorgesehen, die bewirkt, daß die Kräfte, die von den Komponenten der Kon­ taktteile durch den federnden Kontakt mit den durchkon­ taktierten Bohrungen 20 der Leiterplatte aufgenommen werden, besser aufgefangen werden.

Die Steckerstifte 2 weisen Umfangsrillen 17 auf, die dem Zwecke dienen, bis dort eingedrungenes Wasser vor dem weiteren Eindringen in das Einsteckgehäuse 6 abzuhalten.

Fig. 4 zeigt drei unterschiedliche Ausführungsformen für die komplementären Positionierungselemente auf der die Einstecköffnung 7 aufweisenden Seite des Einssteckgehäu­ ses 6. In Fig. 4a ist jeweils ein Vorsprung 14 mit einer Kante oberhalb und unterhalb der Einstecköffnung 7 ausge­ bildet, die die Lage des Vierkantflansches des Steckers bezüglich des Einsteckgehäuses 6 festlegen. Die beiden Vorsprünge 14 bilden mit ihren Kanten dabei eine Nut.

Bei der in Fig. 4b dargestellten Ausführungsform ist le­ diglich auf einer Seite der Einstecköffnung 7 ein Vor­ sprung 14 ausgebildet, der einer Kante des Vierkantflan­ sches 4 des Steckers 1 die richtige Ausrichtung gibt, so daß wiederum der Stecker 1 bezüglich des Einsteckgehäuses 6 und damit die Steckerstifte 2 bezüglich der durchkon­ taktierten Bohrungen 20 der Leiterplatte 8 richtig ausge­ richtet sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4c weist die die Ein­ stecköffnung 7 aufweisende Seite des Einsteckgehäuses 6 keine Vorsprünge auf, sie ist vielmehr eben. Die Breite B dieser Seite des Einsteckgehäuses 6 ist jedoch gleich der Breite des Vierkantflansches 4 des Steckers 1 gewählt, so daß der Stecker 1 dann richtig positioniert ist, wenn die Kanten des Vierkantflansches 4 mit den Rändern dieser die Einstecköffnung 7 aufweisenden Seite des Einsteckgehäuses 6 bündig abschließen.

In Fig. 5 ist der Querschnitt einer weiteren Ausführungs­ form der Erfindung dargestellt, wobei Teile und Elemente, die denen der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind und nicht nochmals erläutert werden.

Bei dieser Ausführungsform besteht das Gehäuse 14 des Steckers 1 aus Metall. Das Gehäuse 14 schließt einen ein­ gespritzten Steckerstiftträger 14a aus Kunststoff ein. Die verdrehsichere Verbindung zwischen den Steckerstift­ träger 14a und dem Steckergehäuse 14 wird durch einen Zahnkranz 15 bewirkt, der innen am Steckergehäuse 14 vor­ gesehen ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Innenflä­ che der Einstecköffnung 7 des Einsteckgehäuses 6 als Preßfitt ausgebildet, wobei Rändelriefen 16 eine verdre­ hungssichere Aufnahme des Steckers 1 in der Einstecköff­ nung 7 des Einsteckgehäuses 6 bewirken.

Fig. 6 zeigt die Leiterplatte 8 in schematischer Darstel­ lung. In der Leiterplatte 8 befinden sich die durchkon­ taktierten Bohrungen 20, die über beispielsweise ge­ druckte Leitungen 21 mit zahnförmigen Vorsprüngen 10 an der Oberkante der Leiterplatte 8 verbunden sind.

In Fig. 7 ist ein Montagetisch 23 schematisch darge­ stellt, der eine Vierkantvertiefung 24 und eine Bohrung 25 aufweist. In diese Bohrung 25 bzw. in die Vierkantver­ tiefung 24 wird ein Stecker 1 mit seinem den Steckerstif­ ten 2 abgewandten Ende eingesetzt, so daß der Stecker 1 richtig positioniert ist und das Einsteckgehäuse 6 nur noch in richtiger Position bis zum Einrasten der Rastflü­ gel 3 aufgedrückt werden muß.

Claims (23)

1. Steckverbinder mit einem Steckerstifte aufweisenden Stecker und einem Einsteckgehäuse, welches eine Ein­ stecköffnung und eine im Gehäuse angeordnete Leiter­ platte mit durchkontaktierten Bohrungen aufweist, die die Steckerstifte aufnehmen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stecker (1) und das Einsteckgehäu­ se (6) jeweils zueinander komplementäre Positionie­ rungselemente (4, 14) aufweisen.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stecker (1) einen senkrecht zu seiner Längsachse angeordneten Mehrkantflansch (4) auf­ weist.

3. Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stecker (1) einen senkrecht zu seiner Längsachse angeordneten Vierkantflansch aufweist.

4. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsteckgehäuse (6) wenigstens einen Vorsprung (14) mit einer Kante aufweist, die die Lage des Mehrkantflansches (4) des Steckers (1) bezüglich des Einsteckgehäuses (6) festlegt.

5. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der die Einsteckbohrung (7) aufweisenden Seite des Gehäuses (6) gleich der Breite des Vierkantflansches (4) des Steckers (1) ist.

6. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (1) wenigstens einen Rastflügel (3) zur Verrastung im Einsteckgehäuse (6) aufweist.

7. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (1) ei­ nen Dichtring aufweist.

8. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckerstifte (2) über einen Teil der Steckerstiftlänge in Längs­ richtung aufgebohrt und geschlitzt sind.

9. Steckverbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß am Ende des Schlitzes (12) eine Querbohrung (13) in der Schlitzebene vorgesehen ist.

10. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (1) auf der den Steckerstiften (2) abgewandten Seite ein Ge­ winde (5) aufweist.

11. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckergehäuse aus Kunststoff besteht.

12. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Steckergehäuse aus ei­ nem Metall besteht.

13. Steckverbinder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß ein aus Kunststoff bestehender Stecker­ stiftträger in das Steckergehäuse (14) eingespritzt ist.

14. Steckverbinder nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Steckergehäuse (14) einen Zahn­ kranz (15) aufweist.

15. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Einstecköffnung (7) des Einsteckgehäuses (6) Rändel­ riefen (16) aufweist.

16. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsteckgehäuse (6) zwei seitliche, zur Achse des Steckers (1) senk­ rechte Führungsnuten (9) zur Aufnahme der Leiter­ platte (8) aufweist.

17. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsteckgehäuse aus Kunststoff ist.

18. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß das Einsteckgehäuse aus Metall ist.

19. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß Leiterbahnen (21) von den durchkontaktierten Bohrungen (20) der Lei­ terplatte (8) jeweils zu Vorsprüngen (10) am Rand der Leiterplatte (8) verlaufen.

20. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Leiter­ platte (8) eine die Vorsprünge (10) der Leiterplatte (8) aufnehmende Querplatte (11) vorgesehen ist.

21. Steckverbinder nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß die Querplatte (11) als Leiterplatte ausge­ bildet ist.

22. Steckverbinder nach Anspruch 20 und 21, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Querplatte (11) den Deckel für das Einsteckgehäuse (6) bildet.

23. Verfahren zum Montieren eines Steckverbinders nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stecker (1) mit seinem Mehrkant­ flansch (4) in eine komplementäre Mehrkantvertiefung (18) eines Montagetisches (23) eingesetzt wird, und daß das Einsteckgehäuse (6) positioniert von oben bis zum Einrasten auf den Stecker (1) aufgedrückt wird.