EP3103159A1 - Stecker, maschinenelement und verfahren zur kontaktierung von kontaktpads eines maschinenelements - Google Patents

Stecker, maschinenelement und verfahren zur kontaktierung von kontaktpads eines maschinenelements

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EP3103159A1
EP3103159A1 EP14828445.8A EP14828445A EP3103159A1 EP 3103159 A1 EP3103159 A1 EP 3103159A1 EP 14828445 A EP14828445 A EP 14828445A EP 3103159 A1 EP3103159 A1 EP 3103159A1
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EP
European Patent Office
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plug
machine element
contact pads
contacts
contact
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Application number
EP14828445.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Heim
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP3103159A1 publication Critical patent/EP3103159A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R4/38—Clamped connections, spring connections utilising a clamping member acted on by screw or nut
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/48—Clamped connections, spring connections utilising a spring, clip, or other resilient member

Definitions

  • the present invention relates to a plug for contacting at least one electrical element of a machine element.
  • the machine element has a plurality of contact pads of the at least one electrical see-formed element, via which the at least one electrical element can be electrically contacted with the plug.
  • the invention relates to a machine element with at least one electrical element which has formed a plurality of contact pads.
  • the invention relates to a method for contacting contact pads of a machine element.
  • the contacting of the contact pads of the machine element is performed with each associated contacts of a plug.
  • the invention has for its object to provide a connector for contacting at least one electrical element of a machine element, with which it is possible to produce a simple, safe and working electrical connection to the contact pads of the machine element.
  • a further object of the invention is to design a machine element having at least one electrical element which has a plurality of contact pads in such a way that the electrical contacting of the contact pads of the machine element can be produced in a simple, cost-effective and reliable manner.
  • This object is achieved by a machine element comprising the features of claim 8.
  • Another object of the present invention is to provide a method for contacting contact pads of a machine element with respectively associated contacts of a plug, which is easy to perform and which allows a secure and accurate contacting of the individual contact pads through the individual contacts of the plug.
  • the invention has the advantage that in the production of the electrical contacts between the contacts of the plug and the contact pads on the machine element only a one-time positioning of the plug is required.
  • the plug and the machine element are designed such that only a single way of positioning the plug with respect to the Machine element consists.
  • a secure electrical connection between the contact pads of the machine element and the contacts of the plug is made.
  • the user can therefore be sure that the correct contacting of the contact pads and the contacts takes place in the plug connected to the machine element.
  • Another advantage of the invention is that a release of the connection between the plug and machine element and a renewed contact is possible. This is desirable and necessary for a repair case, as this can significantly reduce the cost of a repair case.
  • the present invention offers the advantage that cost-intensive, precise work steps do not take place on the individual machine elements.
  • the precise contacting of the contact pads of the machine element and the contacts of the connector is achieved by using standardized connectors, thereby enabling the exact contact of the contact pads or the contacts.
  • a contacting of at least one electrical element of a machine element wherein the machine element has a plurality of contact pads of the at least one electrical element.
  • the plug itself has several contacts that must be connected to one of the plurality of contact pads of the machine element.
  • At least one contact element is provided for producing the electrical contact. With the contacting element, it is thus possible to produce a permanent, electrically conductive connection between the contacts of the plug and the contact pads of the machine element.
  • the at least one electrical element may, for. B. in the form of glued-on flexible strip conductors, glued or caulked or riveted circuit carriers or functional layer systems.
  • the plug has formed at least one positioning.
  • a circuit carrier is provided, which carries the contacts.
  • the circuit carrier can, for. B. be a board or a flex board.
  • an electrically conductive agent is introduced between the contact pads of the machine element and the contacts of the plug.
  • the electrically conductive means is an electrically conductive adhesive tape or a conductive adhesive which is introduced between the contact pads of the machine element and the contacts of the plug.
  • an electrically conductive adhesive tape can be introduced between the contact pads of the machine element and the contacts of the plug as an electrically conductive means only in the Z direction. This has the advantage that no electrically conductive agent must be applied to the individual contacts of the machine element or the individual contacts of the plug.
  • the electrically conductive means which establishes the electrical contact between the contact pads of the machine element and the contacts of the plug, a spring-loaded contact.
  • the electrically conductive means is a ball which is spring-loaded.
  • each individual contact of the plug or each individual contact pad of the machine element is assigned in each case a ball which is spring-loaded for itself.
  • a single elastic element may be provided.
  • a single elastic element which may be formed as a spring element, is recommended in the embodiments in which an electrically conductive adhesive tape or an electrical conductive adhesive is introduced between the contact pads of the machine element and the contacts of the plug.
  • the electrically conductive means is a ball
  • each of the balls is associated with an elastic element which presses the ball against the contact pad of the machine element and so makes the electrically conductive connection to the respective contact of the plug.
  • the elastic element is a spring, so that the contact pressure of the balls on the individual contact pads of the machine element can be structurally adjusted so that the contact pads of the at least one electrical element are reliably contacted without the electrical element is damaged.
  • One advantage of contacting elements which are prestressed by means of a spring, such as balls, is that, regardless of external and internal influences, an electrically conducting connection is ensured.
  • the spring contacts have the further advantage that they can compensate for unevenness or deviating from a flat surface contours. Furthermore, it is ensured by the spring load that the electrical conductivity of the contact point over life and environmental influences, such as temperature or vibration, is only very slightly or hardly affected.
  • a sealing element is provided, which is introduced between the plug and the machine element.
  • the sealing element encloses a portion of the contacts of the plug and a portion of the contact pads of the machine element, thereby sealing against environmental influences is achieved.
  • the sealing element may be an O-ring, which is clamped between the plug and the machine element accordingly.
  • the circumferential seal may be molded onto the leads leading out of the plug (such as the flex board).
  • the sealing element can be effected by means of a mechanical and sealing bonding between the plug and the machine element.
  • the machine element according to the invention has at least one electrical element which has formed a plurality of contact pads.
  • the contact pads are arranged in a mounting region for the plug on the machine element.
  • the mounting area is designed such that it interacts with a positioning element on the plug.
  • the interaction between the mounting area of the machine element and the positioning element of the plug is to be understood according to the key-lock principle.
  • a sealing element is provided, which encloses the region of the contacts of the plug and the region of the contact pads of the machine element and thus protects the whole unit against environmental influences, so that no damage to the electrically conductive connection between the contact pads of the machine element and the contacts of the plug takes place.
  • a method for contacting contact pads of a machine element with respectively associated contacts of a plug is presented. First, a mounting area is provided for the exact positioning of the plug on the machine element. The plug and the mounting region of the machine element cooperate such that each contact of the plug is electrically connected to a corresponding associated contact pad of the machine element.
  • the formation of a circumferential seal around the mounting area carrying the plurality of contact pads occurs when the plug is connected to the machine element.
  • at least one positioning element is provided on the plug. This has the advantage that complex Justage- or positioning can be avoided to provide safe and accurate electrical contact.
  • the plug itself is provided with a hold-down, which can be made robust and has the contacts of the plug to the contact pads of the at least one electrical element of the machine element.
  • the hold-down z. B. by means of one or more screws on the machine nenelement be secured so that a certain contact pressure is adjusted via the tightening torque of the screws.
  • a contact force acts on the adhesive tape or the conductive adhesive or the individual balls, which produce the electrically conductive contact between the contact pads of the machine element and the contacts of the plug.
  • the robustness and temperature resistance of the electrical contact between the contact pads of the machine element and the contacts of the plug is made.
  • the contact pressure can be achieved by the design of the distances between the mounting and contact surfaces with mechanical overlap or bias.
  • the spring element can be provided as a single spring element, or the spring element can be assigned according to an embodiment of the invention each a single ball, which then makes the contact between the contact pads of the machine element and the contacts of the plug.
  • connection techniques such. B. rivets, expansion dowels, press in a corresponding recess or hole or imagine the mounting area of the machine element.
  • these joining techniques are to be selected, which can be solved again for repair purposes.
  • the plug can be easily sealed well in a simple manner.
  • the plug can be manufactured as a standardizable component in large numbers and thus cost to be mounted on individually different machine elements with electrical elements. The cost-intensive bonding to individually varying machine elements is thus reduced to the unique positioning of a standardized connector. It is also advantageous if, in case of repair, the plug can be removed and positioned again.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of the connection of the plug and
  • Fig. 2 is a schematic representation of the connection between the plug and
  • Fig. 3 is a schematic representation of an embodiment of the invention in which the plug is glued to the machine element
  • Fig. 4 is a schematic representation of another embodiment of the
  • Fig. 5 is another schematic view of an embodiment of the invention in which a single elastic element is provided, with which the contacts of the plug are mechanically biased against the contact pads of the machine element;
  • Fig. 6 is a schematic view of another embodiment of the invention, wherein for each contact pad on the machine element, a single electrically conductive element is provided, which is mechanically biased against the contact pads of the machine element;
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the embodiment shown in FIG. 6, in which a spacing element is provided with which the pressure force can be adjusted accordingly;
  • FIG. 8 shows a schematic view of a further embodiment according to the illustration shown in FIG. 7, in which the hold-down device of the plug is glued to the machine element;
  • 9A is a schematic plan view of the mounting area for the plug on the machine element.
  • 9B is a schematic plan view of a plug for illustrating a
  • Figure 1 shows an embodiment of the present invention in which a plug 1 is connected to a machine element 2.
  • the plug 1 has a hold-down 3, which is connected via at least one screw 5 to the machine element 2.
  • the plug 1 comprises a circuit carrier 12 which carries the contacts 6 of the plug 1.
  • the contacts 6 of the plug 1 must be electrically connected to the contact pads 4 of the machine element 2.
  • a sealing element 20 is introduced between the hold-down 3 of the plug 1 and the machine element 2.
  • the sealing element 20 surrounds the region 21 of the contacts of the plug and the region 22 of the contact pads on the machine element 2.
  • the sealing element 20 is an O-ring.
  • the contact pressure of the contacts 6 of the plug 1 can be adjusted to the contact pads 4 of the machine element 2 and to the sealing element 20.
  • the screws 5 are tightened with a corresponding torque wrench in order to achieve a secure and effective sealing of the area 21 of the contacts 6 of the plug 1 and the area 22 of the contact pads 4 of the machine element 2.
  • the hold-down device 3 comprises at least one spacer element 7.
  • the tightening force of the screws 5 is thus limited by the spacer element 7, so that the sealing element 20 or contacts 6 of FIG Plug 1 and the contact pads 4 of the machine element 2 prevails a defined pressure force in the Z direction Z.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the connection of plug 1 and machine element 2.
  • the hold-down device 3 of the plug 1 is connected to the machine element 2 via a bond 10.
  • the bond 10 thus represents the sealing element 20, which encloses the region 21 of the contacts 6 of the plug 1 and the region 22 of the contact pads 4 of the machine element 2 and thus seals against external environmental influences.
  • the bond 10 is a mechanical and sealing bond.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the present invention, wherein the embodiment shown here differs from that in FIG. 3 in that, between the contacts 6 of the plug 1 and the contact pads 4 of the machine element 2, the electrically conductive means 14 is shown as one in FIG. Direction Z conductive adhesive tape 25 is formed.
  • This has the advantage that the adhesive tape 25 conducting in the Z direction Z can be applied over all the contact pads 4 of the machine element 2 or all the contacts 6 of the plug 1.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the present invention, which differs from the embodiment shown in FIG. 3 in that a single elastic element 16 is inserted between the plug 1 or the hold-down device 3 and the circuit carrier 12.
  • the single elastic element 16 may be formed as a spring element.
  • the single elastic element 16 generates a predefined contact pressure of the contacts 6 of the plug 1 on the contact pads 4 of the machine element 2.
  • the contact pressure of the single elastic element 16 causes the contact pressure of the contacts 6 of the plug 1 with the electrically conductive means 14 the contacts 4 of the machine element 2 transmitted.
  • Figure 6 shows an embodiment of the present invention which is similar to the embodiment shown in Figure 1.
  • the contacting elements 8, which establish the electrically conductive contact between the contact pads 4 of the machine element 2 and the contacts 6 of the plug 1 are formed as balls.
  • each of the balls is biased by an elastic element 18.
  • the elastic member 18 may, for. Example, be a spring that presses the ball of each contact 6 of the plug 1 against a corresponding contact pad 4 of the machine element 2. It is obvious to a person skilled in the art that the contacting element is not limited to balls alone.
  • the hold-down 3 of the plug 1 is provided with at least one spacer element 7.
  • a sealing element 20 which is formed as an O-ring, is also provided in the illustrations in FIGS. 6 and 7.
  • the sealing element 20 surrounds the region 21 of the contacts 6 of the plug 1 and the region 22 of the contact pads 4 of the machine element. 2
  • the contacting of the contacts 6 of the plug 1 and the contact pads 4 of the machine element 2 takes place in an analogous manner, as has already been described in FIGS. 6 and 7.
  • the difference in this embodiment is that the hold-down 3 of the plug 1 is connected to the machine element 2 by a bond 10.
  • the bond 10 constitutes a mechanical and sealing bond, which likewise encloses the region 21 of the contacts of the plug 1 and the region 22 of the contact pads 4 of the machine element 2 and thus seals against the environment.
  • FIG. 9A shows a plan view of a mounting region 26 for a plug 1, which is formed on the machine element 2.
  • the mounting region 26 encloses the contact pads 4 of the mounting element 2.
  • the mounting region 26 may also be associated with at least one threaded pin or threaded bore 27, which additionally provides a functional assembly of the plug 1 with the machine element 2.
  • FIG. 9B shows a positioning element 28 of the plug 1 which is shaped complementarily to the mounting region 26.
  • Two or more positioning elements may, for example, be arranged asymmetrically on the plug 1, so that accidental incorrect positioning of the plug 1 with respect to the mounting region 26 of the mounting element 2 is avoided.
  • a bore 29 can be formed on the positioning element 28, which can receive the thread pin or a screw 5, in addition to the Plug 1 via the hold-down 3 with the machine element 2 to be clamped

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Abstract

Es ist ein Stecker (1) zur Kontaktierung von mindestens einem elektrischen Element eines Maschinenelements (2), ein Maschinenelement (2) mit mindestens einem elektrischen Element, das mehrere Kontaktpads (4) aufweist und ein Verfahren zur Kontaktierung von Kontaktpads (4) eines Maschinenelements (2) mit jeweils zugeordneten Kontakten (6) eines Steckers (1) offenbart. Die Kontakte (6) des Steckers (1) werden mit entsprechenden Kontaktpads (4) des Maschinenelements (2) verbunden. Mittels mindestens einem Kontaktierelement (8) ist eine dauerhaft elektrisch leitendende Verbindung zwischen den Kontakten (6) des Steckers (1) und den Kontaktpads (4) des Maschinenelements (2) hergestellt.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Stecker, Maschinenelement und Verfahren zur Kontaktierung von Kontaktpads eines Maschinenelements
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stecker zur Kontaktierung von mindestens einem elektrischen Element eines Maschinenelements. Im Besonderen hat das Maschinenelement mehrere Kontaktpads des mindestens einen elektri- sehen Elements ausgebildet, über die das mindestens eine elektrische Element mit dem Stecker elektrisch kontaktiert werden kann.
Ferner betrifft die Erfindung ein Maschinenelement mit mindestens einem elektrischen Element, das mehrere Kontaktpads ausgebildet hat.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kontaktierung von Kontaktpads eines Maschinenelements. Die Kontaktierung der Kontaktpads des Maschinenelements wird mit jeweils zugeordneten Kontakten eines Steckers ausgeführt.
Hintergrund der Erfindung
Bisher wird die elektrische Kontaktierung von den elektrischen Elementen, wie z.B. aufgeklebte flexible Leiterbahnen, aufgeklebte oder verstemmte oder vernietete Schaltungsträger oder funktionelle Schichtsysteme, etc., eines Maschinenelements mittels Bond-Verbindungen durchgeführt. Diese Bond- Verbindungen sind mechanisch wenig robust. An großen Maschinenelementen ist es aufwendig, bis nahezu unmöglich, Bond-Verbindungen herzustellen, da große Maschinenelemente nicht in die Bond-Anlagen eingebracht werden können. Individuell aufgebrachte Bond-Verbindungen sind aufwendig und kostenintensiv herzustellen. Ferner besteht bei Bond-Verbindungen die Problematik, dass diese nicht einfach wieder gelöst und erneut verbunden werden können. Dies ist für Servicezwecke besonders nachteilig. Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stecker zur Kontaktierung von mindestens einem elektrischen Element eines Maschinenelements zu schaffen, mit denen es möglich ist, eine einfache, sichere und funktionierende elektrische Verbindung zu den Kontaktpads des Maschinenelements herzustellen.
Diese Aufgabe wird durch einen Stecker zur Kontaktierung von mindestens einem elektrischen Element eines Maschinenelements gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Maschinenelement mit mindestens einem elektrischen Element, das mehrere Kontaktpads aufweist, derart auszugestalten, dass auf einfache, kostengünstige und sichere Weise die elektrische Kontaktierung der Kontaktpads des Maschinenelements hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Maschinenelement gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 8 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist, ein Verfahren zur Kontaktierung von Kontaktpads eines Maschinenelements mit jeweils zugeordneten Kontakten eines Steckers anzugeben, das einfach durchzuführen ist und das eine sichere und genaue Kontaktierung der einzelnen Kontaktpads durch die einzelnen Kontakte des Steckers ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 10 umfasst.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass bei der Herstellung der elektrischen Kon- takte zwischen den Kontakten des Steckers und den Kontaktpads auf dem Maschinenelement nur eine einmalige Positionierung des Steckers erforderlich ist. Hierzu sind der Stecker und das Maschinenelement derart ausgebildet, dass nur eine einzige Möglichkeit der Positionierung des Steckers in Bezug auf das Maschinenelement besteht. Dadurch ist eine sichere elektrische Verbindung zwischen den Kontaktpads des Maschinenelements und den Kontakten des Steckers hergestellt. Der Benutzer kann also sicher sein, dass bei dem mit dem Maschinenelement verbundenen Stecker die richtige Kontaktierung der Kontaktpads und der Kontakte erfolgt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass ein Lösen der Verbindung zwischen Stecker und Maschinenelement und ein erneutes Kontaktieren möglich ist. Dies ist für einen Reparaturfall erwünscht und notwendig, da dadurch auch die Kosten für einen Reparaturfall erheblich gesenkt werden können. Ebenso bietet die gegenwärtige Erfindung den Vorteil, dass kostenintensive präzise Arbeitsschritte nicht an den individuellen Maschinenelementen erfolgen. Wie bereits oben erwähnt, wird die präzise Kontaktierung der Kontaktpads des Maschinenelements und der Kontakte des Steckers dadurch erreicht, dass standardisierte Stecker verwendet werden, so dass dadurch die exakte Kontak- tierung der Kontaktpads bzw. der Kontakte ermöglicht wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Stecker ist eine Kontaktierung von mindestens einem elektrischen Element eines Maschinenelements möglich, wobei das Maschinenelement mehrere Kontaktpads des mindestens einen elektrischen Elements aufweist. Der Stecker selbst besitzt mehrere Kontakte, die mit je einem der mehreren Kontaktpads des Maschinenelements verbunden werden müssen. Zur Herstellung des elektrischen Kontakts ist mindestens ein Kontaktierelement vorgesehen. Mit dem Kontaktierelement ist es also möglich, eine dauerhafte, elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontakten des Steckers und den Kontaktpads des Maschinenelements herzustellen. Das mindestens eine elektrische Element kann z. B. in Form von aufgeklebten flexiblen Leiterbahnen, aufgeklebten oder verstemmten oder vernieteten Schaltungsträgern oder funktionellen Schichtsystemen ausgestaltet sein. Die vorstehende Aufzählung soll jedoch nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Einem Fachmann ist bekannt, wie ein elektrisches Element auszuge- stalten ist, damit es bei einem Maschinenelement eingesetzt werden kann. Damit eine genaue und sichere Kontaktierung der Kontaktpads des Maschinenelements und der Kontakte des Steckers durchgeführt werden kann, hat der Stecker mindestens ein Positionierelement ausgebildet. Im Stecker ist ein Schaltungsträger vorgesehen, der die Kontakte trägt. Der Schaltungsträger kann z. B. eine Platine oder ein Flex-Board sein.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Stecker ist zwischen den Kontaktpads des Maschinenelements und den Kontakten des Steckers ein elektrisch leitendes Mittel eingebracht. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das elektrisch leitende Mittel ein elektrisch leitendes Klebeband oder ein Leitkleber, der zwischen den Kontaktpads des Maschinenelements und den Kontakten des Steckers eingebracht ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann zwischen den Kontaktpads des Maschinenelements und den Kontakten des Steckers als elektrisch leitendes Mittel ein nur in Z-Richtung elektrisch leitendes Klebeband eingebracht werden. Dies hat den Vorteil, dass auf die einzelnen Kontakte des Maschinenelements oder die einzelnen Kontakte des Steckers kein elektrisch leitendes Mittel aufgebracht werden muss. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das elektrisch leitende Mittel, das den elektrischen Kontakt zwischen den Kontaktpads des Maschinenelements und den Kontakten des Steckers herstellt, ein federbelasteter Kontakt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das elektrisch leitende Mittel eine Kugel, die federbelastet ist. Hierbei ist jedem einzelnen Kontakt des Steckers bzw. jedem einzelnen Kontaktpad des Maschinenelements jeweils eine Kugel zugeordnet, die für sich federbelastet ist.
Zur Einstellung des Anpressdrucks der Kontakte des Steckers in Bezug auf die Kontaktpads des Maschinenelements kann ein einziges elastisches Element vorgesehen sein. Ein einziges elastisches Element, welches als Federelement ausgebildet sein kann, empfiehlt sich bei den Ausführungsformen, bei denen ein elektrisch leitendes Klebeband oder ein elektrischer Leitkleber zwischen den Kontaktpads des Maschinenelements und den Kontakten des Steckers eingebracht ist. Bei der Ausführungsform des Steckers, bei dem das elektrisch leitende Mittel eine Kugel ist, ist jeder der Kugeln ein elastisches Element zugeordnet, das die Kugel gegen das Kontaktpad des Maschinenelements drückt und so die elektrisch leitende Verbindung zu dem jeweiligen Kontakt des Steckers herstellt. Auch hier ist das elastische Element eine Feder, so dass die Anpresskraft der Kugeln auf die einzelnen Kontaktpads des Maschinenelements konstruktiv so eingestellt werden kann, dass die Kontaktpads des mindestens einen elektrischen Elements zuverlässig kontaktiert werden, ohne dass das elektrische Element dabei beschädigt wird. Ein Vorteil der mittels einer Feder vorgespannter Kontaktierelemente, wie z.B. Kugeln, ist, dass ungeächtet äußerer und innerer Einflüße eine elektrische leitende Verbindung sicher gestellt ist. Die Federkontakte haben weiterhin den Vorteil, dass sie Unebenheiten oder von einer ebenen Fläche abweichende Konturen ausgleichen können. Weiterhin wird durch die Federbelastung si- chergestellt, dass die elektrische Leitfähigkeit der Kontaktstelle über Lebensdauer und Umwelteinflüsse, wie z.B. Temperatur oder Vibrationen, nur sehr gering oder kaum beeinflusst wird.
Ferner ist ein Dichtelement vorgesehen, das zwischen dem Stecker und dem Maschinenelement eingebracht ist. Das Dichtelement umschließt dabei einen Bereich der Kontakte des Steckers und einen Bereich der Kontaktpads des Maschinenelements, so dass dadurch eine Abdichtung gegen Umwelteinflüsse erreicht wird. Gemäß einer Ausführungsform kann das Dichtelement ein O-Ring sein, der entsprechend zwischen dem Stecker und dem Maschinenelement eingespannt ist. Die umlaufende Dichtung kann an den aus dem Stecker herausführenden Leitungen (wie z. B. dem Flex-Board) angespritzt sein.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das Dichtelement mittels einer mechanischen und dichtenden Verklebung zwischen dem Stecker und dem Maschinenelement erfolgen. Für Reparaturzwecke ist es von Vorteil, dass die mechanische und dichtende Klebung wieder lösbar ist. Das erfindungsgemäße Maschinenelement hat mindestens ein elektrisches Element, das mehrere Kontaktpads ausgebildet hat. Um eine elektrische Kon- taktierung der Kontaktpads des Maschinenelements mit den Kontakten eines Steckers herzustellen, sind die Kontaktpads in einem Montagebereich für den Stecker auf dem Maschinenelement angeordnet. Der Montagebereich ist dabei derart ausgebildet, dass dieser mit einem Positionierelement am Stecker zusammenwirkt. Die Zusammenwirkung zwischen Montagebereich des Maschinenelements und dem Positionierelement des Steckers ist gemäß dem Schlüs- sel-Schloss-Prinzip zu verstehen. Der Vorteil der besonderen Ausgestaltung des Montagebereichs auf dem Maschinenelement und dem Positionierelement des Steckers erlaubt eine einfache und eine dauerhaft elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontakten des Steckers und den zugeordneten Kontaktpads des Maschinenelements.
Zwischen dem Stecker und dem Maschinenelement ist ein Dichtelement vorge- sehen, das den Bereich der Kontakte des Steckers und den Bereich der Kontaktpads des Maschinenelements umschließt und so die ganze Einheit gegenüber Umwelteinflüsse schützt, damit keine Beschädigung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Kontaktpads des Maschinenelements und den Kontakten des Steckers erfolgt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Kontaktierung von Kontaktpads eines Maschinenelements mit jeweils zugeordneten Kontakten eines Steckers vorgestellt. Zunächst wird für die genaue Positionierung des Steckers am Maschinenelement ein Montagebereich zur Verfügung gestellt. Der Stecker und der Montagebereich des Maschinenelements wirken derart zusammen, dass jeder Kontakt des Steckers mit einem entsprechenden zugeordneten Kontaktpad des Maschinenelements elektrisch leitend verbunden wird. Letztendlich erfolgt das Ausbilden einer umlaufenden Dichtung um den Montagebereich, der die mehreren Kontaktpads trägt, wenn der Stecker mit dem Maschinenelement verbunden ist. Um die Positionierung des Steckers in Bezug auf das Maschinenelement zu erleichtern und eine sichere und exakt zugeordnete Kontaktierung von den Kontaktpads des Maschinenelements mit den jeweils zugeordneten Kontakten des Steckers zu erzielen, wird mindestens ein Positionierelement am Stecker zur Verfügung gestellt. Dies hat den Vorteil, dass aufwendige Justage- bzw. Positionierarbeiten vermieden werden können, um die sichere und genaue elektrische Kontaktierung bereitzustellen.
Der Stecker selbst ist mit einem Niederhalter versehen, der robust ausgeführt werden kann und der die Kontakte des Steckers zu den Kontaktpads des mindestens einen elektrischen Elements des Maschinenelements besitzt. Der Niederhalter kann z. B. mittels einer oder mehrerer Schrauben derart am Maschi- nenelement befestigt werden, dass über das Anzugmoment der Schrauben ein bestimmter Anpressdruck eingestellt wird. Somit wirkt eine Anpresskraft auf das Klebeband oder den Leitkleber oder die einzelnen Kugeln, die den elektrisch leitenden Kontakt zwischen den Kontaktpads des Maschinenelements und den Kontakten des Steckers herstellen. Hierdurch wird die Robustheit und die Temperaturfestigkeit der elektrischen Kontaktierung zwischen den Kontaktpads des Maschinenelements und den Kontakten des Steckers hergestellt. Alternativ kann der Anpressdruck durch die Auslegung der Abstände zwischen den Montage- und Kontaktflächen mit mechanischer Überdeckung oder Vorspannung erreicht werden. Wie bereits erwähnt, kann zur Einstellung eines bestimmten Anpressdrucks z. B. auch ein Federelement genutzt werden. Dabei kann das Federelement als einzelnes Federelement vorgesehen sein, oder das Federelement kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung jeweils einer einzelnen Kugel zugeordnet werden, die dann die Kontaktierung zwischen den Kontaktpads des Maschinenelements und den Kontakten des Steckers herstellt. Als Alternative zur Befestigung des Niederhalters des Steckers am Maschinenelement mittels der Schrauben, kann man sich auch ein Ankleben des Niederhalters am Maschinenelement vorstellen. Ebenso sind weitere Verbindungstechniken, wie z. B. Nieten, Spreizdübeln, Einpressen in eine entsprechende Vertiefung oder Bohrung bzw. den Montagebereich des Maschinenelements vorzustellen. Bevorzugt sind jedoch diese Verbindungstechniken zu wählen, die für Reparaturzwecke wieder gelöst werden können. Gemäß der Erfindung kann der Stecker auf einfache Weise gut abgedichtet werden. Der Stecker kann als standardisierbares Bauteil in großen Stückzahlen und somit kostengünstig hergestellt werden, um auf individuell unterschiedliche Maschinenelemente mit elektrischen Elementen angebracht zu werden. Das kostenintensive Bonden auf individuell variierende Maschinenelemente wird somit auf das einmalige Positionieren eines standardisierten Steckers reduziert. Ebenso ist es von Vorteil, wenn im Reparaturfall der Stecker abgenommen und wieder erneut positioniert werden kann.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht der Verbindung von Stecker und
Maschinenelement, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Verbindung zwischen Stecker und
Maschinenelement, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, bei der der Stecker mit dem Maschinenelement verklebt ist;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung, bei der zwischen den Kontakten des Steckers und den Kontaktpads des Maschinenelements ein einziges leitendes Klebeband eingebracht ist.;
Fig. 5 eine weitere schematische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung, bei der ein einziges elastisches Element vorgesehen ist, mit dem die Kontakte des Steckers gegenüber den Kontaktpads des Maschinenelements mechanisch vorgespannt werden; Fig. 6 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der für jedes Kontaktpad auf dem Maschinenelement ein einziges elektrisch leitendes Element vorgesehen ist, das mechanisch gegenüber den Kontaktpads des Maschinenelements vorgespannt ist;
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform, bei der ein Abstandselement vorgesehen ist, mit dem die An- druckkraft entsprechend eingestellt werden kann;
Fig. 8 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß der in Fig. 7 gezeigten Darstellung, bei der der Niederhalter des Steckers mit dem Maschinenelement verklebt ist;
Fig. 9A eine schematische Draufsicht auf den Montagebereich für den Stecker am Maschinenelement; und
Fig. 9B eine schematische Draufsicht auf einen Stecker zur Darstellung eines
Positionierelements des Steckers, das mit dem in Fig. 9A dargestellten Montagebereich zusammenwirkt.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Verbindung zwischen Maschinenelement und Stecker ausgeführt werden kann. Die dargestellten Ausführungsbeispiele sollen nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung, bei der ein Stecker 1 mit einem Maschinenelement 2 verbunden ist. Der Stecker 1 besitzt einen Niederhalter 3, der über mindestens eine Schraube 5 mit dem Maschinenelement 2 verbunden ist. Der Stecker 1 umfasst einen Schaltungsträger 12, der die Kontakte 6 des Steckers 1 trägt. Die Kontakte 6 des Steckers 1 müssen elektrisch leitend mit den Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2 verbunden werden. Hierzu ist in dieser Ausführungsform zwischen den Kontakten 6 des Steckers 1 und den Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2 jeweils ein elektrisch leitendes Klebeband oder ein Leitkleber als ein Kontaktierelement 8 eingebracht. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist ein Dichtelement 20 zwischen dem Niederhalter 3 des Steckers 1 und dem Maschinenelement 2 ein- gebracht. Das Dichtelement 20 umgibt den Bereich 21 der Kontakte des Steckers und den Bereich 22 der Kontaktpads auf dem Maschinenelement 2. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist das Dichtelement 20 ein O-Ring. Mittels der Schrauben 5 kann der Anpressdruck der Kontakte 6 des Steckers 1 auf die Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2 und auf das Dichtelement 20 einge- stellt werden. Hierzu werden die Schrauben 5 mit einem entsprechenden Drehmomentschlüssel angezogen, um eine sichere und wirkungsvolle Abdichtung des Bereichs 21 der Kontakte 6 des Steckers 1 und des Bereichs 22 der Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2 zu erzielen.
Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform der Verbindung von Stecker 1 und Maschinenelement 2 umfasst der Niederhalter 3 mindestens ein Abstandselement 7. Mit dem Abstandselement 7 wird somit die Anzugkraft der Schrauben 5 begrenzt, so dass auf das Dichtelement 20 bzw. auf die Kontakte 6 des Steckers 1 und die Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2 eine definierte Andruckkraft in Z-Richtung Z vorherrscht. Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Verbindung von Stecker 1 und Maschinenelement 2. Der Niederhalter 3 des Steckers 1 ist mit dem Maschinenelement 2 über eine Verklebung 10 verbunden. Die Verklebung 10 stellt somit das Dichtelement 20 dar, das den Bereich 21 der Kontakte 6 des Steckers 1 und den Bereich 22 der Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2 um- schließt und somit gegen äußere Umwelteinflüsse abdichtet. Die Verklebung 10 ist eine mechanische und dichtende Klebung.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung, wobei sich die hier dargestellte Ausführungsform von der in Fig. 3 dadurch unterscheidet, dass zwischen den Kontakten 6 des Steckers 1 und den Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2 das elektrisch leitende Mittel 14 als ein in Z- Richtung Z leitendes Klebeband 25 ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass das in Z-Richtung Z leitende Klebeband 25 über alle Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2 oder alle Kontakte 6 des Steckers 1 aufgebracht werden kann.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung, die sich von der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass zwischen dem Stecker 1 bzw. dem Niederhalter 3 und dem Schaltungsträger 12 ein einziges elastisches Element 16 eingebracht ist. Das einzige elastische Element 16 kann als ein Federelement ausgebildet sein. Das einzige elastische Element 16 erzeugt einen vordefinierten Anpressdruck der Kontakte 6 des Ste- ckers 1 auf die Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2. Durch den Anpressdruck des einzigen elastischen Elements 16 wird mit dem elektrisch leitenden Mittel 14 die Andruckkraft von den Kontakten 6 des Steckers 1 auf die Kontakte 4 des Maschinenelements 2 übertragen.
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung, die mit der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ähnlich ist. Der einzige Unterschied zwischen der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform und der in Fig. 1 ist, dass die Kontaktierelemente 8, die den elektrisch leitenden Kontakt zwischen den Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2 und den Kontakten 6 des Steckers 1 herstellen, als Kugeln ausgebildet sind. Dabei ist jede der Kugeln mit einem elastischen Element 18 vorgespannt. Das elastische Element 18 kann z. B. eine Feder sein, die die Kugel eines jeden Kontakts 6 des Steckers 1 gegen ein entsprechendes Kontaktpad 4 des Maschinenelements 2 drückt. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass das Kontaktierelement nicht auf Kugeln alleine beschränkt ist. In der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist der Niederhalter 3 des Steckers 1 mit mindestens einem Abstandselement 7 versehen. Durch das Abstandselement 7 kann somit die durch die Schrauben 5 bewirkte Anzugskraft begrenzt werden. Wie in den Darstellungen von Fig. 1 und Fig. 2 ist auch bei den Darstellungen in Fig. 6 und Fig. 7 ein Dichtelement 20 vorgesehen, das als O-Ring ausgebildet ist. Das Dichtelement 20 umgibt den Bereich 21 der Kontakte 6 des Steckers 1 und den Bereich 22 der Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2. Somit wird eine Abdichtung der elektrischen Kontakte in Bezug auf die Außenwelt bzw. Umgebung erreicht.
Bei dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Kontaktierung der Kontakte 6 des Steckers 1 und der Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2 in analoger Weise, wie dies bereits in den Fig. 6 und Fig. 7 beschrieben worden ist. Der Unterschied bei dieser Ausführungsform ist, dass der Niederhalter 3 des Steckers 1 mit dem Maschinenelement 2 durch eine Verklebung 10 verbunden ist. Wie bereits in den anderen Ausführungsformen beschrieben, stellt die Verklebung 10 eine mechanische und dichtende Klebung dar, die ebenfalls den Bereich 21 der Kontakte des Steckers 1 und den Bereich 22 der Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2 umschließt und somit gegenüber der Umgebung abdichtet.
Fig. 9A zeigt eine Draufsicht auf einen Montagebereich 26 für einen Stecker 1 , der am Maschinenelement 2 ausgebildet ist. Der Montagebereich 26 um- schließt die Kontaktpads 4 des Montageelements 2. Dem Montagebereich 26 kann ferner noch mindestens ein Gewindepin oder eine Gewindebohrung 27 zugeordnet sein, die zusätzlich für eine funktionsgerechte Montage des Steckers 1 mit dem Maschinenelement 2 sorgt. In Fig. 9B ist ein zum Montagebereich 26 komplementär ausgeformtes Positionierelement 28 des Steckers 1 dargestellt. Mit dem mindestens einen Positionierelement 28 kann somit eine richtige Montage, bzw. funktionsgerechte Verbindung des Steckers 1 mit dem Maschinenelement 2 hergestellt werden. Zwei oder mehr Positionierelemente können z.B. unsymmetrisch am Stecker 1 angeordnet sein, so dass ein versehentliches fehlerhaftes Positionieren des Steckers 1 in Bezug auf den Monta- gebereich 26 des Montageelements 2 vermieden ist. Parallel dazu, kann ohne zusätzlichen Montage- und Justieraufwand sichergestellt werden, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktpads 4 des Maschinenelements 2 und den Kontakten 6 des Steckers 1 besteht, wenn der Stecker 1 in der Funktionsstellung in Bezug auf das Maschinenelement 2 angeordnet ist. Zusätzlich kann am Positionierelement 28 eine Bohrung 29 ausgeformt sein, die den Gewindepin bzw. eine Schraube 5 aufnehmen kann, um zusätzlich den Stecker 1 über den Niederhalter 3 mit dem Maschinenelement 2 zu verspan-
Bezugszeichenliste
Stecker
Maschinenelement
Niederhalter
Kontaktpad
Schraube
Kontakt
Abstandselement
Kontaktierelement
Verklebung
Schaltungsträger
elektrisch leitendes Mittel
einziges elastisches Element
elastisches Element
Dichtelement
Bereich der Kontakte
Bereich der Kontaktpads
Z-Richtung leitendes Klebeband
Montagebereich
Gewindepin, Gewindebohrung
Positionierelement
Bohrng
Z-Richtung

Claims

Patentansprüche
1 . Stecker (1 ) zur Kontaktierung von mindestens einem elektrischen Element eines Maschinenelements (2), wobei das Maschinenelement (2) mehrere Kontaktpads (4) des elektrischen Elements aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (1 ) mehrere Kontakte (6) besitzt, die mit je einem der mehreren Kontaktpads (4) des Maschinenelements (2) verbindbar sind und dass mindestens ein Kontaktierelement (8) vorgesehen ist, so dass eine dauerhaft elektrisch leitendende Verbindung zwi- sehen den Kontakten (6) des Steckers (1 ) und den Kontaktpads (4) des
Maschinenelements (2) besteht.
2. Stecker (1 ) nach Anspruch 1 , wobei mindestens ein Positionierelement (10) am Stecker ausgebildet ist, so dass eine elektrisch leitende Kontaktierung zwischen den Kontaktpads (4) des Maschinenelements (2) und den Kontakten (6) des Steckers (1 ) bereitgestellt ist.
3. Stecker (1 ) nach den vorangehenden Ansprüchen, wobei ein Schaltungsträger (12) des Steckers (1 ) die Kontakte (6) trägt.
4. Stecker (1 ) nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei zwischen den Kontaktpads (4) des Maschinenelements (2) und den Kontakten (6) des Steckers (1 ) ein elektrisch leitendes Mittel als Kontaktierelement (8) eingebracht ist.
5. Stecker (1 ) nach Anspruch 4, wobei ein einziges elastisches Element (16) auf den Schaltungsträger (12) des Steckers (1 ) wirkt, so dass die Kontakte (6) des Steckers (1 ) gegen die Kontaktpads (4) des Maschinenele- ments (2) drückbar sind.
6. Stecker (1 ) nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei jeder Kontakt (6) des Steckers (1 ) mit einem elastischen Element (18) versehen ist, so dass jeder Kontakt (6) des Steckers (1 ) gegen ein zugeordnetes Kontaktpad (4) des Maschinenelements (2) drückbar ist. Stecker (1 ) nach den vorangehenden Ansprüchen, wobei ein Dichtelement (20) zwischen dem Stecker (1 ) und dem Maschinenelement (2) vorgesehen ist, das einen Bereich (21 ) der Kontakte (6) des Steckers (1 ) und einen Bereich (22) der Kontaktpads (4) des Maschinenelements (2) umschließt.
Maschinenelement (2) mit mindestens einem elektrischen Element das mehrere Kontaktpads (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Kontaktpads (4) in einem Montagebereich (26) für einen Stecker (1 ) angeordnet sind und der Montagebereich (26) derart ausgebildet ist, dass der Montagebereich (26) mit mindestens einem Positionierelement (28) am Stecker (1 ) zusammenwirkt, so dass eine dauerhaft elektrisch leitendende Verbindung zwischen den Kontakten (6) des Steckers (1 ) und den zugeordneten Kontaktpads (4) des Maschinenelements (2) herstellbar ist.
Maschinenelement (2) nach Anspruch 8, wobei ein Dichtelement (20) zwischen dem Stecker (1 ) und dem Maschinenelement (2) vorgesehen ist, das den Bereich (21 ) der Kontakte (6) des Steckers (1 ) und den Bereich (22) der Kontaktpads (4) des Maschinenelements (2) umschließt.
Verfahren zur Kontaktierung von Kontaktpads (4) eines Maschinenelements (2) mit jeweils zugeordneten Kontakten (6) eines Steckers (1 ) gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Bereitstellen mindestens eines Positionierelements (28) am Stecker (1 );
- Bereitstellen eines Montagebereichs (21 ) für den Stecker (1 ) am Maschinenelement (2), wobei der Stecker (1 ) und der Montagebereich (22) am Maschinenelement (2) derart zusammenwirken, dass jeder Kontakt (6) des Steckers (1 ) mit einem entsprechend zugeordneten Kontaktpad (4) des Maschinenelements (2) elektrisch leitend verbunden wird; und
- Ausbilden einer umlaufenden Dichtung (20) um den Montagebereich (22), der die mehreren Kontaktpads (4) trägt, wenn der Stecker (1 ) mit dem Maschinenelement (2) verbunden ist.
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