EP0949720B1 - Leiterplatte mit einem Kupplungselement einer Steckvorrichtung - Google Patents

Leiterplatte mit einem Kupplungselement einer Steckvorrichtung Download PDF

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EP0949720B1
EP0949720B1 EP99105428A EP99105428A EP0949720B1 EP 0949720 B1 EP0949720 B1 EP 0949720B1 EP 99105428 A EP99105428 A EP 99105428A EP 99105428 A EP99105428 A EP 99105428A EP 0949720 B1 EP0949720 B1 EP 0949720B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit board
printed circuit
connecting element
board according
coupling element
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP99105428A
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English (en)
French (fr)
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EP0949720A2 (de
EP0949720A3 (de
Inventor
Dieter Klübenspies
Manfred Zeiss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP0949720A3 publication Critical patent/EP0949720A3/de
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Publication of EP0949720B1 publication Critical patent/EP0949720B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/7005—Guiding, mounting, polarizing or locking means; Extractors
    • H01R12/7011—Locking or fixing a connector to a PCB
    • H01R12/7058—Locking or fixing a connector to a PCB characterised by the movement, e.g. pivoting, camming or translating parallel to the PCB
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/7005—Guiding, mounting, polarizing or locking means; Extractors

Definitions

  • the invention relates to a printed circuit board, in particular for a display instrument in a motor vehicle, with a coupling element of a plug device and with one or more recesses and one or more recesses cross-contacts of the coupling element, wherein the coupling element has a base connected to the circuit board and wherein the or the connection contacts are electrically connected to the side of the printed circuit board facing away from a coupling region of the coupling element, wherein the base of the coupling element has a connecting element engaging through the printed circuit board in a recess and latching the coupling element to the printed circuit board.
  • Such printed circuit boards are widely used, for example, in today's combination of motor vehicles and therefore known.
  • a trained as a plug receptacle coupling element serves the electrical connection of the circuit board with an electrical connector, via which in particular the data exchange of the combination instrument with a vehicle electronics for controlling the individual displays of the combination instrument.
  • An attachment of the connector receptacle on the circuit board and the required contacting the electrical conductor recording with traces of the circuit board is designed consuming. It is necessary.
  • Position the connector receptacle and the PCB exactly to each other, to insert and caulk. In this way, a mechanical connection between the circuit board and connector receptacle is achieved.
  • the electrical conductors of the connector receptacle are still to contact with the circuit board, which is carried out for example by means of a wave soldering.
  • the former Steps of joining and connecting the connector receptacle to the circuit board are complicated and time consuming and represent a significant obstacle especially in automated mass production in large numbers.
  • the invention has for its object to provide a circuit board with a coupling element of a connector device of the type mentioned above, which ensures a simple and accurate position mounting and a secure and durable mechanical connection of the two components.
  • circuit board according to claim 1 This object is achieved with a circuit board according to claim 1.
  • the dependent claims describe advantageous developments.
  • With the circuit board according to the invention it is no longer necessary to connect the coupling element and the circuit board in an additional process by caulking, screwing or the like with each other.
  • connection is secured by a latch, so that the circuit board and coupling element can optionally be separated again from each other, what for. B. would not be possible without damaging a caulking.
  • connection advantageously has a particularly high strength and positional security, if two, arranged on opposite sides of the base connecting elements are provided.
  • the recess which is penetrated by the connecting element is connected to form a common recess with or with one of the recesses which are penetrated by the connecting terminal or contacts.
  • one side of a recess penetrated by one or more terminal contacts may be designed such that it serves as a passage for the connecting element. In this way, the processing of the circuit board is considerably simplified and reduces the necessary tooling costs.
  • the positioning accuracy of the coupling element is preferably increased by the fact that the base has a recess of the circuit board in approximately perpendicular cross-pin. It is of further advantage if two, arranged on opposite sides of the base and each one recess of the circuit board in approximately perpendicular cross-pin are provided so that in particular a rotationally secure assignment of the coupling element can be achieved to the circuit board. In order to facilitate the joining of the components, it is advantageous if the pin or pins are designed to widen conically at its free end in the opposite direction to the joining direction. A coding of the mounting position of the coupling element on the circuit board is achieved in a particularly simple manner in that the pins have a different cross-sectional shape or size.
  • the base has a flange which runs approximately parallel to the printed circuit board and can be applied to it.
  • the connecting element For a secure connection of coupling element and circuit board, it is important that the connecting element has a sufficient torsional stiffness even under the influence of fluctuating ambient temperatures. It is particularly advantageous if the connecting element consists of sheet metal or plastic and is thus easy and inexpensive to produce and in large quantities.
  • the connecting element serves both a targeted joining of coupling element and circuit board as well as a locking of these elements and their secure support to each other, it is particularly advantageous if the connecting element opposite to an insertion into the circuit board one behind the other has an insertion and holding section and a torsion.
  • a temperature-stable plastic for example, could be selected as the material.
  • a material selection optimized with regard to the tasks of the individual components wherein, for example, a metal sheet and a plastic for the coupling element are selected, it may be necessary to design the connection element and coupling element as individual components, which, however, have to be connected to one another.
  • the connecting element in the region of Torsionsabitese s a constriction.
  • a particularly good twistability of the connecting element is achieved and a complex design of the Torsionsabiteses is not required.
  • the insertion and holding section is wedge-shaped in the insertion direction. This results in the insertion of the connecting element in the recess of the printed circuit board, an automatic centering, which can automate this joining process in a particularly advantageous manner and thus can be performed by machine.
  • connecting element three-dimensionally, but this would require a considerable production outlay.
  • the manufacturing cost of the connecting element is advantageously particularly low and the cost of materials low if the connecting element is approximately flat.
  • the recess penetrated by the connecting element is slot-shaped.
  • the opposite, parallel side edges of the slot thereby ensure a particularly precise guidance of a connecting element whose insertion and holding section is wedge-shaped in the insertion direction.
  • a particularly easy but for a secure holding sufficiently large twisting of the connecting element during its insertion into the recess of the circuit board is advantageously achieved when the angle between the accessed by the connecting element recess and the connecting element is approximately 20 °.
  • the coupling element is of particularly high stability, if it preferably has one or more recesses into which the or the terminal contacts can be inserted.
  • the recesses serve at the same time as stabilizing guides of the connection contacts.
  • the or the terminal contacts are L-shaped, wherein a first leg of the L is contacted with the circuit board and the second leg of the L in the coupling region of the Coupling element ends.
  • the coupling element connected to the printed circuit board is preferably particularly secure and permanently connected to a counter-coupling when the coupling element has an at least partially circumferential groove in its coupling region into which a clip bracket can be inserted. By this stapling the two coupling elements are locked together.
  • the coupling element engages the circuit board in a recess completely.
  • the coupling element with a flange of its base from the side of the circuit board on which the terminal contacts are to be connected thereto, applied against the circuit board and the remaining part of the coupling element are passed through the circuit board.
  • the coupling element can be placed on the side facing the coupling area of the printed circuit board, wherein the one or more terminal contacts pass through the circuit board in a common or in each case a recess.
  • This embodiment offers for example, if, for procedural reasons in the manufacture of the circuit board, a supply of the coupling element on the opposite side of the coupling area of the circuit board is not possible.
  • the printed circuit board 1 shows a section of a printed circuit board 1 of a combination instrument of a motor vehicle.
  • the printed circuit board 1 has a coupling element 2 of a plug-in device in a recess 4.
  • the coupling element 2 is designed here as a connector strip.
  • recesses 35 can be seen, which the recording of light elements, not shown, e.g. Incandescent bulbs, used to illuminate displays of the combination instrument.
  • the coupling element 2 is in its interior with a plurality of terminal contacts 5, the first end portions in a coupling portion 7 of the Coupling element 2 are arranged, for electrical connection with a not shown here corresponding coupling element which is inserted into the coupling portion 7 of the coupling element 2, provided.
  • the coupling element 2 has a base 6 which serves for the mechanical connection of the coupling element 2 to the printed circuit board 1.
  • the base 6 has on two opposite sides in each case a flange 15, wherein the flanges 15 extend approximately parallel to the printed circuit board 1, abut against the latter and thus support the coupling element 2 on the printed circuit board 1.
  • the flanges 15 of the base 6 each have a pin 14 is also present, which engages in a corresponding recess 13 of the circuit board 1 and so the coupling element 2 centered.
  • the free end 26 of the pin 14 has a tapered in the insertion direction of the coupling element 2 in the circuit board 1 shape, so that an automatic positioning of the coupling element 2 takes place.
  • the flanges 15 of the base 6 are located on the side facing away from the coupling portion 7 of the coupling element 2 8 of the circuit board 1 at.
  • the printed circuit board 1 is laminated at least on this side 8 facing away from the coupling region 7, that is, provided with printed conductors, not shown here.
  • a lamination on a coupling region 7 facing side 9 of the circuit board 1 may be provided.
  • FIG. 1 two slot-shaped recesses 10 can be seen, the orientation of central axes 36 is described and each receive a connecting element 12 of the coupling element 2.
  • the central axis 36 of a recess 10 is arranged at an angle ⁇ of approximately 20 ° to the transverse extent of the approximately planar connecting element 12.
  • the connecting element 12 is wedge-shaped and has at its tip opposite end to a mounting portion 18, with which it is inserted into a slot 19 of the base 6 of the coupling element 2.
  • the connecting element 12 can be kept automatically in the slot 19, for example, due to a slight self-curvature, but it can also be fixed with adhesive.
  • the connecting element 12 is a sheet-metal component, and the coupling element 2 designed as a plug-in strip is injection-molded from a plastic; Noses 41 present on the side of the attachment section 18 dig into the plastic of the coupling element 2 when the coupling element 2 and connecting element 12 are being joined and hold the connecting element 12 securely.
  • the coupling element is inserted in an insertion direction E in the circuit board 1.
  • each connecting element 12 runs with insertion edges 39 and 40 of an insertion and holding portion 16 on side edges of the slot-shaped Recess 10. Due to the arrangement at an angle ⁇ of the recess 10 and connecting element 12, the latter is rotated about a torsion axis 11 running in its longitudinal direction. This rotation in the direction of rotation T shown in FIG. 1 takes place mainly in a torsion section 17 of the connecting element 12 arranged between the fastening section 18 and the insertion and holding section 16.
  • the insertion and holding portion 16 is opposite to the insertion direction E of the coupling element 2 in the circuit board 1 in a wedge shape in the torsion 17, so that the support edges 37 and 38 at an angle of more than 90 ° in the insertion direction E with respect to a longitudinal axis of the connecting element 12 , This ensures that the Coupling element 2 and the circuit board 1 are completely on block and there is consequently no play between these two components.
  • the coupling element 2 in the longitudinal direction a plurality of through recesses 20, are inserted into the L-shaped terminal contacts 5 and stabilized in grooves 27.
  • a first leg 21 of the L-shaped terminal contact 5 is contacted with a printed circuit board not shown here, and a second leg 22 of the L terminates in the coupling portion 7 of the coupling element 2.
  • To a defined edition of the first leg 21 on the circuit board to ensure the contacted with the circuit board leg 21 is provided in the contacting with a bend 25 so that it rests with a point or perpendicular to the extension direction of the leg 21 with a line contact on the circuit board.
  • FIG. 2 also shows a second coupling element 28 designed as a socket strip, which corresponds to the first coupling element 2 and can be inserted into it.
  • the second coupling element 28 has a plurality of longitudinal recesses 29.
  • the recesses 29 have perpendicular to their extension direction in each case an additional recess 32.
  • terminal contacts 30 are inserted, which serve for contacting with terminal contacts 5 of the first coupling element 2.
  • the terminal contacts 30 are each provided in a side region with a spring tab 31 which engages in the lateral recess 32 of the recesses 29 and the terminal contacts 30 safely locked in the coupling element 28.
  • the terminal contacts 30 additionally by means of a bolt 34 which is inserted into a on the outside of the coupling element 28 partially circumferential groove 33, locked.
  • the first coupling element 2 has in its coupling region 7 a partially circumferential groove 23, in which a clip bracket 24 is inserted.
  • the bracket 24 locks the first coupling member 2 and the second coupling member 28 when assembled.
  • FIG. 3 A corresponding plug connection 3 with the first coupling element 2 and the second coupling element 28 introduced therein is shown in FIG. 3 for the sake of clarity, however, without a printed circuit board.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte, insbesondere für ein Anzeigeinstrument in einem Kraftfahrzeug, mit einem Kupplungselement einer Steckvorrichtung und mit einer oder mehreren Ausnehmungen und einem oder mehreren die Ausnehmungen durchgreifenden Anschlußkontakten des Kupplungselementes, wobei das Kupplungselement einen mit der Leiterplatte verbundenen Sockel aufweist und wobei der oder die Anschlußkontakte auf der einem Kupplungsbereich des Kupplungselementes abgewandten Seite der Leiterplatte mit dieser elektrisch verbunden sind, wobei der Sockel des Kupplungselementes ein die Leiterplatte in einer Ausnehmung durchgreifendes und das Kupplungselement mit der Leiterplatte verrastendes Verbindungselement aufweist.
  • Derartige Leiterplatten sind z.B. in heutigen Kombinationsinstrumenten von Kraftfahrzeugen allgemein verbreitet und daher bekannt. Ein als Steckeraufnahme ausgebildetes Kupplungselement dient dabei dem elektrischen Verbinden der Leiterplatte mit einem elektrischen Stecker, über welchen insbesondere der Datenaustausch des Kombinationsinstrumentes mit einer Fahrzeugelektronik zur Ansteuerung der einzelnen Anzeigen des Kombinationsinstrumentes erfolgt. Eine Befestigung der Steckeraufnahme auf der Leiterplatte und die erforderliche Kontaktierung der elektrischen Leiter der Aufnahme mit Leiterbahnen der Leiterplatte ist dabei aufwendig gestaltet. Es ist notwendig. Steckeraufnahme und Leiterplatte exakt zueinander zu positionieren, zu fügen und zu verstemmen. Auf diese Weise wird eine mechanische Verbindung zwischen Leiterplatte und Steckeraufnahme erzielt. Darüber hinaus sind noch die elektrischen Leiter der Steckeraufnahme mit der Leiterplatte zu kontaktieren, was beispielsweise mittels eines Wellenlötverfahrens durchgeführt wird. Insbesondere die erstgenannten Schritte des Fügens und Verbindens der Steckeraufnahme mit der Leiterplatte sind kompliziert und zeitaufwendig und stellen insbesondere bei einer automatisierten Massenfertigung in großen Stückzahlen ein erhebliches Hindernis dar.
  • Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 688 064 A2 ist bereits eine Anordnung mit einem elektrischen Kupplungselement bekannt, wobei ein dauerhaftes gesichertes Anliegen des Kupplungselementes, insbesondere unter mechanischen Schwingungen nicht sicher gewährleistet ist. Die Offenlegungsschrift DE 1 625 462 zeigt eine lösbare Verbindung, deren Ausbildung jedoch ebenfalls keine dauerhafte feste Anlage der zu verbindenden Elemente sicherstellt. Aus den Schriften US 5,478,253 und EP 0 366 964 A1 sind elektrische Kupplungselemente bekannt, die an einem angrenzenden Bauteil befestigt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplatte mit einem Kupplungselement einer Steckervorrichtung der oben genannten Art zu schaffen, die eine einfache und positionsgenaue Montage sowie eine sichere und dauerhafte mechanische Verbindung der beiden Bauteile gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Leiterplatte nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen. Mit der erfindungsgemäßen Leiterplatte ist es nicht mehr erforderlich, das Kupplungselement und die Leiterplatte in einem zusätzlichen Verfahrensgang durch Verstemmen, Verschrauben oder ähnlichem miteinander zu verbinden. Darüber hinaus entfällt auch ein exaktes Positionieren vor dem Fügen der beiden Elemente, da durch die Anordnung des Verbindungselementes und der Ausnehmung unter einem Winkel zueinander eine automatische Lageausrichtung beim Zusammenführen von Leiterplatte und Kupplungselement erfolgt. Weiterhin ist es günstig, daß die Verbindung durch eine Verrastung gesichert wird, so daß Leiterplatte und Kupplungselement gegebenenfalls wieder voneinander getrennt werden können, was z. B. bei einer Verstemmung nicht beschädigungslos möglich wäre.
  • Man könnte sich vorstellen, den Sockel des Kupplungselementes lediglich mittels eines einzigen verbindungselementes mit der Leiterplatte zu verrasten. Die Verbindung weist vorteilhaft jedoch eine besonders hohe Festigkeit und Lagesicherheit auf, wenn zwei, an gegenüberliegenden Seiten des Sockels angeordnete verbindungselemente vorgesehen sind.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die von dem Verbindungselement durchgriffene Ausnehmung mit der oder mit einer der von dem oder den Anschlußkontakten durchgriffenen Ausnehmungen eine gemeinsame Ausnehmung bildend verbunden. Dabei kann z.B. eine Seite einer von einem oder mehreren Anschlußkontakten durchgriffenen Ausnehmung derart ausgebildet sein, daß sie als Durchgriff für das Verbindungselement dient. Auf diese Weise wird die Bearbeitung der Leiterplatte erheblich vereinfacht und der dafür notwendige Werkzeugaufwand reduziert.
  • Die Positioniergenauigkeit des Kupplungselementes wird vorzugsweise dadurch erhöht, daß der Sockel einen eine Ausnehmung der Leiterplatte in etwa senkrecht durchgreifenden Zapfen aufweist. Dabei ist es von weiterem Vorteil, wenn zwei, an gegenüberliegenden Seiten des Sockels angeordnete und jeweils eine Ausnehmung der Leiterplatte in etwa senkrecht durchgreifende Zapfen vorgesehen sind, so daß insbesondere auch eine verdrehsichere Zuordnung des Kupplungselementes zu der Leiterplatte erreicht werden kann. Um das Fügen der Bauteile zu erleichtern, ist es günstig, wenn der oder die Zapfen an ihrem freien Ende sich entgegen der Fügerichtung konisch erweiternd ausgebildet sind. Eine Kodierung der Einbaulage des Kupplungselementes an der Leiterplatte ist in besonders einfacher Weise dadurch zu erreichen, daß die Zapfen eine unterschiedliche Querschnittsform oder -größe aufweisen.
  • Bei einem Verbinden oder Trennen des Kupplungselementes, das zum Beispiel als Steckerleiste ausgebildet sein kann, in welches Kupplungselement z.B. ein als Buchsenleiste ausgebildeter Stecker als zweites Kupplungselement eingeführt wird, dürfen keine Kräfte auf den Verbindungsbereich der Anschlußkontakte mit der Leiterplatte, die zu einer Zerstörung der Kontaktierung führen können, übertragen werden. Daher weist der Sockel gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen in etwa parallel zu der Leiterplatte verlaufenden und an diese anlegbaren Flansch auf. Damit werden auf den Sockel einwirkende äußere Kräfte direkt auf die Leiterplatte übertragen, ohne die Kontaktierung der Anschlußkontakte zu belasten.
  • Für eine sichere Verbindung von Kupplungselement und Leiterplatte ist es wichtig, daß das Verbindungselement eine hinreichende Torsionssteifigkeit auch unter Einfluß schwankender Umgebungstemperaturen aufweist. Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Verbindungselement aus Blech oder Kunststoff besteht und damit einfach und kostengünstig sowie in großen Stückzahlen herstellbar ist.
  • Da das Verbindungselement sowohl einem zielgenauen Fügen von Kupplungselement und Leiterplatte als auch einem Verrasten dieser Elemente und deren sicherem Halt aneinander dient, ist es von besonderem Vorteil, wenn das Verbindungselement entgegen einer Einführrichtung in die Leiterplatte hintereinanderliegend einen Einführ- und Halteabschnitt und einen Torsionsabschnitt aufweist. Man könnte sich vorstellen, das Verbindungselement als mit dem Kupplungselement ein einziges Bauteil bildendes Bauelement auszuführen, wobei als Werkstoff z.B. ein temperaturstabiler Kunststoff gewählt werden könnte. Für eine bezüglich der Aufgaben der einzelnen Bauteile optimierte Werkstoffauswahl, wobei z.B. für das Verbindungselement ein Blech und für das Kupplungselement ein Kunststoff gewählt wird, kann es jedoch notwendig sein, Verbindungselement und Kupplungselement als einzelne Bauteile zu gestalten, die jedoch miteinander verbunden werden müssen. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn das Verbindungselement entgegen der Einführrichtung an den Torsionsabschnitt anschließend einen Befestigungsabschnitt aufweist, um seine Anordnung an dem Kupplungselement zu ermöglichen. Dabei ist diese Anordnung vorteilhaft besonders einfach, wenn der Sockel eine Ausnehmung aufweist, in welche der Bestigungsabschnitt des Verbindungselementes einfügbar ist.
  • Einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung entsprechend weist das Verbindungselement im Bereich des Torsionsabschnittes eine Einschnürung auf. Auf diese Weise wird eine besonders gute Tordierbarkeit des Verbindungselementes erreicht und eine aufwendige Gestaltung des Torsionsabschnittes ist nicht erforderlich.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung der Einführ- und Halteabschnitt in Einführrichtung keilförmig ist. Dadurch erfolgt beim Einführen des Verbindungselementes in die Ausnehmung der Leiterplatte eine selbsttätige Zentrierung, wodurch sich dieser Fügevorgang in besonders vorteilhafter Weise automatisieren und somit maschinell durchführen läßt.
  • Um einen sicheren und festen Sitz des Kupplungselementes an der Leiterplatte zu gewährleisten, ist eine exakte Tolerierung des Kupplungselementes, des Verbindungselementes, der Ausnehmung sowie der Höhe der Leiterplatte erforderlich. Dieses bedeutet einen hohen Fertigungsaufwand. Um auf einfache Weise einen festen Sitz des Kupplungselementes an der Leiterplatte bei gleichzeitigem Toleranzausgleich zu ermöglichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Einführ- und Halteabschnitt entgegen der Einführrichtung keilförmig in den Torsionsabschnitt übergeht. Auf diese Weise ist immer eine straffe und zentrierte Zuordnung von Kupplungselement und Leiterplatte gegeben.
  • Es wäre beispielsweise denkbar, das Verbindungselement dreidimensional auszubilden, was aber einen erheblichen Fertigungsaufwand bedingen würde. Der Herstellaufwand für das Verbindungselement ist vorteilhaft besonders gering und der Materialaufwand niedrig, wenn das Verbindungselement in etwa eben ist.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die von dem Verbindungselement durchgriffene Ausnehmung schlitzförmig. Die einander gegenüberliegenden, parallelen Seitenkanten des Schlitzes gewährleisten dabei eine besonders präzise Führung eines Verbindungselementes, dessen Einführ- und Halteabschnitt in Einführrichtung keilförmig ist. Gleiches gilt für den verrasteten Zustand des Verbindungselementes, wenn dessen Einführ- und Halteabschnitt entgegen der Einführrichtung keilförmig in den Torsionsabschnitt übergeht.
  • Eine besonders leichte aber für ein sicheres Halten hinreichend große Tordierung des Verbindungselementes bei seinem Einführen in die Ausnehmung der Leiterplatte wird vorteilhaft erreicht, wenn der Winkel zwischen der von dem Verbindungselement durchgriffenen Ausnehmung und dem Verbindungselement in etwa 20° beträgt.
  • Das Kupplungselement ist von besonders großer Stabilität, wenn es vorzugsweise eine oder mehrere Ausnehmungen aufweist, in die der oder die Anschlußkontakte einfügbar sind. Die Ausnehmungen dienen dabei gleichzeitig als stabilisierende Führungen der Anschlußkontakte.
  • Es wäre denkbar, geradlinige Anschlußkontakte vorzusehen, die mit der Leiterplatte z.B. durch Schwallöten verbunden werden. Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn der oder die Anschlußkontakte L-förmig sind, wobei ein erster Schenkel des L mit der Leiterplatte kontaktiert ist und der zweite Schenkel des L im Kupplungsbereich des Kupplungselementes endet. Somit kann mittels des mit der Leiterplatte kontaktierten Schenkels des L sowohl ein Toleranzausgleich der Baueinheit erzielt werden als auch eine mechanische Belastung der Verbindung zwischen Anschlußkontakten und Leiterplatte zusätzlich weitestgehend vermieden werden. Für ein Löten von Anschlußkontakten und Leiterplatte in Infrarot- oder Konvektionsöfen, die vorzugsweise bei einer Verlötung von SMD-Bauteilen verwendet werden, ist es vorteilhaft, wenn der mit der Leiterplatte kontaktierte Schenkel im Bereich der Kontaktierung eine Punkt- oder senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Schenkels eine Linienberührung der Leiterplatte bildend in Erstreckungsrichtung des Schenkels gewölbt ist.
  • Das mit der Leiterplatte verbundene Kupplungselement ist vorzugsweise besonders sicher und dauerhaft mit einer Gegenkupplung verbindbar, wenn das Kupplungselement in seinem Kupplungsbereich eine zumindest teilweise umlaufende Nut aufweist, in die ein Klammerbügel einfügbar ist. Durch diesen Klammerbüget sind die beiden Kupplungselemente miteinander verriegelbar.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung durchgreift das Kupplungselement die Leiterplatte in einer Ausnehmung vollständig. Dabei kann das Kupplungselement mit einem Flansch seines Sockels von der Seite der Leiterplatte, auf der die Anschlußkontakte mit dieser zu verbinden sind, gegen die Leiterplatte angelegt und der übrige Teil des Kupplungselementes durch die Leiterplatte hindurchgeführt werden. Dieses ist besonders dann günstig, wenn L-förmige Anschlußkontakte vorgesehen sind, deren zu kontaktierende Enden auf diese Weise einfach gegen Leiterbahnen der Leiterplatte angelegt werden können.
  • Es ist jedoch auch vorstellbar, daß vorteilhaft das Kupplungselement auf die seinem Kupplungsbereich zugewandte Seite der Leiterplatte aufsetzbar ist, wobei der oder die Anschlußkontakte die Leiterplatte in einer gemeinsamen oder in jeweils einer Ausnehmung durchgreifen. Diese Ausführungsform bietet sich beispielsweise an, wenn aus verfahrenstechnischen Gründen bei der Herstellung der Leiterplatte eine Zuführung des Kupplungselementes auf der dem Kupplungsbereich gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte nicht möglich ist.
  • Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigt in
    • Figur 1
    eine erfindungsgemäße Leiterplatte mit einem Kupplungselement einer Steckvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
    Figur 2
    das Kupplungselement aus Figur 1 mit einem zweiten, korrespondierenden Kupplungselement der Stellvorrichtung in einer Explosionsdarstellung,
    Figur 3
    zwei ineinandergesteckte Kupplungselemente nach Figur 2 ohne Leiterplatte und
    Figur 4
    eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Leiterplatte aus Figur 1.
  • in Figur 1 ist ein Ausschnitt einer Leiterplatte 1 eines Kombinationsinstrumentes eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Leiterplatte 1 weist in einer Ausnehmung 4 ein Kupplungselement 2 einer Steckvorrichtung auf. Das Kupplungselement 2 ist hierbei als Steckerleiste ausgeführt. Darüber hinaus sind in der Leiterplatte 1 Ausnehmungen 35 zu erkennen, die der Aufnahme von nicht dargestellten Leuchtelementen, z.B. Glühbimen, zur Beleuchtung von Anzeigen des Kombinationsinstrumentes dienen.
  • Das Kupplungselement 2 ist in seinem Innern mit einer Mehrzahl von Anschlußkontakten 5, deren erste Endbereiche in einem Kupplungsbereich 7 des Kupplungselementes 2 angeordnet sind, zur elektrischen Verbindung mit einem hier nicht dargestellten korrespondierenden Kupplungselement, das in den Kupplungsbereich 7 des Kupplungselementes 2 einführbar ist, versehen. Darüber hinaus weist das Kupplungselement 2 einen Sockel 6 auf, der der mechanischen Verbindung des Kupplungselementes 2 mit der Leiterplatte 1 dient. Der Sockel 6 besitzt an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Flansch 15, wobei sich die Flansche 15 in etwa parallel zu der Leiterplatte 1 erstrecken, an dieser anliegen und so das Kupplungselement 2 an der Leiterplatte 1 abstützen. Auf den Flanschen 15 des Sockels 6 ist darüber hinaus jeweils ein Zapfen 14 vorhanden, der in eine korrespondierende Ausnehmung 13 der Leiterplatte 1 eingreift und so das Kupplungselement 2 zentriert. Um den Zusammenbau von Kupplungselement 2 und Leiterplatte 1 zu vereinfachen, weist das freie Ende 26 der Zapfen 14 eine in Einführrichtung des Kupplungselementes 2 in die Leiterplatte 1 konisch zulaufende Form auf, so daß eine automatische Positionierung des Kupplungselementes 2 erfolgt. Im eingebauten Zustand liegen die Flansche 15 des Sockels 6 an der dem Kupplungsbereich 7 des Kupplungselementes 2 abgewandten Seite 8 der Leiterplatte 1 an. Die Leiterplatte 1 ist zumindest auf dieser, dem Kupplungsbereich 7 abgewandten Seite 8 kaschiert, das heißt mit hier nicht dargestellten Leiterbahnen versehen. Darüber hinaus kann zusätzlich auch eine Kaschierung auf einer dem Kupplungsbereich 7 zugewandten Seite 9 der Leiterplatte 1 vorgesehen sein.
  • Außerdem sind Figur 1 zwei schlitzförmige Ausnehmungen 10 zu entnehmen, deren Ausrichtung von Mittelachsen 36 beschrieben wird und die jeweils ein Verbindungselement 12 des Kupplungselementes 2 aufnehmen. Die Mittelachse 36 einer Ausnehmung 10 ist dabei unter einem Winkel α von in etwa 20° zu der Quererstreckung des in etwa ebenen Verbindungselementes 12 angeordnet.
  • Die Gestalt des Verbindungselementes 12 geht aus Figur 2 hervor. Das Verbindungselement 12 ist keilförmig ausgebildet und weist an seinem der Spitze gegenüberliegenden Ende einen Befestigungsabschnitt 18 auf, mit dem es in einen Schlitz 19 des Sockels 6 des Kupplungselementes 2 eingefügt ist. Das Verbindungselement 12 kann z.B. aufgrund einer leichten Eigenwölbung selbsttätig in dem Schlitz 19 gehalten werden, es kann aber zusätzlich mit Klebstoff fixiert sein. Im vorliegenden Beispiel ist das Verbindungselement 12 ein Blech-Bauteil, und das als Steckeneiste ausgebildete Kupplungselement 2 ist aus einem Kunststoff gespritzt; seitlich an dem Befestigungsabschnitt 18 vorhandene Nasen 41 graben sich beim Fügen von Kupplungselement 2 und Verbindungselement 12 daher in den Kunststoff des Kupplungselementes 2 ein und halten das Verbindungselement 12 sicher. Das Kupplungselement wird in einer Einführrichtung E in die Leiterplatte 1 eingefügt. Dabei durchgreift der Sockel 6 die Ausnehmung 4 der Leiterplatte 1, die Zapfen 14 fassen in die Ausnehmungen 13 und die Verbindungselemente 12 in die schlitzartigen Ausnehmungen 10. Dabei läuft jedes Verbindungselement 12 mit Einführkanten 39 und 40 eines Einführ- und Halteabschnitts 16 auf Seitenkanten der schlitzförmigen Ausnehmung 10 auf. Aufgrund der Anordnung unter Winkel α von Ausnehmung 10 und Verbindungselement 12 wird letzteres um eine in seiner Längsrichtung verlaufende Torsionsachse 11 verdreht. Diese Verdrehung in in Figur 1 eingezeichneter Verdrehrichtung T findet hauptsächlich in einem zwischen Befestigungsabschnitt 18 und Einführ- und Halteabschnitt 16 angeordneten Torsionsabschnitt 17 des Verbindungselementes 12 statt. Wenn der Einführ- und Halteabschnitt 16 die Ausnehmung 10 vollständig durchgriffen hat erfolgt eine selbsttätige Rückdrehung aufgrund der Federeigenschaften des Verbindungselementes 12. Dabei kommen Abstützkanten 37 und 38 (vgl. Figur 4) des Einführ- und Halteabschnitts 16 auf Seitenkanten der Ausnehmung 10 zur Anlage. Der Einführ- und Halteabschnitt 16 geht entgegen der Einführrichtung E des Kupplungselementes 2 in die Leiterplatte 1 keilförmig in den Torsionsabschnitt 17 über, so daß die Abstützkanten 37 und 38 unter einem Winkel von mehr als 90° in Einführrichtung E gegenüber einer Längsachse des Verbindungselementes 12 verlaufen. Dadurch ist gewährleistet, daß das Kupplungselement 2 und die Leiterplatte 1 vollständig auf Block liegen und es folglich keinerlei Spiel zwischen diesen beiden Bauteilen gibt.
  • Wie aus Figur 2 hervorgeht, weist das Kupplungselement 2 in Längsrichtung eine Vielzahl von durchgehenden Ausnehmungen 20 auf, in die L-förmige Anschlußkontakte 5 eingefügt und in Nuten 27 stabilisiert sind. Im montierten Zustand des Kupplungselementes 2 ist ein erster Schenkel 21 des L-förmigen Anschlußkontaktes 5 mit einer hier nicht dargestellten Leiterplatte kontaktiert und ein zweiter Schenkel 22 des L endet im Kupplungsbereich 7 des Kupplungselementes 2. Um eine definierte Auflage des ersten Schenkels 21 auf der Leiterplatte zu gewährleisten, ist der mit der Leiterplatte kontaktierte Schenkel 21 im Bereich der Kontaktierung mit einer Biegung 25 versehen, so daß er mit einer Punkt- oder senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Schenkels 21 mit einer Linienberührung an der Leiterplatte anliegt. Eine definierte Anlage der Anschlußkontakte 5 an der Leiterplatte 1, die durch die oben beschriebene spielfreie Anordnung von Kupplungselement 2 und Leiterplatte 1 erreicht wird, ist notwendig, um eine exakte Verlötung der Anschlußkontakte 5 mit der Leiterplatte 1 durchführen zu können. Hierfür ist es wichtig, daß die Anschlußkontakte 5 mit ihrer Biegung 25 definiert in eine zuvor auf die Leiterplatte aufgebrachte Lötpaste eindrücken.
  • In Figur 2 ist darüber hinaus auch ein zweites, als Buchsenleiste ausgeführtes Kupplungselement 28 dargestellt, das mit dem ersten Kupplungselement 2 korrespondiert und in dieses einführbar ist. Dazu weist das zweite Kupplungselement 28 eine Mehrzahl von längsgerichteten Ausnehmungen 29 auf. Die Ausnehmungen 29 besitzen senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung jeweils eine zusätzliche Ausnehmung 32. In die Ausnehmungen 29 sind Anschlußkontakte 30 eingefügt, welche zur Kontaktierung mit Anschlußkontakten 5 des ersten Kupplungselementes 2 dienen. Die Anschlußkontakte 30 sind jeweils in einem Seitenbereich mit einer Federlasche 31 versehen, die in die seitliche Ausnehmung 32 der Ausnehmungen 29 eingreift und die Anschlußkontakte 30 sicher in dem Kupplungselement 28 verriegelt. Darüber hinaus werden die Anschlußkontakte 30 noch zusätzlich mittels eines Riegels 34, der in eine auf der Au-ßenseite des Kupplungselementes 28 teilweise umlaufende Nut 33 eingeschoben wird, verriegelt.
  • Das erste Kupplungselement 2 weist in seinem Kupplungsbereich 7 eine teilweise umlaufende Nut 23 auf, in die ein Klammerbügel 24 eingefügt ist. Der Bügel 24 verriegelt das erste Kupplungselement 2 und das zweite Kupplungselement 28, wenn diese zusammengefügt sind.
  • Eine entsprechende Steckverbindung 3 mit dem ersten Kupplungselement 2 und dem darin eingeführten zweiten Kupplungselement 28 ist, der Übersichtlichkeit halber jedoch ohne Leiterplatte, in Figur 3 dargestellt.

Claims (21)

  1. Leiterplatte (1), insbesondere für ein Anzeigeinstrument in einem Kraftfahrzeug, mit einem Kupplungselement (2) einer Steckvorrichtung und mit einer oder mehreren Ausnehmungen und einem oder mehreren die Ausnehmungen durchgreifenden Anschlußkontakten (5) des Kupplungselementes (2), wobei das Kupplungselement (2) einen mit der Leiterplatte verbundenen Sockel (6) aufweist und wobei der oder die Anschlußkontakte (5) auf der einem Kupplungsbereich des Kupplungselementes (2) abgewandten Seite der Leiterplatte (1) mit dieser elektrisch verbunden sind, wobei der Sockel (6) des Kupplungselementes (2) ein die Leiterplatte (1) in einer Ausnehmung (10) durchgreifendes und das Kupplungselement (2) mit der Leiterplatte (1) verrastendes Verbindungselement (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement um eine in etwa senkrecht zu der Leiterplatte (1) verlaufende Achse (11) tordierbar ist, daß die von dem Verbindungselement (12) durchgriffene Ausnehmung (10) in einer zu der Leiterplatte (1) in etwa parallelen Ebene unter einem Winkel (α) zu dem Verbindungselement (12) angeordnet ist und daß das Verbindungselement (12) bei einem Einführen in die Ausnehmung (10) tordiert wird, daß das Verbindungselement (12) entgegen einer Einführrichtung (E) in die Leiterplatte (1) hintereinanderliegend einen Einführ- und Halteabschnitt (16) und einen Torsionsabschnitt (17) aufweist, wobei die Abstützkanten (37, 38) des Einführ- und Halteabschnitts (16) durch die selbsttätige Rückdrehung aufgrund der Federeigenschaften des Verbindungselementes (12) beim Fügen auf Seitenkanten der Ausnehmung (10) zur Anlage kommen, welche Abstützkanten (37, 38) unter einem Winkel von mehr als 90° in Einführrichtung E gegenüber einer Längsachse des Verbindungselements (12) verlaufen.
  2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei, an gegenüberliegenden Seiten des Sockels (6) angeordnete Verbindungselemente (12) vorgesehen sind.
  3. Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Verbindungselement (12) durchgriffene Ausnehmung (10) mit der oder mit einer der von dem oder den Anschlußkontakten (5) durchgriffenen Ausnehmungen (4) eine gemeinsame Ausnehmung bildend verbunden ist.
  4. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (6) einen eine Ausnehmung (13) der Leiterplatte (1) in etwa senkrecht durchgreifenden Zapfen (14) aufweist.
  5. Leiterplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei, an gegenüberliegenden Seiten des Sockels (6) angeordnete und jeweils eine Ausnehmung (13) der Leiterplatte (1) in etwa senkrecht durchgreifende Zapfen (14) vorgesehen sind.
  6. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (6) einen in etwa parallel zu der Leiterplatte (1) verlaufenden und an diese anlegbaren Flansch (15) aufweist.
  7. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (12) aus Blech oder Kunststoff besteht.
  8. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (12) entgegen der Einführrichtung (E) an den Torsionsabschnitt (17) anschließend einen Befestigungsabschnitt (18) aufweist.
  9. Leiterplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (6) eine Ausnehmung (19) aufweist, in welche der Befestigungsabschnitt (18) des Verbindungselementes (12) einfügbar ist.
  10. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 8, 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (12) im Bereich des Torsionsabschnittes (17) eine Einschnürung aufweist.
  11. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einführ- und Halteabschnitt (16) in Einführrichtung (E) keilförmig ist.
  12. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Einführ- und Halteabschnitt (16) entgegen der Einführrichtung (E) keilförmig in den Torsionsabschnitt (17) übergeht.
  13. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (12) in etwa eben ist.
  14. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Verbindungselement (12) durchgriffene Ausnehmung (10) schlitzförmig ist.
  15. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen der von dem Verbindungselement (12) durchgriffenen Ausnehmung (10) und dem Verbindungselement (12) in etwa 20° beträgt.
  16. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (2) eine oder mehrere Ausnehmungen (20) aufweist, in die der oder die Anschlußkontakte (5) einfügbar sind.
  17. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Anschlußkontakte (5) L-förmig sind, wobei ein erster Schenkel (21) des L mit der Leiterplatte (1) kontaktiert ist und wobei der zweite Schenkel (22) des L im Kupplungsbereich (7) des Kupplungselementes (2) endet.
  18. Leiterplatte nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Leiterplatte (1) kontaktierte Schenkel (21) im Bereich der Kontaktierung eine Punkt- oder senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Schenkels eine Linienberührung der Leiterplatte (1) bildend in Erstreckungsrichtung des Schenkels gewölbt (Biegung 25) ist.
  19. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (2) in seinem Kupplungsbereich (7) eine zumindest teilweise umlaufende Nut (23) aufweist, in die ein Klammerbügel (24) einfügbar ist.
  20. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (2) die Leiterplatte (1) in einer Ausnehmung (4) vollständig durchgreift.
  21. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement auf die seinem Kupplungsbereich zugewandte Seite der Leiterplatte aufsetzbar ist, wobei der oder die Anschlußkontakte die Leiterplatte in einer gemeinsamen oder in jeweils einer Ausnehmung durchgreifen.
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