EP3044837B1

EP3044837B1 - Direktsteckvorrichtung mit vorjustiereinrichtung und relativ zu dieser verschiebbarer verriegelungseinrichtung

Info

Publication number: EP3044837B1
Application number: EP14793004.4A
Authority: EP
Inventors: Klaus Wittig
Original assignee: Wuerth Elektronik ICS GmbH and Co KG
Current assignee: Wuerth Elektronik ICS GmbH and Co KG
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2034-08-21
Also published as: DE102013218441A1; US9812799B2; CN105723567B; WO2015035967A1; EP3044837A1; US20160233598A1; CN105723567A

Description

Die Erfindung betrifft eine Direktsteckvorrichtung zum direkten Stecken auf eine Leiterplatte.
Es ist eine Anordnung zum elektrischen und mechanischen Verbinden von Steckelementen über einen Sockel mit einer Leiterplatte bekannt, die für hohe elektrische und mechanische Anforderungen ausgelegt ist.
Es sind auch Verbindungsanordnungen für Leiterplatten bekannt, die ein direktes Aufstecken eines Steckteils auf eine Leiterplatte ohne an der Leiterplatte befestigte Buchse ermöglicht.
WO 2012/107569 derselben Anmelderin offenbart eine Direktsteckvorrichtung zum direkten Stecken auf eine Leiterplatte, wobei die Direktsteckvorrichtung ein Steckelement aufweist, das ein Aufnahmegehäuse und eine Mehrzahl von daran aufgenommenen steckbaren Kontaktelementen aufweist. Die Direktsteckvorrichtung weist ferner eine Steckelementaufnahme auf, die zum zumindest teilweisen Aufnehmen des Steckelements derart eingerichtet ist, dass im aufgenommenen Zustand des Steckelements die Steckelementaufnahme die Kontaktelemente lateral zumindest teilweise bedeckt. Die Steckelementaufnahme weist mindestens eine leiterplattenseitig angeordnete Vorjustierstruktur auf, die mittels Aufsetzens der Steckelementaufnahme auf die Leiterplatte mit mindestens einer korrespondierenden Vorjustierstruktur der Leiterplatte derart verbindbar ist, dass im verbundenen Zustand die Kontaktelemente zu korrespondierend ausgebildeten Kontaktelementöffnungen der Leiterplatte ausgerichtet sind. Das Steckelement ist gegenüber der auf die Leiterplatte vorjustiert aufgesetzten Steckelementaufnahme derart bewegbar, dass dadurch die Kontaktelemente aus der Steckelementaufnahme ausfahrbar und in die korrespondierend ausgebildeten Kontaktelementöffnungen einführbar sind.
Obwohl eine solche eine Verbindungsanordnung viele Vorteile aufweist, kann der Umgang mit den relativ empfindlichen Kontaktelementen sowie dessen korrekte Positionierung an der Leiterplatte für einen Benutzer herausfordernd sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Direktsteckvorrichtung zum direkten Stecken auf eine Leiterplatte zu schaffen, die robust und für einen Benutzer einfach handhabbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Direktsteckvorrichtung, eine Verbindungsanordnung und ein Verfahren mit den in den unabhängigen Ansprüchen genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Direktsteckvorrichtung zum direkten Stecken auf eine Leiterplatte geschaffen, wobei die Direktsteckvorrichtung ein Steckelement, das ein (insbesondere elektrisch isolierendes) Aufnahmegehäuse und mindestens ein (insbesondere elektrisch leitfähiges) daran aufgenommenes steckbares (insbesondere federartiges) Kontaktelement (insbesondere eine Mehrzahl solcher Kontaktelemente, wobei ein Kontaktelement auch als Direktsteckkontakt bezeichnet werden kann) aufweist, und eine Steckelementaufnahme (die insbesondere als Verriegelungsrahmen ausgebildet sein kann) aufweist, die zum zumindest teilweisen (insbesondere seitlich-umfänglichen) Aufnehmen des Steckelements eingerichtet ist, eine Verriegelungseinrichtung aufweist und relativ zu dem Steckelement zwischen einem kontaktelementfernen Zustand und einem kontaktelementnahen Zustand (wobei in dem kontaktelementfernen Zustand ein Abstand zwischen der Steckelementaufnahme und dem mindestens einen Kontaktelement größer ist als in dem kontaktelementnahen Zustand) verfahrbar (insbesondere längsverschiebbar) ist, wobei das Steckelement mindestens eine leiterplattenseitig anzuordnende Vorjustierstruktur aufweist, die mittels Aufsetzens des Steckelements auf die Leiterplatte mit mindestens einer korrespondierenden Vorjustierstruktur der Leiterplatte derart verbindbar ist, dass im verbundenen Zustand das mindestens eine Kontaktelement zu mindestens einer korrespondierend ausgebildeten Kontaktelementöffnung (insbesondere ein Kontaktelementdurchgangsloch) der Leiterplatte ausgerichtet ist, und wobei die Steckelementaufnahme gegenüber dem auf die Leiterplatte vorjustiert aufgesetzten Steckelement derart von dem kontaktelementfernen Zustand zu dem kontaktelementnahen Zustand verfahrbar ist, dass dadurch die Verriegelungseinrichtung und die Vorjustierstruktur des Steckelements gemeinsam (bzw. zusammenwirkend) an der Vorjustierstruktur der Leiterplatte verriegelt werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Verbindungsanordnung bereitgestellt, die eine Leiterplatte, die mindestens eine Vorjustierstruktur und mindestens eine Kontaktelementöffnung aufweist, und eine Direktsteckvorrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist, die zum direkten Stecken auf die Leiterplatte mittels Verbindens der mindestens einen Vorjustierstruktur des Steckelements mit der mindestens einen korrespondierenden Vorjustierstruktur der Leiterplatte und mittels nachfolgenden Verfahrens der Steckelementaufnahme gegenüber dem Steckelement und der Leiterplatte von dem kontaktelementfernen Zustand zu dem kontaktelementnahen Zustand derart ausgebildet ist, dass dadurch die Verriegelungseinrichtung und die Vorjustierstruktur des Steckelements gemeinsam an der Vorjustierstruktur der Leiterplatte verriegelt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zum direkten Stecken einer Direktsteckvorrichtung auf eine Leiterplatte bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren ein Steckelement bereitgestellt wird, das ein Aufnahmegehäuse und mindestens ein daran aufgenommenes steckbares, insbesondere federartiges, Kontaktelement aufweist, das Steckelements zumindest teilweise durch eine Steckelementaufnahme aufgenommen wird, die eine Verriegelungseinrichtung aufweist und relativ zu dem Steckelement zwischen einem kontaktelementfernen Zustand und einem kontaktelementnahen Zustand verfahrbar ist, das Steckelement auf die Leiterplatte aufgesetzt wird, wodurch mindestens eine leiterplattenseitige Vorjustierstruktur des Steckelements mit mindestens einer korrespondierenden Vorjustierstruktur der Leiterplatte derart verbunden wird, dass durch das Verbinden das mindestens eine Kontaktelement zu mindestens einer korrespondierend ausgebildeten Kontaktelementöffnung der Leiterplatte ausgerichtet wird (und vorzugsweise dadurch simultan ein elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen dem mindestens einen Kontaktelement und der zugehörigen mindestens einen Kontaktelementöffnung ausgebildet wird), und die Steckelementaufnahme gegenüber dem auf die Leiterplatte vorjustiert aufgesetzten Steckelement derart von dem kontaktelementfernen Zustand zu dem kontaktelementnahen Zustand verfahren wird, dass dadurch die Verriegelungseinrichtung und die Vorjustierstruktur des Steckelements gemeinsam an der Vorjustierstruktur der Leiterplatte verriegelt werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein von Hand steckbares und von Hand lösbares System geschaffen, mit dem eine fehlerrobuste elektrische Kontaktierung zwischen mindestens einem empfindlichen Kontaktelement einerseits und einer Leiterplatte andererseits dadurch ermöglicht wird, dass zunächst mindestens eine Vorjustierstruktur an einem Steckelement mit dem mindestens einen Kontaktelement auf mindestens eine korrespondierende Vorjustierstruktur der Leiterplatte aufgesetzt wird. Das mindestens eine Kontaktelement kann bei diesem Vorjustiervorgang bereits in die mindestens eine korrespondierende Kontaktelementöffnung der Leiterplatte eintauchen und hierbei vorzugsweise bereits einen elektrisch leitfähigen Kontakt herstellen. Dadurch wird ein mechanisch korrektes Anbringen der Direktsteckvorrichtung an der Leiterplatte sichergestellt und vorzugsweise bereits die elektrische Kontaktierung bewerkstelligt. Der beschriebene Vorjustiervorgang ist mit sehr geringem Kraftaufwand möglich, da durch das Vorjustieren noch keine Verriegelungsbefestigung der Direktsteckvorrichtung an der Leiterplatte einhergeht. Durch ein bloßes Überführen einer außenseitigen Steckelementaufnahme von einem kontaktelementfernen bzw. leiterplattenfernen Zustand in einen kontaktelemennahen bzw. leiterplattennahen Zustand, d.h. durch Verschieben der Steckelementaufnahme in Richtung der Leiterplatte ohne simultane Bewegung des Steckelements, verkeilt oder verankert die mindestens eine Vorjustierstruktur des Steckelements sich aufgrund einer entsprechenden Einwirkung der Verriegelungseinrichtung der Steckelementaufnahme an der mindestens einen Vorjustierstruktur der Leiterplatte. Somit kann mit einem intuitiven und einfachen Handgriff eine mechanisch robuste Steckung und eine elektrische Kontaktierung erreicht werden, wobei eine Fehljustierung zuverlässig ausgeschlossen werden kann. Auch ist das Vorsehen einer Buchse an der Leiterplatte entbehrlich, da die elektrische Kontaktierung direkt zwischen dem oder den Kontaktelementen und einer in dem oder den Kontaktelementöffnungen vorsehbaren elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur der Leiterplatte erreicht werden kann. Durch diese Maßnahme ist simultan ein Schutz der empfindlichen Kontakte vor Beschädigung ermöglicht und eine zuverlässige Vorjustage zwischen Direktsteckvorrichtung einerseits und Leiterplatte andererseits realisiert.
Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen der Direktsteckvorrichtung, der Verbindungsanordnung und des Verfahrens beschrieben.
Allgemein kann im Rahmen dieser Anmeldung unter einer Vorjustierstruktur jedes Merkmal (körperliche Struktur, Aussparung, Farbmarkierung, Magnetelemente, etc.) an Steckelement bzw. Leiterplatte verstanden werden, das eine korrespondierende Anordnung zu einem Merkmal der jeweils andersartigen Vorjustierstruktur fördert. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die mindestens eine Vorjustierstruktur des Steckelements mindestens einen Vorjustierzapfen (also einen Überstand) aufweisen. Die mindestens eine korrespondierende Vorjustierstruktur der Leiterplatte kann mindestens eine Vorjustieröffnung (zum Beispiel ein Durchgangs- oder Sackloch) aufweisen. Insbesondere kann die Vorjustierstruktur ein Zapfen und die korrespondierende Vorjustierstruktur eine entsprechende Vorjustieröffnung in der Leiterplatte sein, so dass dann ein formschlüssiges Ineingriffnehmen der Vorjustieröffnung durch den Vorjustierzapfen ermöglicht ist. Es ist auch möglich, einen Vorjustierzapfen an der Leiterplatte vorzusehen und das Steckelement mit einer Vorjustieröffnung zu versehen. Bevorzugt ist allerdings das Vorsehen von mehreren Vorjustierzapfen an dem Steckelement und korrespondierenden Vorjustieröffnungen an der Leiterplatte, da dadurch für einen Benutzer eine korrekte Positionierung besonders intuitiv vorgebbar ist und die Leiterplatte flach gefertigt und montiert werden kann.
In dem kontaktelementnahen Zustand können das Steckelement und die Steckelementaufnahme in einem ersten semistabilen Zustand (insbesondere in einem ersten Rastzustand) zueinander befindlich sein. In dem kontaktelementfernen Zustand können das Steckelement und die Steckelementaufnahme in einem zweiten semistabilen Zustand (insbesondere in einem zweiten Rastzustand) zueinander befindlich sein. Dadurch kann einem Benutzer haptisch angezeigt werden, dass die Direktsteckvorrichtung in einem definierten Ausgangs- bzw. Endzustand befindlich ist, wodurch eine fehlerhafte Handhabung der Direktsteckvorrichtung unterbunden werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Steckelementaufnahme gegenüber dem auf die Leiterplatte vorjustiert aufgesetzten Steckelement derart von dem kontaktelementfernen Zustand zu dem kontaktelementnahen Zustand verfahrbar sein, dass dadurch die Verriegelungseinrichtung auf die Vorjustierstruktur des Steckelements derart mechanisch einwirkt, dass die Vorjustierstruktur des Steckelements dadurch an der Vorjustierstruktur der Leiterplatte verriegelt. Insbesondere kann ein longitudinales Verschieben der Verriegelungseinrichtung zu einer Seitwärtsbewegung der Vorjustierstruktur der Steckelements führen, so dass eine Richtung der von einem Benutzer aufgebrachten Steckkraft in eine andere Richtung einer Verriegelungskraft gewandelt wird, die auf die Vorjustierstruktur der Leiterplatte ausgeübt wird. Eine einzige intuitive Steckbewegung des Benutzers führt damit auch zu einer kraftsparend ausbildbaren, aber nur mit hohem Kraftaufwand lösbaren Verriegelung der Direktsteckvorrichtung an der Leiterplatte.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die mindestens eine Vorjustierstruktur des Steckelements mindestens einen Vorjustierzapfen aufweisen und die mindestens eine korrespondierende Vorjustierstruktur der Leiterplatte mindestens eine Vorjustieröffnung aufweisen. Solche Vorjustierzapfen können endseitig angespitzt sein, um ein einfaches Einführen in die Vorjustieröffnung der Leiterplatte zu fördern. Das Ausbilden der Vorjustierstrukturen der Leiterplatte als Vorjustieröffnungen begünstigt ferner eine planare Ausbildung der Leiterplatte, die mit einer buchsenfreien Konfiguration besonders vorteilhaft kombinierbar ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der mindestens eine Vorjustierzapfen einen seitlichen Überstand aufweisen, der sich nach Durchführen des Vorjustierzapfens durch die Leiterplatte und durch Verfahren der Steckelementaufnahme von dem kontaktelementfernen Zustand zu dem kontaktelementnahen Zustand gegen Abziehen verriegelnd gegen eine Rückseite der Leiterplatte legt. Durch einen Formschluss zwischen Vorjustierzapfen und Leiterplatte kann ein unerwünschtes Abziehen der Direktsteckvorrichtung von der Leiterplatte unterbunden werden. Unter der Rückseite der Leiterplatte wird eine Hauptfläche der Leiterplatte verstanden, die im an der Leiterplatte montierten Zustand der Direktsteckvorrichtung dem Großteil der Direktsteckvorrichtung abgewandt ist, und die Enden der Vorjustierzapfen zugewandt bzw. benachbart angeordnet ist. Der seitliche Überstand kann eine Art Widerhaken bilden, der eine Anstoßfläche hat, die gegen die Rückseite der Leiterplatte anstößt, wenn versucht wird, vor Lösen der Verriegelung (d.h. vor Zurückziehen der Steckelementaufnahme relativ zu dem Steckelement und in den kontaktelementfernen Zustand) die Direktsteckvorrichtung von der Leiterplatte abzuziehen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Verriegelungseinrichtung mindestens einen endseitigen Verriegelungszapfen aufweisen, der bei Verfahren der Steckelementaufnahme von dem kontaktelementfernen Zustand zu dem kontaktelementnahen Zustand neben dem mindestens einen Vorjustierzapfen in die mindestens eine Vorjustieröffnung eintaucht und gemeinsam mit dem jeweiligen Vorjustierzapfen die Verriegelung bewirkt. Insbesondere kann eine gemeinsame Klemmverriegelung des Verriegelungszapfens und des Vorjustierzapfens in der Vorjustieröffnung erfolgen. Anders ausgedrückt durchdringt vor den Verriegeln nur die Vorjustierstruktur der Direktsteckvorrichtung die Vorjustieröffnung der Leiterplatte und ist in diesem Zustand noch mit geringem Kraftaufwand abziehbar. Durch den durch Verschieben der Steckelementaufnahme relativ zu dem Steckelement ausgelösten Verriegelungsvorgang schiebt sich der jeweilige Verriegelungszapfen neben den jeweiligen Vorjustierzapfen in die Vorjustieröffnung der Leiterplatte ein und bewirkt zweierlei: zum einen drückt der Verriegelungszapfen den Vorjustierzapfen federnd gegen die Wandung der Vorjustieröffnung und kann dadurch zum Beispiel den seitlichen Überstand hinter der Leiterplatte verrasten bzw. verklemmen. Auch kann dadurch ein Kraft- bzw. Reibschluss zwischen dem Vorjustierzapfen und der Wandung der Vorjustieröffnung bewirkt werden bzw. der Vorjustierzapfen in der Vorjustieröffnung verkeilt oder verklemmt werden. Andererseits füllt der Verriegelungszapfen einen selbst nach Einführen des Vorjustierzapfens verbleibenden Hohlraum der Vorjustieröffnung zumindest teilweise aus und wird dadurch gemeinsam mit dem Vorjustierzapfen selbst kraft- bzw. reibschlüssig an der Wandung der Vorjustieröffnung verkeilt bzw. verklemmt. Ein Abziehen der Direktsteckvorrichtung von der Leiterplatte ist in diesem Betriebszustand nur noch mit einem außerordentlich hohen Kraftaufwand (bzw. sogar zerstörungsfrei gar nicht mehr) möglich. Erst ein Zurückziehen der Steckelementaufnahme in den leiterplattenfernen bzw. kontaktlochfernen Zustand zieht auch den Verriegelungszapfen aus der Vorjustieröffnung heraus und macht die obigen beiden Verkeilwirkungen simultan und reversibel rückwirkend.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das mindestens eine Kontaktelement gegenüber dem Aufnahmegehäuse leiterplattenseitig (insbesondere in Steckrichtung unverschieblich und/oder senkrecht zur Steckrichtung federartig beweglich) überstehen. Eine Mechanik, welche ein Hineinführen der Kontaktelemente in das Aufnahmegehäuse oder ein Herausführen der Kontaktelemente aus dem Aufnahmegehäuse realisiert, ist dadurch entbehrlich. Anders ausgedrückt stehen die Kontaktelemente in jedem Betriebszustand der Direktsteckvorrichtung statisch über das Aufnahmegehäuse hinaus. Das mindestens eine Kontaktelement kann vorzugsweise lediglich in einer Richtung senkrecht zu der Einführrichtung federnd bewegt werden, so dass durch die Federwirkung des Kontaktelements die Befestigungswirkung der Direktsteckvorrichtung an der Leiterplatte im eingesteckten Zustand weiter verstärkt wird und eine durchgehende elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Kontaktelement und Kontaktelementöffnung weiter gefördert wird. Wenn die Kontaktelemente gegenüber dem Aufnahmegehäuse unverschieblich überstehen, dient eine vorzugsweise plane Endfläche des Aufnahmegehäuses, aus der die Kontaktelemente hervorstehen, auch als Stopp- oder Anschlagfläche beim vorjustierenden Einführen der Direktsteckvorrichtung in die Leiterplatte mit zurückgezogener Steckelementaufnahme.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die mindestens eine Vorjustierstruktur des Steckelements das mindestens eine Kontaktelement schützend überragen. Wenn die insbesondere als Vorjustierzapfen ausgebildete Vorjustierstruktur des Steckelements gegenüber dem Aufnahmegehäuse weiter hervorsteht als die Kontaktelemente, können die empfindlichen elektrisch leitfähigen Kontaktelemente durch die Vorjustierzapfen vor einer unerwünschten mechanischen Beschädigung durch Anstoßen an die Umgebung geschützt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine Mehrzahl von Vorjustierzapfen entlang eines Umfangs der Kontaktelemente angeordnet sind und die Kontaktelemente somit allumfänglich vor einer mechanischen Beschädigung schützen. Zum Beispiel können vier Vorjustierzapfen an den vier Ecken einer rechteckförmigen, matrixartigen Anordnung von Kontaktelementen angebracht sein, um einen Schutz der Kontaktelemente vor mechanischer Beeinträchtigung aus jeder beliebigen Richtung zu gewährleisten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die mindestens eine Vorjustierstruktur des Steckelements derart federnd ausgebildet sein (insbesondere aus einem selbstfedernden Material gebildet sein oder federnd gelagert sein), dass durch Verfahren der Steckelementaufnahme von dem kontaktelementfernen Zustand zu dem kontaktelementnahen Zustand die Verriegelungseinrichtung an der federnden Vorjustierstruktur des Steckelements abgleitet und diese dabei senkrecht oder zumindest winkelig zu der Verfahrrichtung gegen die Vorjustierstruktur der Leiterplatte verspreizt. Somit kann das Verfahren der Verriegelungseinrichtung entlang einer longitudinalen Achse (insbesondere in Steckrichtung) ein mechanisches Einwirken auf leicht schräg dazu angeordnete Vorjustierzapfen der Direktsteckvorrichtung zur Folge haben, wodurch diese seitlich elastisch weggedrückt werden, was zumindest einen Beitrag zu der Verriegelung leisten kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Steckelement entlang seines Umfangs eine Mehrzahl von Vorjustierstrukturen aufweisen, die durch Verfahren der Steckelementaufnahme von dem kontaktelementfernen Zustand zu dem kontaktelementnahen Zustand von der Verriegelungseinrichtung an einer Mehrzahl von Vorjustierstrukturen der Leiterplatte verriegelt wird. Indem insbesondere allumfänglich an der Direktsteckvorrichtung Vorjustierstrukturen angebracht sind, kann eine symmetrische und Kraftspitzen vermeidende Handhabung der Direktsteckvorrichtung erreicht werden. Gerade bei Vorsehen von zwei und insbesondere mehr als zwei Vorjustierstrukturen kann ein fehlerhaftes Einführen der Direktsteckvorrichtung in die Leiterplatte mechanisch verunmöglicht werden, da dies durch eine fehlerrobuste Formkodierung ausgeschlossen werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Vorjustierstrukturen des Steckelements und die Verriegelungseinrichtung derart aufeinander angepasst sein, dass auf unterschiedliche Vorjustierstrukturen des Steckelements einwirkende Verriegelungskräfte in unterschiedlichen Richtungen, insbesondere in zum Beispiel paarweise entgegengesetzten Richtungen, einwirken. Zum Beispiel kann durch das Vorwärtsschieben der Steckelementaufnahme gegenüber dem Steckelement ein zueinander paralleles Vorwärtsverschieben unterschiedlicher Verriegelungsstifte bewirkt werden und dadurch simultan ein außenseitiges Aufspreizen aller Vorjustierstrukturen des Steckelements bewirkt werden, was eine zu einer effizienten Verriegelung führende Krafteinleitung zur Folge hat. Auch kann dadurch ein Schutz gegen unerwünschtes Abziehen der Direktsteckvorrichtung von der Leiterplatte in unterschiedlichen Richtungen sichergestellt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Steckelement ein (zum Beispiel rahmenartiges) Vorjustiergehäuse aufweisen, das federnd zwischen dem Aufnahmegehäuse und der Steckelementaufnahme angeordnet ist und an dem die mindestens eine Vorjustierstruktur des Steckelements angebracht, zum Beispiel einstückig und/oder einstoffig angeformt, ist. Sowohl das Vorjustiergehäuse als auch die Steckelementaufnahme können rahmenartig um das zum Beispiel allseitig geschlossene Aufnahmegehäuse herum angeordnet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Vorjustiergehäuse mittels mindestens eines federnden Brückenelements (insbesondere einstückig, weiter insbesondere einstoffig) an das Aufnahmegehäuse angeschlossen sein. Das Vorjustiergehäuse und das Aufnahmegehäuse können somit miteinander mechanisch schwach gekoppelt sein, zum Beispiel mittels eines oder mehrerer federnder Verbindungselemente, wie zum Beispiel Kunststoffstege. Dies ermöglicht eine für den Steck- und Verriegelungsvorgang vorteilhafte Ausgleichsbewegung zwischen der mindestens einen Verriegelungsstruktur des Steckelements und dem mindestens einen Kontaktelement. Zum Beispiel können sowohl das Aufnahmegehäuse als auch das Vorjustiergehäuse in Spritzguss und/oder aus Kunststoffmaterial hergestellt sein und zu einem gemeinsamen Bauteil zusammengesetzt sein. Dies erlaubt eine kostengünstige Fertigung und einen fehlerrobusten Betrieb der Direktsteckvorrichtung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass das Aufnahmegehäuse aus zwei, drei oder mehr Teilgehäusen besteht, die miteinander mechanisch so zusammengesteckt werden können, dass zwischen miteinander versteckten Teilgehäusen Aufnahmeräume für die Kontaktelemente verbleiben. Dadurch können die Kontaktelemente (zum Beispiel mit angeschlossenen Kabelverbindungen oder dergleichen) in die Aufnahmeräume eingelegt werden und nachfolgend mittels Zusammensteckens der zugehörigen Teilgehäuse klemmend an dem Aufnahmegehäuse montiert werden. Zugehörige Teilgehäuse können zum Beispiel zueinander inverse Rechteckprofile aufweisen, zwischen denen eine einfach ausbildbare und zuverlässige Steckverbindung hergestellt werden kann. An zwei randseitig angeordnete Teilgehäuse des Aufnahmegehäuses können Teilkomponenten des Vorjustiergehäuses einstückig angeformt sein und mittels der Brückenelemente federnd damit verbunden sein. Mit einem oder mehreren optionalen zentralen Teilgehäusen zwischen den beiden randseitigen Teilgehäusen kann dann die Anzahl der gewünschten Kontaktelemente beliebig skaliert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Vorjustiergehäuse mindestens eine Führungsnut (insbesondere jeweils neben einer zugehörigen Vorjustierstruktur positioniert) aufweisen, entlang welcher die Verriegelungseinrichtung der Steckelementaufnahme unter Ausübung einer Verriegelungskraft auf die zumindest eine Vorjustierstruktur des Steckelements geführt verfahrbar ist. Durch solche Führungsnuten kann ein Zusammenwirken zwischen Steckelement und Steckelementaufnahme präzise definiert werden und eine fehlerhafte Verwendung der Direktsteckvorrichtung fast ausgeschlossen werden. Entlang der Führungsnut können Führungsschienen der Verriegelungseinrichtung gleiten, welche Führungsschienen starr mit endseitigen Verriegelungszapfen der Verriegelungseinrichtung gekoppelt sein können und somit der Bewegung der Führungsschienen entlang der Führungsnuten folgen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Steckelementaufnahme gegenüber dem auf die Leiterplatte vorjustiert aufgesetzten Steckelement derart von dem kontaktelementfernen Zustand zu dem kontaktelementnahen Zustand verfahrbar sein, dass dadurch die Verriegelungseinrichtung die Vorjustierstruktur des Steckelements an der Vorjustierstruktur der Leiterplatte formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder reibschlüssig verriegelt. Dadurch kann eine starke Haltekraft aufgebracht werden, die erst durch Zurückziehen der Steckelementaufnahme gegenüber dem Steckelement und der Leiterplatte wieder entfernt wird, was dann ein kraftarmes Abziehen der Direktsteckvorrichtung von der Leiterplatte ermöglicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können das Steckelement und die Steckelementaufnahme somit derart ausgebildet sein, dass ausgehend von einem Zustand, in dem die Verriegelungseinrichtung die Vorjustierstruktur des Steckelements an der Vorjustierstruktur der Leiterplatte verriegelt, die Steckelementaufnahme von dem kontaktelementnahen Zustand zu dem kontaktelementfernen Zustand derart rückverfahrbar ist, dass dadurch die Verriegelung aufgehoben wird und dann das Steckelement von der Leiterplatte kraftarm trennbar ist. Folglich ist sowohl eine kraftarme Montage der Direktsteckvorrichtung an der Leiterplatte als auch ein kraftarmes Abnehmen der Direktsteckvorrichtung von der Leiterplatte ermöglicht, andererseits aber im gesteckten und verriegelten Zustand ein Abziehen der Direktsteckvorrichtung von der Leiterplatte mit normalem Kraftaufwand verunmöglicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können das Steckelement und die Steckelementaufnahme derart aufeinander angepasst sein, dass eine (insbesondere nur von den Kontaktelementen unterbrochene und ansonsten im Wesentlichen zusammenhängende) Leiterplattenberührfläche des Aufnahmegehäuses und eine (insbesondere ringförmige und die Leiterplattenberührfläche des Aufnahmegehäuses umgebende) Leiterplattenberührfläche der Steckelementaufnahme im kontaktelementnahen Zustand zueinander koplanar sind. Damit liegen im kontaktelementnahen Zustand, das heißt im vorjustierten und verriegelten Zustand der Direktsteckvorrichtung, beide Leiterplattenberührflächen kontaktbehaftet auf einer planen Gegenfläche der Leiterplatte an und bilden somit eine mechanisch stabile und definierte Konfiguration. Im kontaktelementfernen Zustand (zum Beispiel in einem vorjustierten, aber noch nicht verriegelten Zustand) hingegen können die beiden Leiterplattenberührflächen gegeneinander parallel versetzt sein. Ein korrekter Vorjustierzustand (aber noch ohne Verriegelung) kann von einem Benutzer somit visuell dadurch kontrolliert werden, dass in diesem das Aufnahmegehäuse mit seiner Leiterplattenberührfläche direkt an der Leiterplatte anliegt. Ein korrekter Verriegelungszustand kann von einem Benutzer visuell dadurch kontrolliert werden, dass in diesem auch die Steckelementaufnahme direkt an der Leiterplatte anliegt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Steckelementaufnahme aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus Kunststoff, gebildet sein. Auch das Steckelement kann mit Ausnahme der vorzugsweise aus Metall hergestellten Kontaktelemente aus Kunststoff hergestellt sein. Die Steckelementaufnahme sowie Komponenten von Aufnahmegehäuse und optional Verriegelungsgehäuse können allesamt mittels Spritzguss hergestellt sein. Die elektrisch leitfähigen Kontaktelemente können im Inneren des Aufnahmegehäuses des Steckelements mit Kabeln oder dergleichen elektrisch gekoppelt werden, mittels welcher die Leiterplatte mit einer elektronischen Peripherie koppelbar ist. Die Kontaktelemente selbst können aus einer gestanzten und gebogenen Blechplatte gebildet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Leiterplatte zumindest in einem Bereich sockelfrei sein, in dem die Befestigung zwischen der Direktsteckvorrichtung und der Leiterplatte erfolgt. Dadurch ist eine ebene und kompakte Bauweise und Montage ermöglicht.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge von Aspekten der Erfindung ergeben sich aus den im Weiteren unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschriebenen konkreten Ausführungsbeispielen sowie den Ansprüchen.
Die bei einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale sollen auch bei den anderen Ausführungsformen gelten. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 zeigt eine räumliche Ansicht einer Direktsteckvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel, bei der eine Steckelementaufnahme gegenüber einem Steckelement in einen kontaktelementfernen Zustand zurückgeschoben ist.
Figur 2 zeigt eine räumliche Ansicht der Direktsteckvorrichtung gemäß Figur 1, bei der die Steckelementaufnahme gegenüber dem Steckelement in einen kontaktelementnahen Zustand vorgeschoben ist.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht einer Leiterplatte für eine Verbindungsanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Leiterplatte zum Zusammenwirken mit der in Figur 1 und Figur 2 gezeigten Direktsteckvorrichtung konfiguriert ist.
Figur 4 zeigt eine räumliche Ansicht einer Verbindungsanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel mit einer Direktsteckvorrichtung gemäß Figur 1 bzw. Figur 2 und mit einer Leiterplatte gemäß Figur 3, wobei die Steckelementaufnahme in einem kontaktelementfernen Zustand befindlich ist.
Figur 5 zeigt eine räumliche Ansicht der Verbindungsanordnung gemäß Figur 4, bei der die Steckelementaufnahme in einem kontaktelementnahen Zustand befindlich ist.
Figur 6 zeigt eine Seitenansicht der Verbindungsanordnung gemäß Figur 5.
Figur 7 zeigt eine räumliche Ansicht der neunpoligen Direktsteckvorrichtung gemäß den vorangehenden Figuren.
Figur 8 zeigt eine räumliche Ansicht der Steckelementaufnahme gemäß den vorangehenden Figuren.
Figur 9 zeigt eine räumliche Ansicht von drei Teilgehäusen, die zum Bilden des Steckelements der Direktsteckvorrichtung gemäß den vorangehenden Figuren miteinander zusammensteckbar sind.
Figur 10 bis Figur 15 zeigen unterschiedliche Ansichten einer Direktsteckvorrichtung gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel, bei dem Stecker und Schürze 15-polig ausgestaltet sind.
Figur 16 bis Figur 21 zeigen unterschiedliche Ansichten einer Direktsteckvorrichtung gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel, bei dem Stecker und Schürze 6-polig ausgestaltet sind.

Im Weiteren werden bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Figur 1 zeigt eine räumliche Ansicht einer Direktsteckvorrichtung 108 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel zum buchsenfreien direkten Stecken auf eine Leiterplatte 302 (siehe Figur 3). Eine rahmenförmige Steckelementaufnahme 120 der Direktsteckvorrichtung 108 ist in dem in Figur 1 gezeigten Betriebszustand gegenüber einem kastenförmigen Steckelement 110 in einem kontaktelementfernen Zustand befindlich, wie mit Bezugszeichen 104 angedeutet ist. Anders ausgedrückt ist die Steckelementaufnahme 120 gegenüber dem Steckelement 110 bis zu einer hinteren Rastposition so zurückverschoben, dass ein maximaler Abstand D zwischen einer Leiterplattenkontaktfläche 175 der Steckelementaufnahme 120 und einer Leiterplattenkontaktfläche 177 des Steckelements 110 ausgebildet ist, wobei Kontaktelemente 106 sich aus der Leiterplattenkontaktfläche 177 des Steckelements 110 herauserstrecken. Der Abstand D kann zum Beispiel 1 cm betragen. In dem in Figur 1 gezeigten Zustand ist die Direktsteckvorrichtung 108 betriebsbereit, um zum Vorjustierten in die Leiterplatte 302 eingesteckt zu werden.
Die Direktsteckvorrichtung 108 weist das Steckelement 110 auf, das ein zentrales Aufnahmegehäuse 114 aus Kunststoff und eine matrixartige Anordnung von hier neun elektrisch leitfähigen federartigen Kontaktelementen 106 (gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Doppelgabel-Federstruktur ausgeführt) aufweist. Die Kontaktelemente 106 stehen gegenüber dem Aufnahmegehäuse 114 leiterplattenseitig hervor und sind gegenüber dem Aufnahmegehäuse 114 in Steckrichtung 173 unverschieblich vorgesehen. Jedes der Kontaktelemente 106 ist im Inneren des Aufnahmegehäuses 114 elektrisch leitfähig mit einem jeweiligen von Kabeln 130 gekoppelt (nicht gezeigt), um ein elektrisches Signal zwischen einem jeweiligen Kabel 130 und einem jeweiligen Kontakt an der Leiterplatte 302 zu übertragen.
Das Steckelement 110 weist ein Vorjustiergehäuse 118 auf, das federnd zwischen dem Aufnahmegehäuse 114 und der Steckelementaufnahme 120 angeordnet ist und an dem die Vorjustierstruktur 112 des Steckelements 110 angeformt ist. Das Vorjustiergehäuse 118 ist mittels federnder Brückenelemente außenseitig an das Aufnahmegehäuse 114 angeschlossen.
Die Steckelementaufnahme 120 der Direktsteckvorrichtung 108 ist zum teilweisen, umfänglich umgebenden Aufnehmen des Steckelements 110 eingerichtet. Die Steckelementaufnahme 120 weist eine Verriegelungseinrichtung 102 in Form von vier in vier Eckbereichen angebrachten Verriegelungsstiften oder Verriegelungszapfen auf. Die gesamte Steckelementaufnahme 120 mitsamt der daran starr angebrachten Verriegelungseinrichtung 102 ist relativ zu dem Steckelement 110 zwischen dem kontaktelementfernen Zustand 104 (siehe Figur 1, D=1 cm) und einem kontaktelementnahen Zustand 200 (siehe Figur 2, Abstand D=0) verfahrbar, wobei in dem kontaktelementnahen Zustand 200 die Leiterplattenkontaktfläche 175 der Steckelementaufnahme 120 und die Leiterplattenkontaktfläche 177 des Steckelements 110 miteinander in einer gemeinsamen Leiterplattenberührebene liegen bzw. fluchten. Zum Überführen der Direktsteckvorrichtung 108 zwischen den beiden in Figur 1 und Figur 2 gezeigten Betriebszustand kann ein Benutzer an Griffstücken 140 angreifen, die an einer Außenseite der Steckelementaufnahme 120 angeformt sind.
Das Steckelement 110 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel vier, bei der Montage leiterplattenseitig anzuordnende und als Vorjustierzapfen ausgebildete Vorjustierstrukturen 112 auf, die an vier Ecken eines gedachten Rechtecks angebracht sind und die mittels Aufsetzens des Steckelements 110 auf die Leiterplatte 302 mit korrespondierenden Vorjustierstrukturen 306 der Leiterplatte 302 verbindbar sind. Da im gezeigten Ausführungsbeispiel die Vorjustierstrukturen 306 der Leiterplatte 302 als Vorjustieröffnungen ausgebildet sind (siehe Figur 3), tauchen beim Vorjustieren die Vorjustierzapfen in diese Vorjustieröffnungen ein, ohne jedoch zunächst mit einer betriebsfesten Befestigungskraft in diesen befestigt zu werden. Die ausgebildete vorläufige Verbindung ist aber so konfiguriert, dass in diesem Zustand die Kontaktelemente 106 korrekt zu korrespondierend ausgebildeten Kontaktelementöffnungen 304 der Leiterplatte 302 (siehe Figur 3) ausgerichtet sind. Die Kontaktelemente 106 ragen weniger weit über die Leiterplattenberührfläche 177 des Aufnahmegehäuses 114 in Richtung der Leiterplatte 302 hervor als die Vorjustierstrukturen 112. Die Vorjustierstrukturen 112 des Steckelements 110 überragen also die Kontaktelemente 106 in Richtung der Leiterplatte 302 schützend. Daher tauchen die Kontaktelemente 106 erst nach dem Eintauchen der Vorjustierstrukturen 112 in die Vorjustierstrukturen 306, mithin erst bei Abschluss des Vorjustierens, in die Kontaktelementöffnungen 304 ein. Da die Kontaktelemente 106 seitlich federnd ausgebildet sind, drücken sich diese selbsttätig gegen die metallisierten Wandungen der Kontaktelementöffnungen 304 der Leiterplatte 302 und bewerkstelligen dadurch eine zuverlässige und unterbrechungsfreie elektrische Kopplung der Kontaktelemente 106 mit einer entsprechenden Verdrahtung der Leiterplatte 302. Dadurch können die mechanische Vorjustierung und die elektrische Kontaktierung zwischen der Direktsteckvorrichtung 108 und der Leiterplatte 302 simultan und durch eine gemeinsame Handbewegung bewerkstelligt werden, ohne dass bereits eine vibrationsrobuste und betriebsfeste Befestigungskraft zwischen der Direktsteckvorrichtung 108 und der Leiterplatte 302 aufgebracht wäre.
Die Steckelementaufnahme 120 ist nachfolgend gegenüber dem auf die Leiterplatte 302 vorjustiert aufgesetzten Steckelement 110 derart von dem kontaktelementfernen Zustand 104 zu dem kontaktelementnahen Zustand 200 verfahrbar, dass dadurch die Verriegelungseinrichtung 102 und die Vorjustierstruktur 112 des Steckelements 110 an der Vorjustierstruktur 306 der Leiterplatte 302 verriegelt werden. Anders ausgedrückt braucht ein Benutzer nach der Vorjustierung und dem elektrischen Kontaktieren bloß noch die Steckelementaufnahme 120 gegen das Steckelement 110 und die Leiterplatte 302 um den Abstand D bewegen, bis eine ringförmige Anstoßfläche in Form der Leiterplattenberührfläche 175 der Steckelementaufnahme 120 an die an dieser Stelle plane Leiterplatte 302 anschlägt.
Durch diesen bloßen Verschiebevorgang (der durch ein Einrasten zwischen Steckelement 110 und Steckelementaufnahme 120 gleichzeitig mit dem Anstoßen der Leiterplattenberührfläche 175 an die Leiterplatte 302 begleitet werden kann) wird, wie im Weiteren näher beschrieben wird, eine klemmende Befestigungskraft zwischen Direktsteckvorrichtung 108 und Leiterplatte 302 erzeugt, welche die zum Montieren aufzubringende Montagekraft um ein Vielfaches übersteigt und dadurch einen Schutz gegen unerwünschtes oder unbeabsichtigtes Abziehen der Direktsteckvorrichtung 108 von der Leiterplatte 302 bietet.
Jeder der Vorjustierzapfen der Vorjustiereinrichtung 112 hat einen seitlichen Überstand 116, der sich nach Durchführen des zugehörigen Vorjustierzapfens durch die Leiterplatte 302 und durch Verfahren der Steckelementaufnahme 120 von dem kontaktelementfernen Zustand 104 zu dem kontaktelementnahen Zustand 200 verriegelnd gegen eine Rückseite der Leiterplatte 302 verklemmt. Dies wird durch die im Weiteren beschriebene Konfiguration der Verriegelungseinrichtung 102 ermöglicht: Die Verriegelungseinrichtung 102 ist in Form von vier endseitigen Verriegelungszapfen oder Verriegelungsstiften ausgeführt, von denen jeder bei Verfahren der Steckelementaufnahme 120 von dem kontaktelementfernen Zustand 104 zu dem kontaktelementnahen Zustand 200 neben und mit einem zugehörigen der vier Vorjustierzapfen der Vorjustiereinrichtung 112 in die zugehörige Vorjustieröffnung 306 eintaucht und gemeinsam mit dem jeweiligen Vorjustierzapfen die Verriegelung bewirkt. Dadurch erfolgt eine gemeinsame Klemmverriegelung des Verriegelungszapfens der Verriegelungseinrichtung 102 und des Vorjustierzapfens der Vorjustiereinrichtung 112 in der Vorjustieröffnung 306. Das Vorjustiergehäuse 118 weist Führungsnuten 122 auf, entlang welcher die Verriegelungszapfen oder Verriegelungsstifte der Verriegelungseinrichtung 102 der Steckelementaufnahme 120 unter Ausübung einer Verriegelungskraft auf die zugeordneten Vorjustierzapfen der Vorjustierstruktur 112 des Steckelements 110 geführt verfahrbar sind. Die Verriegelungszapfen werden durch das Vorschieben der Steckelementaufnahme 120 um den Abstand D in Richtung der Leiterplatte 302 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Vorjustierzapfen bereits mit Spiel in den Vorjustieröffnungen. Die Verriegelungszapfen füllen infolge der Vorwärtsbewegung einen noch freien Raum in den Vorjustieröffnungen aus und legen sich dadurch neben die Vorjustierzapfen in die Vorjustieröffnungen. Während dieser Vorwärtsbewegung drücken die Verriegelungszapfen die Vorjustierzapfen seitlich gegen die Wandung und verriegeln dadurch die Vorjustierzapfen in den Vorjustieröffnungen. Gleichzeitig drücken in synergistischer Weise auch die Verriegelungszapfen gegen die Wandung in den Vorjustieröffnungen, da der Durchmesser von Verriegelungszapfen plus Vorjustierzapfen geringfügig größer ist als der Durchmesser der Vorjustieröffnungen. Die Vorjustierstruktur 112 des Steckelements 110 ist also derart federnd ausgebildet, dass durch Verfahren der Steckelementaufnahme 120 von dem kontaktelementfernen Zustand 104 zu dem kontaktelementnahen Zustand 200 die Verriegelungseinrichtung 102 an der federnden Vorjustierstruktur 112 des Steckelements 110 abgleitet und diese dabei senkrecht zu der Verfahrrichtung gegen die Vorjustierstruktur 306 der Leiterplatte 302 drückt. Die Vorjustierstruktur 112 des Steckelements 110 und die Verriegelungseinrichtung 102 sind derart aufeinander angepasst, dass in unterschiedlichen Vorjustierstrukturen 306 Verriegelungskräfte in unterschiedlichen Richtungen einwirken. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Vorjustierzapfen durch das Verfahren der Verriegelungsstifte allesamt nach außen verspreizt.
Das Steckelement 110 und die Steckelementaufnahme 120 sind derart ausgebildet, dass ausgehend von dem Zustand, in dem die Verriegelungseinrichtung 102 die Vorjustierstruktur 112 des Steckelements 110 an der Vorjustierstruktur 306 der Leiterplatte 302 verriegelt, die Steckelementaufnahme 120 von dem kontaktelementnahen Zustand 200 zu dem kontaktelementfernen Zustand 104 derart rückverfahrbar ist, dass die Verriegelung aufgehoben wird und dann das Steckelement 110 von der Leiterplatte 302 mit geringer Kraft trennbar ist. Der Befestigungs- bzw. Verriegelungsmechanismus ist somit reversibel ausgebildet.
Figur 2 zeigt eine räumliche Ansicht der Direktsteckvorrichtung 108 gemäß Figur 1, bei der die Steckelementaufnahme 120 gegenüber dem Steckelement 110 in dem kontaktelementnahen Zustand befindlich ist, wie mit Bezugszeichen 200 angedeutet ist. Anders ausgedrückt ist die Steckelementaufnahme 120 gegenüber dem Steckelement 110 bis zu einer vorderen Rastposition hin so kontaktseitig verschoben, dass ein minimaler Abstand zwischen der Steckelementaufnahme 120 und den Kontaktelementen 106 an der Kontaktfläche des Steckelements 110 verbleibt. In dem in Figur 2 gezeigten Betriebszustand fluchten die ringförmige Endfläche (d.h. die Leiterplattenberührfläche 175) der Steckelementaufnahme 120 und die Kontakt- oder Anstoßfläche (d.h. die Leiterplattenberührfläche 177) des Aufnahmegehäuses 114.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht der Leiterplatte 302, die gemeinsam mit der Direktsteckvorrichtung 108 gemäß Figur 1 und Figur 2 zum Ausbilden einer Verbindungsanordnung 400 (siehe Figur 4) gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung konfiguriert ist. In Figur 3 sind auch die Vorjustierstrukturen 306 und die Kontaktelementaufnahmen 304 gezeigt. In einem Bereich, in dem die Direktsteckvorrichtung 108 an der Leiterplatte 302 zu befestigen ist (vergleiche Bezugszeichen 304, 306) hat die Leiterplatte 302 keinerlei Buchsen, sondern ist dort vollkommen planar. Daher kann die Direktsteckvorrichtung 108 auf einem planen Abschnitt der Leiterplatte 302 mittels Direktsteckens montiert werden.
Figur 4 zeigt eine räumliche Ansicht der Verbindungsanordnung 400 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel mit einer Direktsteckvorrichtung 108 gemäß Figur 1 bzw. Figur 2 und mit einer Leiterplatte 302 gemäß Figur 3, bei der die Steckelementaufnahme 120 in dem kontaktelementfernen Zustand 104 befindlich ist, wie oben beschrieben.
Figur 5 zeigt eine räumliche Ansicht der Verbindungsanordnung 400 gemäß Figur 4, bei der die Steckelementaufnahme 120 in dem kontaktelementnahen Zustand 104 befindlich ist, wie oben beschrieben.
Figur 6 zeigt eine Seitenansicht der Verbindungsanordnung 400 gemäß Figur 5. in Figur 6 ist auch zu erkennen, wie die seitlichem Überstände 116 der Vorjustierstruktur 112 ähnlich wie Widerhaken an einer Rückseite der Leiterplatte 302 ein unerwünschtes Abziehen verhindern.
Figur 7 zeigt eine räumliche Ansicht der neunpoligen Direktsteckvorrichtung 108 gemäß Figur 1 bis Figur 6. Figur 8 zeigt eine räumliche Ansicht der Steckelementaufnahme 120 gemäß Figur 1 bis Figur 6.
Figur 9 zeigt eine räumliche Ansicht von drei Teilgehäusen 900, 910 und 920, die zum Bilden des Steckelements 110 der Direktsteckvorrichtung 100 gemäß den vorangehenden Figuren miteinander verbindbar sind. Teilgehäuse 900 bildet eine linksseitige Komponente, Teilgehäuse 910 eine mittige Komponente und Teilgehäuse 920 eine rechtsseitige Komponente des Steckelements 110. Jedes der Teilgehäuse 900, 910 und 920 hat einen Körper, der Teil des Aufnahmegehäuses 114 bildet.
Die Kontaktelemente 106 (nicht gezeigt in Figur 9) können in Aufnahmeräume in Form von rechteckförmigen Vertiefungen in Verbindungsabschnitten der Teilgehäuse 900, 910 und 920 eingelegt werden und können nachfolgend mittels Zusammensteckens der zugehörigen Teilgehäuse 900, 910, 920 klemmend an dem dadurch gebildeten Aufnahmegehäuse 114 montiert werden. An den zwei randseitig angeordneten Teilgehäusen 900, 920 sind Teilkomponenten des Vorjustiergehäuses 118 einstückig angeformt und mittels Brückenelementen (in Figur 9 nicht zu erkennen). federnd damit verbunden.
Figur 10 bis Figur 15 zeigen unterschiedliche Ansichten einer Direktsteckvorrichtung 108 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel, bei dem Stecker und Schürze 15-polig ausgestaltet sind, d.h. bei der 15 Kontaktelemente 106 vorgesehen sind.
Figur 16 bis Figur 21 zeigen unterschiedliche Ansichten einer Direktsteckvorrichtung 108 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel, bei dem Stecker mit Schürze 6-polig ausgestaltet ist.
Dem Fachmann wird verständlich sein, dass die 9-poligen, 15-poligen und 6-poligen Konfigurationen, die bezugnehmend auf die Figuren näher beschrieben worden sind, nur exemplarisch sind, und dass jede beliebige Anzahl von einem oder mehreren Polen bzw. Kontaktelementen 106 bei einer erfindungsgemäßen Direktsteckvorrichtung realisiert sein kann.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Direktsteckvorrichtung (108) zum direkten Stecken auf eine Leiterplatte (302), wobei die Direktsteckvorrichtung (108) aufweist:
ein Steckelement (110), das ein Aufnahmegehäuse (114) und mindestens ein daran aufgenommenes steckbares, insbesondere federartiges, Kontaktelement (106) aufweist;

eine Steckelementaufnahme (120), die zum zumindest teilweisen Aufnehmen des Steckelements (110) eingerichtet ist, eine Verriegelungseinrichtung (102) aufweist und relativ zu dem Steckelement (110) zwischen einem kontaktelementfernen Zustand (104) und einem kontaktelementnahen Zustand (200) verfahrbar ist;

wobei das Steckelement (110) mindestens eine leiterplattenseitig anzuordnende Vorjustierstruktur (112) aufweist, die mittels Aufsetzens des Steckelements (110) auf die Leiterplatte (302) mit mindestens einer korrespondierenden Vorjustierstruktur (306) der Leiterplatte (302) derart verbindbar ist, dass im verbundenen Zustand das mindestens eine Kontaktelement (106) zu mindestens einer korrespondierend ausgebildeten Kontaktelementöffnung (304) der Leiterplatte (302) ausgerichtet ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steckelementaufnahme (120) gegenüber dem auf die Leiterplatte (302) vorjustiert aufgesetzten Steckelement (110) derart von dem kontaktelementfernen Zustand (104) zu dem kontaktelementnahen Zustand (200) verfahrbar ist, dass dadurch die Verriegelungseinrichtung (102) und die Vorjustierstruktur (112) des Steckelements (110) gemeinsam an der Vorjustierstruktur (306) der Leiterplatte (302) verriegelt werden.
Direktsteckvorrichtung (108) gemäß Anspruch 1, wobei die mindestens eine Vorjustierstruktur (112) des Steckelements (110) mindestens einen Vorjustierzapfen aufweist und die mindestens eine korrespondierende Vorjustierstruktur (306) der Leiterplatte (302) mindestens eine Vorjustieröffnung aufweist.
Direktsteckvorrichtung (108) gemäß Anspruch 2, wobei der mindestens eine Vorjustierzapfen (112) einen seitlichen Überstand (112) aufweist, der sich nach Durchführen des Vorjustierzapfens (112), ausgehend von einer Vorderseite der Leiterplatte (302), durch die Leiterplatte (302) hindurch und durch nachfolgendes Verfahren der Steckelementaufnahme (120) von dem kontaktelementfernen Zustand (104) zu dem kontaktelementnahen Zustand (200) gegen Abziehen verriegelnd gegen eine Rückseite der Leiterplatte (302) legt.
Direktsteckvorrichtung (108) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Verriegelungseinrichtung (102) mindestens einen endseitigen Verriegelungszapfen aufweist, der bei Verfahren der Steckelementaufnahme (120) von dem kontaktelementfernen Zustand (104) zu dem kontaktelementnahen Zustand (200) neben dem mindestens einen Vorjustierzapfen (112) in die mindestens eine Vorjustieröffnung (306) eintaucht und gemeinsam mit dem jeweiligen Vorjustierzapfen (112) die Verriegelung bewirkt, insbesondere eine gemeinsame Klemmverriegelung des Verriegelungszapfens und des Vorjustierzapfens (112) in der Vorjustieröffnung (306).
Direktsteckvorrichtung (108) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das mindestens eine Kontaktelement (106) gegenüber dem Aufnahmegehäuse (114) leiterplattenseitig, insbesondere in Steckrichtung unverschieblich und/oder senkrecht zur Steckrichtung federartig beweglich, übersteht,
wobei die Vorjustierstruktur (112) des Steckelements (110) das mindestens eine Kontaktelement (106) leiterplattenseitig schützend überragt.
Direktsteckvorrichtung (108) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mindestens eine Vorjustierstruktur (112) des Steckelements (110) derart federnd ausgebildet ist, dass durch Verfahren der Steckelementaufnahme (120) von dem kontaktelementfernen Zustand (104) zu dem kontaktelementnahen Zustand (200) die Verriegelungseinrichtung (102) an der federnden Vorjustierstruktur (112) des Steckelements (110) seitlich abgleitet und diese dabei senkrecht zu der Verfahrrichtung gegen die Vorjustierstruktur (306) der Leiterplatte (302) verspreizt.
Direktsteckvorrichtung (108) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Steckelement (110) entlang seines Umfangs eine Mehrzahl von Vorjustierstrukturen (112) aufweist, die durch Verfahren der Steckelementaufnahme (120) von dem kontaktelementfernen Zustand (104) zu dem kontaktelementnahen Zustand (200) von der Verriegelungseinrichtung (102) an einer Mehrzahl von Vorjustierstrukturen (306) der Leiterplatte (302) verriegelt wird,
wobei die Vorjustierstrukturen (112) des Steckelements (110) und die Verriegelungseinrichtung (102) insbesondere derart aufeinander angepasst sind, dass auf unterschiedliche Vorjustierstrukturen (306) des Steckelements (110) einwirkende Verriegelungskräfte in unterschiedlichen Richtungen, insbesondere in paarweise entgegengesetzten Richtungen, einwirken.
Direktsteckvorrichtung (108) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Steckelement (110) ein Vorjustiergehäuse (118) aufweist, das federnd zwischen dem Aufnahmegehäuse (114) und der Steckelementaufnahme (120) angeordnet ist und an dem die mindestens eine Vorjustierstruktur (112) des Steckelements (110) angebracht ist,
wobei das Vorjustiergehäuse (118) insbesondere mittels mindestens eines federnden Brückenelements insbesondere einstückig, weiter insbesondere einstoffig, an das Aufnahmegehäuse (114) angeschlossen ist.
Direktsteckvorrichtung (108) gemäß Anspruch 8, wobei das Vorjustiergehäuse (118) mindestens eine Führungsnut (122) aufweist, entlang welcher die Verriegelungseinrichtung (102) der Steckelementaufnahme (120) unter Ausübung einer Verriegelungskraft auf die zumindest eine Vorjustierstruktur (112) des Steckelements (110) geführt verfahrbar ist.
Direktsteckvorrichtung (108) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Steckelementaufnahme (120) gegenüber dem auf die Leiterplatte (302) vorjustiert aufgesetzten Steckelement (110) derart von dem kontaktelementfernen Zustand (104) zu dem kontaktelementnahen Zustand (200) verfahrbar ist, dass dadurch die Verriegelungseinrichtung (102) die Vorjustierstruktur (112) des Steckelements (110) an der Vorjustierstruktur (306) der Leiterplatte (302) formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder reibschlüssig verriegelt.
Direktsteckvorrichtung (108) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Steckelement (110) und die Steckelementaufnahme (120) derart ausgebildet sind, dass ausgehend von einem Zustand, in dem die Verriegelungseinrichtung (102) die Vorjustierstruktur (112) des Steckelements (110) an der Vorjustierstruktur (306) der Leiterplatte (302) verriegelt, die Steckelementaufnahme (120) von dem kontaktelementnahen Zustand (200) zu dem kontaktelementfernen Zustand (104) derart verfahrbar ist, dass die Verriegelung aufgehoben wird und dann das Steckelement (110) von der Leiterplatte (302) trennbar ist.
Direktsteckvorrichtung (108) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Steckelement (110) und die Steckelementaufnahme (120) derart aufeinander angepasst sind, dass eine Leiterplattenberührfläche des Aufnahmegehäuses (114) und eine Leiterplattenberührfläche der Steckelementaufnahme (120) im kontaktelementnahen Zustand (200) zueinander koplanar sind.
Direktsteckvorrichtung (108) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Steckelementaufnahme (120) aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus Kunststoff, gebildet ist.
Verbindungsanordnung (400), aufweisend
eine Leiterplatte (302), die mindestens eine Vorjustierstruktur (306) und mindestens eine Kontaktelementöffnung (304) aufweist;

eine Direktsteckvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die zum direkten Stecken auf die Leiterplatte (302) mittels Verbindens der mindestens einen Vorjustierstruktur (112) des Steckelements (110) mit der mindestens einen korrespondierenden Vorjustierstruktur (306) der Leiterplatte (302) und mittels nachfolgenden Verfahrens der Steckelementaufnahme (120) gegenüber dem Steckelement (110) und gegenüber der Leiterplatte (302) derart von dem kontaktelementfernen Zustand zu dem kontaktelementnahen Zustand ausgebildet ist, dass dadurch die Verriegelungseinrichtung (102) und die Vorjustierstruktur (112) des Steckelements (110) gemeinsam an der Vorjustierstruktur (306) der Leiterplatte (302) verriegelt werden,
wobei die Leiterplatte (302) zumindest im Bereich der mindestens einen Kontaktelementöffnung (304) und/oder zumindest im Bereich der mindestens einen Vorjustierstruktur (306) der Leiterplatte (302) insbesondere sockelfrei ist.
Verfahren zum direkten Stecken einer Direktsteckvorrichtung (108) auf eine Leiterplatte (302), wobei das Verfahren aufweist:
Bereitstellen eines Steckelements (110), das ein Aufnahmegehäuse (114) und mindestens ein daran aufgenommenes steckbares, insbesondere federartiges, Kontaktelement (106) aufweist;

zumindest teilweises Aufnehmen des Steckelements (110) durch eine Steckelementaufnahme (120), die eine Verriegelungseinrichtung (102) aufweist und relativ zu dem Steckelement (110) zwischen einem kontaktelementfernen Zustand (104) und einem kontaktelementnahen Zustand (200) verfahrbar ist;

Aufsetzen des Steckelements (110) auf die Leiterplatte (302), wodurch mindestens eine leiterplattenseitige Vorjustierstruktur (112) des Steckelements (110) mit mindestens einer korrespondierenden Vorjustierstruktur (306) der Leiterplatte (302) derart verbunden wird, dass durch das Verbinden das mindestens eine Kontaktelement (106) zu mindestens einer korrespondierend ausgebildeten Kontaktelementöffnung (304) der Leiterplatte (302) ausgerichtet wird; gekennzeichnet durch ein

Verfahren der Steckelementaufnahme (120) gegenüber dem auf die Leiterplatte (302) vorjustiert aufgesetzten Steckelement (110) von dem kontaktelementfernen Zustand (104) zu dem kontaktelementnahen Zustand (200) derart, dass dadurch die Verriegelungseinrichtung (102) und die Vorjustierstruktur (112) des Steckelements (110) gemeinsam an der Vorjustierstruktur (306) der Leiterplatte (302) verriegelt werden.