EP1160921B1

EP1160921B1 - Steckverbinder zum Anschliessen elektrischer Leitungen an eine Leiterplatte

Info

Publication number: EP1160921B1
Application number: EP01112515A
Authority: EP
Inventors: Sami Karacora
Original assignee: Stocko Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Stocko Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2021-05-23
Also published as: EP1160921A3; DE50101813D1; EP1160921A2; DE20009788U1

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder, insbesondere Nullkraft-Steckverbinder, zum Anschließen elektrischer Leitungen an eine Leiterplatte.
Steckverbinder sind für eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten bekannt. Sie werden daher in den verschiedensten Ausführungsformen und üblicherweise in großen Stückzahlen, beispielsweise im Bereich der sogenannten "braunen Ware", eingesetzt und unterliegen in Hinsicht auf ihre jeweilige Verwendung den unterschiedlichsten Anforderungen. So sind in der Regel neben einer einfachen und kostengünstigen Fertigung, geringen Bauhöhe, großen Haltekräften oder vollautomatischen Montage auch eine Zugentlastung oder zuverlässige Kontaktierung zu erfüllen. Darüber hinaus sind als Nullkraft- oder ZIF-Steckverbinder (Zero Insertion Force) bezeichnete Steckverbinder bekannt, die derart ausgestaltet sein müssen, dass während eines Steck- beziehungsweise Ziehvorganges keine nennenswerten Druck- oder Zugkräfte auftreten.
Im Zusammenhang mit Leiterplatten ist in Hinsicht auf die Ausgestaltung der Steckverbinder grundsätzlich zwischen zwei Verbindungsarten zu differenzieren. Das direkte Stecken, bei dem ein Steckverbinder so auf eine Leiterplatte gesteckt wird, dass die Kontaktelemente des Steckverbinders direkt mit den gedruckten Leiterbahnen einer Leiterplatte kontaktieren werden, und das indirekte Stecken, bei dem ein als zweiteilige Steckverbindung ausgebildeter Steckverbinder eingesetzt wird, dessen eines Teil auf der Leiterplatte montiert und dessen anderes Teil an der elektrischen Leitung angeschlagen wird. Die vorliegende Erfindung zielt zwar primär auf Steckverbinder für das indirekte Stecken ab, lässt sich aber durch geringfügige Modifikationen ohne weiteres auch für das direkte Stecken verwenden, das im allgemeinen eine spezielle Gestaltung der Leiterplatte erfordert.
Unter einer Leiterplatte oder Platine werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung gedruckte Schaltungen mit Leiterbildern auf einer oder auf beiden Seiten sowie Mehrlagenleiterplatten, sogenannte Multilayer, verstanden. Solche Leiterplatten werden meist mit metallisierten Bohrungen zum Befestigen von Bauelementen mittels Lötverbindungen oder Einpressverbindungen versehen. Die Bauelemente, zum Beispiel der auf der Leiterplatte anzuordnende Teil eines Steckverbinders zum indirekten Stecken, weisen zu diesem Zweck Kontaktelemente auf, die in ihrem leiterplattenseitigen Anschlussbereich als Kontaktbeine, welche in die Bohrungen der Leiterplatte gesteckt werden, ausgebildet sind. Beim Löten, beispielsweise durch Lötverfahren wie dem Schwallöten, werden die Kontaktbeine an der Unterseite der Leiterplatte verlötete, wohingegen beim Einpressen die Kontaktbeine elastisch verformbare oder starre Einpressstifte sind, durch die eine zugleich die mechanische Belastung reduzierende lötfreie elektrische Verbindung hergestellt wird.
Diese sich für die Handbestückung einer Leiterplatte mit Bauelementen regelmäßig gut eignende Durchstecktechnik erfordert verhältnismäßig viel Platz für die Anschlüsse, so dass inzwischen zunehmend die SMT-Technologie (Surface Mounted Technology) Anwendung findet, bei der oberflächenmontierbare Bauelemente, allgemein als SMD (Surface Mounted Devices) bezeichnet, mit lötfähigen Kontaktelementen direkt auf Verbindungsstellen, sogenannten Lötpads, an der Oberfläche der Leiterplatte appliziert werden. Die Lötpads bestehen gewöhnlich aus einer definierten Lötzinnschicht und werden durch Erwärmen der gesamten Einheit, das heißt Leiterplatte bestückt mit den Bauelementen, gelötet. Neben der elektrischen Kontaktierung erfolgt hierdurch auch die mechanische Befestigung, ohne dass es notwendig ist, die Leiterplatte zu durchbohren. Auf diese Weise lassen sich nicht nur kürzere Bestückungszeiten sondern auch erheblich höhere Packungsdichten auf der Leiterplatte und damit eine gemeinhin angestrebte Miniaturisierung erreichen.
Gattungsgemäße Steckverbinder bestehen aus einem auf der Leiterplatte befestigbaren Gehäuse, das an einer Stirnseite mit voneinander beabstandeten Fenstern versehen ist und in diesen Bereichen als Kontaktträger zur Aufnahme von Kontaktelementen dient, und einem in eine den Fenstern gegenüberliegende Öffnung des Gehäuses einsteckbaren Einschubelement, das in einer ersten Sicherungsstellung und einer zweiten Endstellung im Gehäuse arrietierbar ist und eine die elektrische Leitung positionierende und mit einer Ausnehmung versehene Auflagefläche aufweist. Das isolationsfreie Ende einer Ader der elektrischen Leitung kontaktiert einen im Gehäuse befindlichen Steckbereich eines einzelnen Kontaktelementes in der Endstellung des in das Gehäuse eingeführten Einschubelements. Ein aus den Fenstern herausführbarer Anschlußbereich des Kontaktelements ist mit einer Leiterbahn der Leiterplatte elektrisch leitend verbindbar.
Im Stand der Technik sind Steckverbinder zum Anschließen elektrischer Leitungen an eine Leiterplatte bekannt, die ein aus Kunststoff oder Metall bestehendes Gehäuse aufweisen, das in erster Linie dem mechanischen Schutz der Komponenten eines Steckverbinders und der Sicherheit gegen die Berührung elektrischer Teile dient. Je nach Ausgestaltung kann das Gehäuse darüber hinaus für weitere Funktionen, wie etwa einer Verriegelung, Polarisation, Codierung, elektrischen Abschirmung, Dichtung oder einer Zugentlastung, benutzt werden. Als elektrische Leitungen anzusehen sind dabei sowohl eine oder mehrere Adern aufweisende, mit Isolierhüllen, einem Mantel zum Schutz von Aufbauelementen oder Schirmen zur Abschirmung versehene Leitungen, insbesondere flexible Leitungen, Flachleitungen, Schlauchleitungen, geschirmte Leitungen oder Koaxialleitungen, als auch Kabel, die für eine feste Verlegung geeignet sind und einen Mantel aus Kunststoff oder Gummi und gegebenenfalls einen zusätzlichen Mantel aus Metall aufweisen.
Dokument US 5,474,468 beschreibt, das als nächstliegenden Stand der Technik angesehen wird, einen mehrpoligen Steckverbinder, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit in einem eine Vielzahl von Einzelkammern aufweisenden Kontaktgehäuse eingesetzten Gabelkontakten. Die Gabelkontakte weisen eine aus dem Gehäuse herausragende Kontaktfahne zur Verbindung mit einer elektrischen Leitung bzw. Leiterbahn auf. Die einzelnen Kontaktkammern für die Gabelkontakte sind in zwei in Steckrichtung sich erstreckende parallel übereinander angeordnete Teilkammern ausgebildet, wobei die untere Teilkammer zur Aufnahme eines Gabelbereichs dient, der mit Rastelementen versehen ist und im eingesteckten Zustand den Gabelkontakt mit dem Kontaktgehäuse verbindet. In der zweiten Teilkammer ist der eigentliche Kontakt des Gabelkontakts angeordnet. Die zu kontaktierende Leitung ist auf einer Auflagefläche angeordnet, die längsverschieblich mit einem Gegenelement zur Einführung und Herstellung des Kontaktes verbunden ist. Bei Einführung des Gegenelements in den Steckbereich des Kontaktgehäuses wird die Auflagefläche mit der Leitung in den Steckbereich zwischen den beiden Schenkeln des Gabelkontakts eingeführt, wobei eine weitere Bewegung des Gegenelements in den Steckbereich hinein zu einer Kippbewegung führt, wobei der Leiter gegen den Kontaktbereich des Gabelkontakts gedrückt wird.
Dokument US 5,759,060 beschreibt einen Mehrfach-Steckverbinder für Flachkabel mit einer Zugentlastung, wobei das Kabel über Schneidklemmtechnik mit den einzelnen Kontaktsteckern elektrisch leitend verbunden ist. Das Flachbandkabel erstreckt sich über den Schneidklemmenbereich hinaus und ist über den Steckerkopf umgeschlagen, wobei es durch eine Haltevorrichtung am Steckerkopf befestigt wird.
Nachteilig bei den bekannten Steckverbindern ist die verhältnismäßig aufwendige Weise, mit der vor allem eine Zugentlastung realisiert wird. Unbefriedigend ist auch die komplizierte und unzuverlässige Kontaktierung der elektrischen Leitungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Steckverbinder zum Anschließen elektrischer Leitungen an eine Leiterplatte bereitzustellen, mit dem eine Verbesserung der elektrischen Kontaktierung sowie eine Zugentlastung erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Steckverbinder der eingangs genannten Art gelöst, wobei die elektrische Leitung zwischen der Auflagefläche und einem an dem Einschubelement rastend festlegbaren Klemmelement, an dem wenigstens ein in die Ausnehmung eingreifender Vorsprung angeordnet ist, einklemmbar ist, und daß das Klemmelement an seiner in Steckrichtung vorderen Stirnseite mit einer schrägen Auflauffläche versehen ist, die beabstandet zu der Auflagefläche in der Endstellung des Einschubelements den Steckbereich eines Kontaktelements auf die zugehörigen isolationsfreien Adern der elektrischen Leitung niederdrückt.
Durch diese Ausgestaltung wird gewährleistet, daß einerseits die Kontaktierung der Kontaktelemente ausschließlich in der Endstellung des Einschubelements erfolgt und andererseits die isolationsfreien Adern der elektrischen Leitung reliable kontaktiert werden.
Einem solchen Steckverbinder liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich eine verläßliche Zugentlastung dann erzielen läßt, wenn ein an dem Klemmelement angeordneter Vorsprung in die Ausnehmung des Einschubelements eingreift. Denn auf diese Weise wird der zwischen dem Einschubelement und dem Klemmelement eingeklemmte elektrische Leiter gleichfalls in die Ausnehmung gedrückt und hierdurch zusätzlich formschlüssig fixiert. Zu einer zuverlässigen Kontaktierung der elektrischen Leitung trägt ferner bei, daß das Einschubelement zunächst in einer Sicherungsstellung in dem Gehäuse arretierbar ist, bevor es durch weiteres Einschieben in die Endstellung im Gehäuse gelangt, in der dann die Kontaktelemente kontaktiert werden. Da die Kontaktierung somit erst bei bereits zusammengefügten Einschubelement und Gehäuse stattfindet, ist neben einer gezielten und stets gleichbleibenden Kontaktierung der Kontaktelemente zugleich auch ein wirksamer Berührungsschutz der gegebenenfalls schon mit der Kontaktierung spannungsführenden elektrischen Leitung sichergestellt.
Um die elektrische Leitung bequem auf der Auflagefläche des Einschubelements positionieren zu können, ist es zweckmäßig, das Einschubelement und das Klemmelement als getrennte Bauteile auszubilden oder über ein Filmscharnier miteinander zu verbinden. Nützlich ist außerdem, das Einschubelement beidseitig der Auflagefläche mit Führungsflächen für die elektrische Leitung zu versehen. Eine präzise Positionierung der elektrischen Leitung auf der Auflagefläche lässt sich dadurch gewährleisten. Zu diesem Zweck ist es überdies vorteilhaft, wenn das Einschubelement wenigstens einen Nocken aufweist, der formschlüssig in eine Aussparung der elektrischen Leitung eingreift. Hierdurch lässt sich besonders die Lage des freien Endes der elektrischen Leitung auf dem Einschubelement exakt definieren, so dass das Eindrücken der elektrischen Leitung in die Ausnehmung durch den Vorsprung ohne Einfluss auf die Positionierung der elektrischen Leitung auf der Auflagefläche bleibt. Der oder die Nocken können dabei wahlweise an den Führungsflächen oder an einer beliebigen Stelle auf der Auflagefläche angeordnet sein. Letzteres ist im Allgemeinen jedoch nur bei Inkaufnahme des Verlustes von einer oder mehrerer Adern zu realisieren.
Vorteilhafterweise ist das Einschubelement mit in Steckrichtung hintereinander angeordneten ersten und zweiten Rastnasen versehen, die an einem entsprechend ausgebildeten Befestigungsabschnitt des Gehäuses zum Arretieren des Einschubelements in der Sicherungsstellung und Endstellung festlegbar sind. Dies stellt eine in konstruktiver Hinsicht einfache und damit kostengünstige Ausgestaltung dar. Als vorteilhaft hat sich außerdem herausgestellt, den Befestigungsabschnitt senkrecht zur Steckrichtung des Einschubelements federnd auszubilden. Durch die so erreichte Nachgiebigkeit des Befestigungsabschnitts lässt sich das Einschubelement annähernd widerstandslos in das Gehäuse einstecken und somit ein Nullkraft-Steckverbinder bilden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steckverbinders ist das Klemmelement an seiner in Steckrichtung vorderen Stirnseite mit einer schrägen Auflauffläche versehen, die beabstandet zu der Auflagefläche in der Endstellung des Einschubelements den Steckbereich eines Kontaktelements auf die zugehörigen isolationsfreien Adern der elektrischen Leitung niederdrückt. Diese Ausbildung gewährleistet, dass einerseits die Kontaktierung der Kontaktelemente ausschließlich in der Endstellung des Einschubelements erfolgt und andererseits die isolationsfreien Adern der elektrischen Leitung reliabel kontaktiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Steckverbinders kann alternativ oder zusätzlich die Auflagefläche mit einem das freie Ende der elektrischen Leitung aufnehmenden Schlitz versehen sein, wobei in der Endstellung des Einschubelements der Steckbereich eines Kontaktelements die zugehörige isolationsfreie Ader der elektrischen Leitung im Bereich des Schlitzes kontaktiert. Bei dieser Ausgestaltung wird durch den Schlitz auf einfache Weise eine genaue Lage der Kontaktfläche zwischen den isolationsfreien Adern der elektrischen Leitung und den Kontaktelementen definiert und damit eine zuverlässige Kontaktierung begünstigt. In Weiterbildung des Steckverbinders wird ferner vorgeschlagen, auf der dem Klemmelement abgewandten Unterseite des Einschubelements einen Anschlag für die durch den Schlitz geführte elektrische Leitung vorzusehen. Durch eine solche Weiterbildung lässt sich gezielt ein Kontaktspiel zwischen den Kontaktelementen und der elektrischen Leitung einstellen. Indem nämlich die Länge des durch den Schlitz hindurchgesteckten Abschnitts der elektrischen Leitung so bemessen wird, dass sich die isolationsfreien Adem der elektrischen Leitung durch das am Anschlag anliegende freie Ende der elektrischen Leitung im Bereich des Schlitzes geringfügig von der Auflagefläche abheben, kann der Abstand zu den Kontaktelementen variiert werden.
Im Hinblick auf eine verlässliche Zugentlastung und sicheren Formschluss ist es günstig, wenn in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten elektrischen Leitung der Vorsprung eine im Querschnitt rechteckige, dreieckige oder gerundete Form aufweist. Die Ausnehmung des Einschubelements kann dabei dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst ebenfalls unterschiedlich ausgebildet sein, zum Beispiel als durchgehende Öffnung oder muldenförmige Aussparung. Zweckmäßigerweise sind die Kontaktelemente in ihrem Steckbereich als federnder Gabelkontakt ausgebildet, der eine im wesentlichen hakenförmige Kontakthalterung zum Verrasten im Gehäuse aufweist. Dies ermöglicht bei einfacher Montage eine sichere Befestigung der Kontaktelemente im Gehäuse, und zwar selbst dann, wenn der Anschlussbereich der Kontaktelemente durch die Auflauffläche auf die elektrische Leitung niedergedrückt wird. Zweckmäßig ist daneben, wenn die Kontaktelemente in ihrem Steckbereich einen Schenkel aufweisen, der mit einer Wölbung versehen ist, die in der Endstellung in eine korrespondierend ausgebildete Aussparung am Einschubelement einrastet. Eine solche Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass zum einen eine zusätzliche Arretierung des Einschubelements im Gehäuse bewirkt und zum anderen das Erreichen der Endstellung sowohl in akustischer als auch in haptischer Hinsicht angezeigt wird. Die Wölbung kann dabei sowohl konvex als auch konkav an dem Schenkel ausgebildet sein. Im letzteren Fall ist an Stelle der Aussparung ein entsprechend geformter Vorsprung an dem Einschubelement vorzusehen.
Je nach Anwendungszweck ist es zudem sinnvoll, die Kontaktelemente in ihrem Anschlussbereich mit geraden oder abgewinkelten Kontaktbeinen zu versehen, die in die Leiterplatte eingepresst oder mit dieser verlötet sind, um bei einem solchen stehenden beziehungsweise liegenden Steckverbinder eine dauerhafte elektrische Verbindung mit der Leiterplatte sicherzustellen. Schließlich wird vorgeschlagen, das Gehäuse als Isolierkörper auszubilden, so dass zusätzliche Mittel, um die einzelnen Kontaktelemente zu isolieren, entbehrlich werden.
Einzelheiten und weitere Vorteile der Gegenstände der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen im Einzelnen:

Fig. 1: eine Explosionsdarstellung eines mit einer Flachleitung verbundenen Steckverbinders in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 1a: eine perspektivische Ansicht eines Steckverbinders in einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 1b: eine perspektivische Ansicht eines Steckverbinders in einer dritten Ausführungsform;
Fig. 2: eine Explosionsdarstellung eines mit einer Flachleitung verbundenen Steckverbinders in einer vierten Ausführungsform;
Fig. 2a: eine Explosionsdarstellung eines mit einer Flachleitung verbundenen Steckverbinders in einer fünften Ausführungsform;
Fig. 3: eine perspektivische Ansicht des auf einer Leiterplatte angeordneten Steckverbinders nach Fig. 2;
Fig. 3a: eine Schnittdarstellung des Steckverbinders nach Fig. 3;
Fig.4: eine perspektivische Ansicht des auf einer Leiterplatte angeordneten Steckverbinders nach Fig. 2a;
Fig. 4a: eine Schnittdarstellung des Steckverbinders nach Fig. 4;
Fig. 4b: eine perspektivische Ansicht eines Einschubelements des Steckverbinders nach Fig. 4;
Fig. 5: eine Schnittdarstellung einer ersten Variante eines auf einem Einschubelement festgelegten Klemmelements im Bereich eines in eine Ausnehmung eingreifenden Vorsprungs;
Fig. 5a: eine Schnittdarstellung einer zweiten Variante nach Fig. 5;
Fig. 5b: eine Schnittdarstellung einer dritten Variante nach Fig. 5;
Fig. 5c: eine Schnittdarstellung einer vierten Variante nach Fig. 5;
Fig. 6: eine Seitenansicht eines Kontaktelements und eines Einschubelements und
Fig. 6a: eine das Kontaktelement und das Einschubelement gemäß Fig. 6 in einem verrasteten Zustand abbildende Schnittdarstellung.

Der in Fig. 1 dargestellte Steckverbinder weist ein als Isolierkörper ausgebildetes Gehäuse 10 auf, das auf einer Leiterplatte 50 befestigbar ist. Das Gehäuse 10 ist an einer Stirnseite mit voneinander beabstandeten Fenstern 11 und an der dieser gegenüberliegenden Seite mit einer Öffnung 12 versehen. Im Bereich der Fenstern 11 ist das Innere des Gehäuses 10 als Kontaktträger zur Aufnahme von Kontaktelementen 60 ausgebildet, deren Anschlussbereich aus den Fenstern 11 herausgeführt ist, um mit Leiterbahnen 51 der Leiterplatte 50 elektrisch leitend verbunden zu werden. Die Kontaktelemente 60 sind als federnder Gabelkontakt ausgebildet und weisen als Kontakthalterung 61 an ihrem oberen Schenkel 62 hakenförmige Vorsprünge auf, die an einem den Fenstern 11 zugewandten Abschnitt der oberen Innenfläche 15 des Gehäuses 10 verrastet werden, wie in Fig. 3a und 4a zu erkennen ist.
In die Öffnung 12 ist ein Einschubelement 20, das eine plane Auflagefläche 21 für eine Flachleitung 40 aufweist, einsteckbar. Das Einschubelement 20 ist mit einer sich quer über die Auflagefläche 21 erstreckenden Ausnehmung 22 versehen. Beidseitig der Auflagefläche 21 befinden sich Führungsflächen 23 für die Flachleitung 40 und Nocken 24, die bei auf der Auflagefläche 21 positionierter Flachleitung 40 in an dieser vorhandene Aussparungen 42 formschlüssig eingreifen. Auf der Außenseite der Führungsflächen 23 sind zwei in Steckrichtung des Einschubelements 20 hintereinander angeordnete Rastnasen 25, 26 ausgebildet. Beim Einschieben des Einschubelements 20 in das Gehäuse 10 wirken die Rastnasen 25, 26 mit beidseitig der Öffnung 12 angeordneten Befestigungsabschnitten 13 zusammen. Durch die Rastnasen 25 wird das Einschubelement 20 in einer ersten Sicherungsstellung I im Gehäuse 10 arretiert. Die Rastnasen 26 hingegen legen das Einschubelement 20 in einer zweiten Endstellung II am Gehäuse 10 fest. In der Endstellung II kommen orthogonal zu den Führungsflächen 23 verlaufende Anschlagflächen 29, die an der Außenseite des Einschubelements 20 angeordnet sind, an dem Gehäuse 10 zu liegen, so dass ein fortgesetztes Einschieben des Einschubelements 20 ausgeschlossen ist. Die Befestigungsabschnitte 13 sind senkrecht zur Steckrichtung des Einschubelements 20 federnd ausgebildet, wodurch sich das Einschubelement 20 annähernd widerstandslos in die Sicherungsstellung I und Endstellung II einführen lässt. Der Steckverbinder stellt daher einen Nullkraft- oder ZIF-Steckverbinder dar.
An dem Einschubelement 20 ist mittels eines Filmscharniers 32 ein Klemmelement 30 verschwenkbar angeordnet. Das Klemmelement 30 ist an seiner dem Filmscharnier 32 gegenüberliegenden Seite mit einem Rasthaken 34 versehen, der bei über das Einschubelement 20 verschwenktem Klemmelement 30 an der dem Filmscharnier 32 gegenüberliegenden Seite des Einschubelements 20 rastend festlegbar ist, um die auf der Auflagefläche 21 positionierte Flachleitung 40 zwischen dem Einschubelement 20 und dem Klemmelement 30 klemmend zu fixieren. An dem Klemmelement 30 ist ein Vorsprung 31 ausgebildet, der bei über das Einschubelement 20 verschwenktem Klemmelement 30 in die Ausnehmung 22 eingreift. Die auf der Auflagefläche 21 positionierte Flachleitung 40 wird hierdurch gleichfalls in die Ausnehmung 22 gedrückt und zu einem Falz 43 verformt. Auf diese Weise ergeben sich hohe Haltekräfte und eine verlässliche Zugentlastung.
Das Klemmelement 30 ist an seiner in Steckrichtung vorderen Stirnseite außerdem mit einer schrägen Auflauffläche 33 versehen, die parallel zu dem Vorsprung 31 verläuft und sich bei über das Einschubelement 20 verschwenktem Klemmelement 30 beabstandet zu der auf der Auflagefläche 21 positionierten Flachleitung 40 erstreckt. Wie auch in Fig. 3a zu erkennen, läuft die Auflauffläche 33 beim Einschieben des Einschubelements 20 in das Gehäuse 10 kurz vor Erreichen der Endstellung II auf eine oberhalb der Öffnung 12 des Gehäuses 10 ausgebildete Einführschräge 14 auf, welche die Auflauffläche 33 zwischen der Innenfläche 15 und dem im Inneren des Gehäuses 10 befindlichen Steckbereich der Kontaktelemente 60 zwängt. Dies hat zur Folge, dass der obere Schenkel 62 der Kontaktelemente 60 in der Endstellung II auf eine zugehörige, im Kontaktbereich isolationsfreie Ader 41 der elektrischen Leitung 40 niedergedrückt wird. Somit erfolgt erst in der Endstellung II die elektrische Kontaktierung der Flachleitung 40, wohingegen ein wirksamer Berührungsschutz schon ab Erreichen der Sicherungsstellung I gewährleistet ist.
Wie in den Fig. 6 und 6a zu erkennen ist, weisen die Kontaktelemente 60 an ihrem unteren Schenkel 63 eine Wölbung 64 auf. Die Unterseite des Einschubelements 20 ist mit einer zu der Wölbung 64 korrespondierend ausgebildeten Aussparung 64a versehen. Die Anordnung der Wölbung 64 auf dem Schenkel 63 beziehungsweise der Aussparung 64a an dem Einschubelement 20 ist derart, dass in der Endstellung II des in das Gehäuse 10 eingeführten Einschubelements 20 eine Verrastung von Kontaktelementen 60 und Einschubelement 20 stattfindet, die zu einer sicheren Kontaktierung beiträgt. Darüber hinaus ist es auf diese Weise sowohl in akustischer als auch in haptischer Hinsicht wahrnehmbar, wenn das Einschubelement 20 die Endstellung II erreicht.
Der in Fig. 1 dargestellte Steckverbinder ist als oberflächenmontierbares Bauteil (SMD) ausgebildet und damit im Rahmen der sogenannten "Pick-and-place-Technologie" verarbeitbar. In den Fig. 1a und 1b sind alternative Ausführungsformen gezeigt, bei denen der Anschlussbereich der Kontaktelemente 60 gerade oder abgewinkelte Kontaktbeine aufweist, die in metallisierte Bohrungen der Leiterplatte 50 eingepresst beziehungsweise eingesteckt und verlötet werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1b erstrecken sich die Fenstern 11 zusätzlich auf der Unterseite des Gehäuses 10, um ein dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechendes Rastermaß bereitstellen zu können.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von dem Steckverbinder nach Fig. 1 lediglich darin, dass das Einschubelement 20 und das Klemmelement 30 nicht über ein Filmscharnier miteinander verbunden, sondern als separate Bauteile ausgebildet sind. Um in diesem Fall das Klemmelement 30 rastend an dem Einschubelement 20 festzulegen, ist das Klemmelement 30 mit Ausnehmungen 35 versehen, in die an dem Einschubelement 20 entsprechend ausgebildete Rasthaken 34a bei auf dem Einschubelement 20 angeordnetem Klemmelement 30 eingreifen, wie auch die einen solchen Steckverbinder ebenfalls zeigenden Fig. 3 und 3a zu erkennen geben.
Im Vergleich hierzu fehlt der in den Fig. 2a und 4 bis 4b abgebildeten weiteren Ausführungsform eines Steckverbinders die Auflauffläche 33. Stattdessen ist die Auflagefläche 21 des Einschubelements 20 mit einem das freie Ende der Flachleitung 40 aufnehmenden und damit eine genaue Lage der Kontaktfläche zwischen der Flachleitung 40 und den Kontaktelementen 60 definierenden Schlitz 27 versehen, wie besonders deutlich in den Fig. 4a und 4b zu erkennen ist. Für die durch den Schlitz 27 hindurchgeführte Flachleitung 40 ist auf der dem Klemmelement 30 abgewandten Unterseite des Einschubelements 20 überdies ein Anschlag 28 ausgebildet. Dies hat zur Folge, dass bedingt durch die klemmende Arretierung der Flachleitung 40 zwischen Einschubelement 20 und Klemmelement 30 je nach Länge des durch den Schlitz 27 hindurchgesteckten Abschnitts der Flachleitung 40 die isolationsfreien Adern 41 im Bereich des Schlitzes 27 in der Endstellung II etwas von der Auflagefläche 21 abgehoben sind und damit eine gezielt variierbare Kontaktfläche für den oberen Schenkel 62 der Kontaktelemente 60 bilden. Durch die Lage des Schlitzes 27 auf der Auflagefläche 21 lässt sich darüber hinaus die Kontaktfläche unabhängig von der durch das Zusammenwirken der Rastnasen 25, 26 mit den Befestigungsabschnitten 13 festgelegten Endstellung determinieren. Dies kommt zum Beispiel dann zum Tragen, wenn ohne Veränderung des Gehäuses 10 unterschiedlich ausgebildete Kontaktelemente 60, etwa wie in den Fig. 1a und 1b gezeigt, Anwendung finden sollen. Eine universale Ausgestaltung des Einschubelements 20 lässt sich somit dann erreichen, wenn mehrere Schlitze 27 parallel hintereinander in der Auflagefläche 21 angeordnet sind.
In den Fig. 5 bis 5c schließlich sind unterschiedliche Möglichkeiten für die Gestaltung des Vorsprungs 31 und der diesen aufnehmenden Ausnehmung 22 gezeigt. Im Hinblick auf eine verlässliche Zugentlastung und sicheren Formschluss können zum Beispiel mehrere Vorsprünge 31 vorgesehen sein, wie in den Fig. 5b und 5c zu erkennen ist. Der Vorsprung 31 kann darüber hinaus auch mit unterschiedlichen Querschnittsformen versehen sein, etwa rechteckig wie in den Fig. 3a und 4a oder dreieckig wie in den vorgenannten Figuren. Zudem kann die Ausnehmung 22 des Einschubelements 20 ebenfalls unterschiedlich ausgebildet sein und dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend zum Beispiel eine durchgehende Öffnung wie in den Fig. 3a, 4a und 5 oder eine muldenförmige Aussparung wie in den Fig. 5a bis 5c sein.
Der zuvor beschriebene Steckverbinder ist in besonderem Maße geeignet, als Nullkraft-Steckverbinder verwendet zu werden. Neben einer zuverlässigen Kontaktierung und wirksamem Berührungsschutz zeichnet sich der Steckverbinder auch durch hohe Haltekräfte und eine reliable Zugentlastung aus. Je nach Ausgestaltung eignet er sich sowohl für die herkömmliche Durchstecktechnik als auch für die zunehmend verbreitetere SMT. Nicht zuletzt ermöglicht er bei ein und demselben Gehäuse die Verarbeitung unterschiedlicher elektrischer Leitungen 40 und bietet somit auch die Erstellung von Jumper.

Bezugszeichenliste

10: Gehäuse
11: Fenster
12: Öffnung
13: Befestigungsabschnitt
14: Einführschräge
15: Innenfläche

16: Einschubelement
17: Auflagefläche
18: Ausnehmung
19: Führungsfläche
20: Nocken
21: Rastnase
22: Rastnase
23: Schlitz
24: Anschlag
25: Anschlagfläche

26: Klemmelement
27: Vorsprung
28: Filmscharnier

33: Auflauffläche
34: Rasthaken
34a: Rasthaken
35: Ausnehmung

36: Flachleitung
37: Ader
38: Aussparung
39: Falz

40: Leiterplatte
41: Leiterbahn

42: Kontaktelement
43: Kontakthalterung
44: oberer Schenkel
45: unterer Schenkel
46: Wölbung
64a: Aussparung

I: Sicherungsstellung
II: Endstellung

Claims

Steckverbinder, insbesondere Nullkraft-Steckverbinder, zum Anschließen elektrischer Leitungen (40) an eine Leiterplatte (50), bestehend aus einem auf der Leiterplatte (50) befestigbaren Gehäuse (10), das an einer Stirnseite mit voneinander beabstandeten Fenstern (11) versehen ist und in diesen Bereichen als Kontaktträger zur Aufnahme von Kontaktelementen (60) dient, und einem in eine den Fenstern (11) gegenüberliegende Öffnung (12) des Gehäuses (10) einsteckbaren Einschubelement (20), das in einer ersten Sicherungsstellung (I) und einer zweiten Endstellung (II) im Gehäuse (10) arretierbar ist und eine die elektrische Leitung (40) positionierende und mit einer Ausnehmung (22) versehene Auflagefläche (21) aufweist, wobei das isolationsfreie Ende einer Ader (41) der elektrischen Leitung (40) einen im Gehäuse (10) befindlichen Steckbereich eines einzelnen Kontaktelements (60) in der Endstellung (II) des in das Gehäuse (10) eingeführten Einschubelements (20) kontaktiert und ein aus den Fenstern (11) herausführbarer Anschlußbereich des Kontaktelements (60) mit einer Leiterbahn (51 ) der Leiterplatte (50) elektrisch leitend verbindbar ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrische Leitung (40) zwischen der Auflagefläche (21) und einem an dem Einschubelement (20) rastend festlegbaren Klemmelement (30), an dem wenigstens ein in die Ausnehmung (22) eingreifender Vorsprung (31) angeordnet ist, einklemmbar ist, und daß das Klemmelement (30) an seiner in Steckrichtung vorderen Stirnseite mit einer schrägen Auflauffläche (33) versehen ist, die beabstandet zu der Auflagefläche (21) in der Endstellung (II) des Einschubelements (20) den Steckbereich eines Kontaktelements (60) auf die zugehörigen isolationsfreien Adern (41) der elektrischen Leitung (40) niederdrückt.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschubelement (20) und das Klemmelement (30) als getrennte Bauteile ausgebildet oder über ein Filmscharnier (32) miteinander verbunden sind.
Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschubelement (20) beidseitig der Auflagefläche (21) mit Führungsflächen (23) für die elektrische Leitung (40) versehen ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschubelement (20) wenigstens einen Nocken (24) aufweist, der formschlüssig in eine Aussparung (42) der elektrischen Leitung (40) eingreift.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschubelement (20) mit in Steckrichtung hintereinander angeordneten ersten und zweiten Rastnasen (25, 26) versehen ist, die an einem entsprechend ausgebildeten Befestigungsabschnitt (13) des Gehäuses (10) zum Arretieren des Einschubelements (20) in der Sicherungsstellung (I) und Endstellung (II) festlegbar sind.
Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt (13) senkrecht zur Steckrichtung des Einschubelements (20) federnd ausgebildet ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (21) mit einem das freie Ende der elektrischen Leitung (40) aufnehmenden Schlitz (27) versehen ist, wobei in der Endstellung (II) des Einschubelements (20) der Steckbereich eines Kontaktelements (60) die zugehörige isolationsfreie Ader (41) der elektrischen Leitung (40) im Bereich des Schlitzes (27) kontaktiert.
Steckverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Klemmelement (30) abgewandten Unterseite des Einschubelements (20) ein Anschlag (28) für die durch den Schlitz (27) geführte elektrische Leitung (40) vorgesehen ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (31) eine im Querschnitt rechteckige, dreieckige oder gerundete Form aufweist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (60) in ihrem Steckbereich als federnder Gabelkontakt ausgebildet sind, der eine im wesentlichen hakenförmige Kontakthalterung (61) zum Verrasten im Gehäuse (10) aufweist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (60) in ihrem Steckbereich einen Schenkel (63) aufweisen, der mit einer Wölbung (64) versehen ist, die in der Endstellung (II) in eine korrespondierend ausgebildete Aussparung (64a) am Einschubelement (20) einrastet.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (60) in ihrem Anschlußbereich mit geraden oder abgewinkelten Kontaktbeinen versehen sind, die in die Leiterplatte (50) eingepreßt oder mit dieser verlötet sind.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) als Isolierkörper ausgebildet ist.