EP3646411A1 - Steckverbinder und kontaktanordnung - Google Patents

Steckverbinder und kontaktanordnung

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EP3646411A1
EP3646411A1 EP18730754.1A EP18730754A EP3646411A1 EP 3646411 A1 EP3646411 A1 EP 3646411A1 EP 18730754 A EP18730754 A EP 18730754A EP 3646411 A1 EP3646411 A1 EP 3646411A1
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EP
European Patent Office
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positioning
alignment plate
contact
circuit carrier
connector
Prior art date
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Application number
EP18730754.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3646411B1 (de
Inventor
Richard Gueckel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3646411A1 publication Critical patent/EP3646411A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3646411B1 publication Critical patent/EP3646411B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/502—Bases; Cases composed of different pieces
    • H01R13/506—Bases; Cases composed of different pieces assembled by snap action of the parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H01R12/72—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/722—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures coupling devices mounted on the edge of the printed circuits
    • H01R12/724—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures coupling devices mounted on the edge of the printed circuits containing contact members forming a right angle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/20—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for assembling or disassembling contact members with insulating base, case or sleeve

Definitions

  • the invention relates to a connector, a contact arrangement between the connector and a circuit carrier and a method for aligning and / or positioning of lead wires of the connector according to the preambles of the independent claims.
  • an insulating plug body from which both sides directed a plurality of lead wires protrude.
  • One side forms a plug contact scheme for the mating connector through the lead wires.
  • the lead wires are electrically connected to pads of a circuit carrier in accordance with a terminal contact scheme.
  • the lead wires each have, for example, a press-in pin which in each case forms a press-fit contact with corresponding openings in the circuit carrier. Due to the mechanical stress in the region of the press-in contact, it is already known in certain pin materials and / or pin coatings, for example pure tin
  • the published patent application DE 10 2014 219 126 A1 discloses a plug connection for connection to a circuit carrier or a printed circuit board.
  • the connector has a plurality of pins which protrude into corresponding holes of the circuit substrate.
  • the pins are guided by a centering strip.
  • an electrically insulating body is provided, which has hollow cylindrical holes for each pin.
  • the hollow cylindrical holes limit the space in the area of the enclosed pins for possible whisker growth.
  • the insulating body is held by the Zentrierolin by pressing against the circuit carrier in position. Alternatively, the insulating body is glued to the circuit carrier.
  • the hollow cylindrical holes emerge from a flat surface of the insulating body. To ensure a gap-free cavity for possibly formed whisker particles, the flat surface and the support surface of the circuit substrate must have a very high flatness to each other.
  • the invention is based on the object, the arrangement of lead wires of a connector with respect to their orientation and positioning among each other for different production phases process reliable and easy to keep. Furthermore, it is an object to obtain a defect-free and production-optimized contact arrangement of the connector with a circuit carrier.
  • the starting point here is a connector for connection to a circuit carrier, comprising at least one electrically insulating plug body.
  • the plug body has a plurality of lead wires spaced apart in a pattern arrangement. With one end at a time, the lead wires form a plug contact scheme for the electrical contacting or connection of a mating plug. With its respective opposite end of the lead wires in turn a terminal contact scheme is formed for corresponding contact points of the circuit substrate.
  • the lead wires are preferably each formed in one piece, for example with a round or rectangular cross-section, wherein a longitudinal extent accounts for a multiple of the smallest cross-sectional dimension.
  • a line wire is composed of different section elements, at least with a first line element terminating to the side of the plug contact scheme and a second line element terminating to the side of the connection contact scheme, which are electrically connected to each other at least indirectly via a connection point.
  • the lead wires are oriented at least on the side of the terminal contact scheme in their arrangement relative to each other by a positioning and / or alignment plate by the positioning and / or alignment plate has rectified guide openings, which are each penetrated by a conductor wire with game.
  • the plug body and the positioning and / or alignment plate at least one latching connection is formed, by means of which the plug body and the positioning and / or alignment plate are held in at least one detent position.
  • the positioning and / or alignment plate is thereby defined fixed, which simplifies the overall assembly and handling of the connector within a manufacturing process. As a result, distances can also be bridged during transport, without an additional safeguard against loosening the positioning and / or alignment plate is required.
  • fixing the positioning and / or alignment plate excluded that the sensitive wires are bent or damaged by a harmful dislocation and / or tilting, so that the connector is then unusable for further assembly.
  • a particular advantage results from the fact that the connector more than one possible detent position of the plug body and the positioning and / or Alignment plate has. In this way, an advantageous arrangement of the positioning and / or alignment plate relative to the plug body as a function of certain manufacturing or assembly phases are taken into account.
  • a possible detent position is preferably provided as a transport locking position.
  • the positioning and / or alignment plate is arranged as far as possible in the direction of the side of the contact connection pattern in order to protect the line wires from mechanical damage.
  • An optimized protection results in particular in such an arrangement, in which at least one respective section of the connection areas of the lead wires designed for electrical contacting, preferably a press-in pin, is arranged within the guide openings.
  • a further preferred detent position results in a final assembly position, in which the positioning and / or alignment plate when connecting the connector to a circuit board permanently keeps the lead wires spaced apart from each other.
  • each detent position can be achieved by displacing the positioning and / or alignment plate in the direction of the longitudinal extension of the lead wires. A displacement is possible both in the direction of the contact connection scheme and / or in the opposite direction in the direction of the plug contact scheme.
  • the latching connection is releasable in a latching position by overcoming a latching holding force, in particular by a force component pointing in the direction of the lead wires.
  • a latching holding force in particular by a force component pointing in the direction of the lead wires.
  • a displacement of the positioning and / or alignment plate is preferably blocked.
  • Unlocking takes place, for example, at an unlocking force, which is substantially greater than the latching force, in particular a multiple thereof.
  • a direction of action of the unlocking force is preferably different from a longitudinal extension of the lead wires. In this way, a Endmontagerast ein is secured against unintentional release, for example.
  • a simple embodiment of an advantageous latching connection results from a spring-loaded latching hook, which has a protruding latching nose, which engages in a complementary formed latching recess.
  • the latching hook are arranged, for example, on the positioning and / or alignment plate and the latching recess on the plug body or are designed in a straight twisted arrangement.
  • a plurality of latching connections are preferably designed in order to provide a force introduction and / or force retention on a plurality of locations of the positioning and / or alignment plate or the plug body. At least two latching connections are advantageously formed on opposite sides of the positioning and / or alignment plate. In this way, the application of force and / or force is symmetrical and thus balanced.
  • the plug body on the side of the terminal contact scheme comprises a closed or partially open recess into which at least portions of the positioning and / or
  • Aligning plate protrude into the at least one detent position and / or the latching connection is formed in the recess. This results in a compact arrangement, whereby the connector does not fail in size larger.
  • the positioning and / or alignment plate is preferably arranged completely within the recess in the final mounting position.
  • the plug body and the positioning and / or alignment plate are displaceable relative to each other by means of a guide.
  • the guide is preferably formed by complementary guide elements in each case on the plug body and on the positioning and / or Aus ⁇ Richtplatte, in particular in the form of a tongue and groove guide.
  • corresponding guide elements are mounted in the side wall of the recess described above or formed in the plug body.
  • These oppositely correspondingly executed guide elements are arranged on the side walls of the positioning and / or alignment plate or formed in this.
  • at least one pair of complementary guide elements are operatively connected on opposite sides of the positioning and / or alignment plate. In this way, a stable leadership is possible without tilting.
  • the guide is designed to favor the finding of a detent position when moving the positioning and / or alignment plate along the longitudinal extent of the lead wires or support.
  • Guide elements and latching elements are advantageously listed immediately adjacent to one another on the plug body or on the positioning and / or alignment plate, so that the intended latching function and the guiding function do not adversely affect each other.
  • the positioning and / or alignment plate comprises at least one centering element, which is formed when connecting the connector to a circuit carrier, the circuit carrier and / or an assembly tool by means of a positive connection relative to the positioning and alignment plate to position.
  • This ensures that at least a partial section of the connecting regions of the lead wires designed for electrical contacting can be locally very accurately counterposed to the complementary contact points on the circuit carrier. This is advantageously achieved by the presence of a very short tolerance chain, whereby, for example, the formation of a large number of parallel press-fit contacts can be carried out reliably.
  • the centering element preferably has a centering mandrel which aligns the circuit carrier by penetrating into a centering opening provided in the circuit carrier.
  • the centering element may have a further centering section in the form of a centering mandrel or a centering opening, which in turn aligns the positioning and / or alignment plate relative to the assembly tool.
  • the facing relative to the circuit carrier centering mandrel and facing the mounting tool further centering preferably have a same Centering on, for example by a coaxial arrangement. To optimize the intended centering several centering are provided, preferably on opposite sides of the positioning and / or alignment plate.
  • connectors in which the lead wires to form a press-in zone in complementary recesses of the circuit substrate are formed at least on the side of the terminal contact scheme in the form of a Einpresspins.
  • lead wires are also suitable here which, at least in the region of the press-fit pins, have a coating or material composition which tends to increase the whisker growth, in particular of pure tin, of zinc or of one of their alloys.
  • a further advantage results in a connector in which the guide openings in the positioning and / or alignment plate are each continuously widened on the side facing away from the contact connection scheme. This results in a continuous increase in the opening width without discontinuities, which is given for example by chamfering example.
  • widening is a kind of drogue before for simplified first threading the lead wires in the guide holes of the positioning and / or alignment plate.
  • the assembly is very simplified and advantageously minimized inadvertent mechanical damage to the lead wires.
  • a very favorable embodiment of the connector results loomg in that the guide openings are on the side facing the contact connection scheme enclosed by a respective guide opening and projecting wall and the wall a cavity so free that when connecting the connector with a circuit carrier a collecting reservoir is formed for receiving grown on the lead wires whisker particles and / or detached from the lead wires free particles.
  • the guide openings on the side facing the contact connection scheme come out of a flat surface of the positioning and / or alignment plate, wherein the enclosing wall is introduced as a counterbore in the flat surface or as a rib on the flat surface protrudes.
  • the freed cavity is cylindrically shaped.
  • the connector comprises the positioning and / or alignment on the side facing the contact connection scheme at least one spring element which is formed in the connection of the connector with a circuit carrier, the positioning and / or alignment plate in the at least one detent position by means of spring force against the To clamp circuit board.
  • the positioning and / or alignment plate is preferably formed as a one-piece plastic injection molded part, which comprises not only a base body with recessed guide openings at least one guide element, a locking element of the latching connection, a centering element and / or the spring element for resiliently pressing against a circuit carrier.
  • the invention also relates to a contact arrangement of a circuit carrier with a plug connector in at least one of the previously described embodiments.
  • a contact arrangement is formed in that at least the lead wires on the side of the contact connection pattern are electrically connected to the circuit carrier, in particular by means of a solder contact or by a press-fit contact.
  • the circuit carrier is at least partially on contact surfaces of the plug body and the positioning and / or alignment plate, wherein the positioning and / or alignment plate is moved by the circuit carrier from a transport locking position into a final assembly position.
  • the bearing surfaces can serve as stops to achieve the Endmontagerast too.
  • the subsections of the connecting regions of the conductor wires designed for electrical contacting are released at the latest at the time of a manufacturing process for forming an electrical connection with the circuit carrier, for example in the form of a press-fit contact.
  • a particularly advantageous embodiment of the contact arrangement results from the fact that, by supporting the circuit carrier, a cavity respectively closed to the circuit carrier in the region of each guided by a conducting wire guide opening of the positioning and / or alignment plate is formed such that a collecting reservoir is formed for receiving particular Whisker particles grown on the lead wires and / or free particles detached from the lead wires. It is also advantageous if, within the contact arrangement, the at least one spring element of the positioning and / or alignment plate braces the positioning and / or alignment plate in the transport locking position by means of spring force against the circuit carrier.
  • the invention also relates to a method for aligning and / or positioning of lead wires of a connector, in particular in at least one of the previously described embodiments, with the following method steps:
  • a pre-assembly group is advantageously formed, which can be electrically and temporally and / or locally offset with a circuit substrate to form a contact arrangement in one of the embodiments described above.
  • Such a contact arrangement can be achieved with the following method steps: Forming a relative mounting arrangement of the lead wires to a press-in tool by forming at least one positive connection between the at least one centering element of the positioning and / or alignment plate and a corresponding centering receiving element of the press-fit tool,
  • Forming a relative mounting arrangement of the lead wires to a circuit carrier to be contacted by at least one positive connection is formed between the at least one centering of the positioning and / or alignment plate and a corresponding centering receiving element of the circuit substrate,
  • the respective press-in pin has a shaped support shoulder on which a pressure area of the press-in tool is force-loaded.
  • Fig. La a partial section of a connector for connection to a
  • FIG. 1 b shows a positioning and / or alignment plate in a perspective representation before being threaded onto lead wires of the connector from FIG. 1 a, FIG.
  • 2a shows the positioning and / or alignment plate of Fig. Lb in a transport locking position within the connector of Fig. La
  • 2b shows a mounting tool in engagement with the positioning and / or alignment plate before an electrical contact with a circuit carrier
  • FIG. 3a shows a contact arrangement of a connector with a circuit carrier in a perspective illustration of a partial section
  • FIG. 3b shows a contact arrangement from FIG. 3a showing the positioning and / or alignment plate from FIG. 1b in a final assembly position within the connector from FIG.
  • Fig. 4 contact arrangement as in Fig. 3b from another perspective
  • a partial section of a connector 10 for connection to a circuit carrier is shown in a perspective view.
  • Such connectors 10 usually have an insulating plug body 20, for example made of a plastic material.
  • the plug body 20 is penetrated by a plurality of lead wires 11, which project freely on both sides of the plug body 20.
  • the lead wires 11 are spaced apart in the form of a pattern arrangement.
  • the one ends of the lead wires 11 together form a plug contact pattern 15 for the mating connector (hidden in the perspective view).
  • the lead wires 11 on the side of the plug contact scheme 15 are, for example, surrounded by a plug collar 21.
  • the mating connector can be received, for example, and held in its plug position.
  • the respective other ends of the lead wires 11 together form a connection contact pattern 16 for corresponding contact points of the circuit carrier.
  • the lead wires 11 on the side of the terminal contact pattern 16 are rotated in this embodiment by 90 ° relative to an orientation of the lead wires 11 on the side of the plug contact pattern 15 and point in the drawing plane in perspective upwards.
  • connection areas 11 on the side of the terminal contact pattern 16 have at their respective ends a portion of the connection areas formed for electrical contacting. In the present embodiment, these connection areas are shown in the form of press-fit pins 12. Alternatively, connecting regions may be provided to form a soldering contact.
  • the press-fit pins 12 protrude from a recess 25 which is formed in the plug body 20 and is partially open on one side.
  • the recess 25 is adjacent to a flat support surface 26 of the plug body 20.
  • a portion of the recess 25 is formed by each laterally on the plug body 20 projecting projections 27.
  • a plurality of locking recesses 28 are introduced.
  • the latching recesses 28 are designed to allow different locking positions for a positioning and / or alignment plate 30 (see Fig. Lb).
  • the latching recesses 28, starting from the support surface 26, are arranged one behind the other and parallel to one another, so that a further possible latching position is followed by another possible one.
  • an orientation of the latching recess 28 in the plug body 20 such that a latching action in a detent position in the direction of orientation of the lead wires 11 on the side of the terminal contact scheme 16, in particular the press-fit pins 12, is used.
  • groups of several locking recesses 28 on different sides of the recess 25 are opposite.
  • latching recesses 28 may alternatively also be provided at other locations of the plug body 20.
  • the plug body 20 has at least one guide element 29, for example in the form of a guide rail formed within the recess 25, such that a guided displacement of the positioning and / or alignment plate 30 shown in FIG. 1b is possible, for example by a spring groove guide is.
  • the guide to be obtained is particularly in the direction of the orientation of the lead wires 11 on the side of the Ranumble- Schemas 16, for example, the press-fit pins 12, aligned.
  • at least two guide elements 29 face each other on different sides of the recess 25.
  • guide elements 29 can alternatively also be provided at other locations of the plug body 20.
  • a positioning and / or alignment plate 30 is shown in a perspective view before threading on lead wires 11 of the connector 10.
  • the positioning and / or alignment plate 30 has in this embodiment, a main body 35 with at least two oppositely directed, in particular flat major surfaces 36. One of these major surfaces 36 is directed in the drawing plane in perspective upwards, the other obscured.
  • the positioning and / or alignment plate 30 has a plurality of rectified guide openings 31 which emerge completely from both main surfaces 36.
  • the guide holes 31 are in an arrangement corresponding to a target pattern arrangement of the lead wires 11 on the side of the terminal contact pattern 16. Each side opposite different elements on the main body 35 are formed.
  • a spring-loaded latching hook 38 is formed as a latching element which, in cooperation with one of the latching recess 28 in the plug body 20, allows the formation of a latching connection.
  • a guide groove 39 is laterally formed, which in cooperation with one of the guide rail 29 allows a guided displacement of the positioning and / or alignment plate 30 within the recess 25 in the plug body 20.
  • the positioning and / or alignment plate 30 laterally each have a centering element 40 which is formed when connecting the connector 10 to a circuit carrier, the circuit carrier and or an assembly tool by means of a positive connection relative to the positioning and alignment plate 30 to position.
  • the centering element 40 has a centering pin 41, which projects in particular perpendicular to the main surface 36 from the main body 35. Opposite the centering mandrel 41 a Domansatz is continued, in which from the centering pin 41 side facing away from a centering opening 42 is introduced.
  • the centering opening 42 is designed to position the positioning and / or alignment plate 30 relative to this when engaging a mounting tool.
  • the positioning and / or alignment plate 30 on the visible in the leaf main surface 36, a spring element 32 which is designed to maintain a spring force effect in system contact with a circuit carrier.
  • the positioning and / or alignment plate 30 is threaded onto the lead wires 11 on the side of the connection contact pattern 16.
  • the positioning and / or alignment plate 30 is fitted over the recess 25 such that the respective complementary guide elements 29, 39 are brought into operative connection on the plug body 20 and on the positioning and / or alignment plate 30 to form, for example, a tongue and groove Guide.
  • the latching hook 38 is thereby pressed resiliently inwards into the recess 25 and remains for the time being ineffective.
  • the lead wires 11 penetrate into the guide openings 31 and are held by them with play 13 in their arrangement to each other.
  • the guide openings 31 are each continuously widened on the side facing away from the terminal contact scheme 16, for example by chamfering.
  • a kind of drogue 33 is formed (see also Fig. 5).
  • the complementary latching elements 28, 38 are brought into operative connection - to form a first latching connection 50.
  • the respective latching hook 38 engages behind the respective latching recess 28 on the plug body 30 on the positioning and / or alignment plate 30.
  • the first possible latching connection is preferably in a transport latching position 51.
  • the main surface 36 of the positioning and / or alignment plate 30 facing the side of the connection contact pattern 16 protrudes, in particular over the support surface 26.
  • the connector 10 is located together with the positioning and / or or alignment plate 30 as a pre-assembly group 100, wel- can be used temporally and spatially offset to connect a circuit substrate to the connector 10 in the manufacturing process.
  • an assembly tool 60 for connecting the circuit carrier to the connector 10, an assembly tool 60, in particular a press-in tool, is brought into engagement via the laterally arranged centering elements 40 with the positioning and / or alignment plate 30, preferably by means of a positive connection - as shown in FIG. 2b , Furthermore, via the laterally arranged centering elements 40, a circuit carrier 70 is positioned and aligned relative to the assembly tool 60 or to the lead wires 11 on the side of the terminal contact scheme 16, as shown in FIG. 3a. For example, a respective centering pin 11 of the centering elements 40 engages in the form openings of the circuit carrier 70 to form a positive connection.
  • the ends of the conductor wires 11 on the side of the connection contact pattern 16 complementary connection openings in the circuit substrate 70 and penetrate by a relative displacement of the circuit substrate 70 in this.
  • the displacement of the circuit carrier 70 relative to the mounting tool 60 and to the lead wires 11 is in particular subjected to a force (see force effect F).
  • F force
  • a portion of the press-fit tool 60 engages a support shoulder of a respective press-fit pin 12, thereby effecting a press-fit operation to form a respective press-fit contact.
  • a solder contact can be provided.
  • the circuit carrier 70 rests on the support surface 26 of the plug body 20 and on the main surface 36 of the positioning and / or alignment plate.
  • the positioning and / or alignment plate 30 has now been moved by the circuit substrate 70 in a final assembly load position 52 to form a further latching connection 50.
  • the respective latching hook 38 on the positioning and / or alignment plate 30 engages behind the respective downstream latching recess 28 on the plug body 20.
  • the main surface 36 of the positioning and / or alignment plate 30 facing the side of the connection contact pattern 16 closes preferably flatly Support surface 26 of the plug body 20 from.
  • the spring element 32 of the positioning and / or alignment plate is in plant contact with the circuit carrier 70, so that the positioning and / or alignment plate 30 in the Final assembly position is clamped by spring force against the circuit board.
  • FIG. 4 shows the contact arrangement from another perspective, in which the circuit carrier is oriented downwards in the plane of the drawing.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Connections By Means Of Piercing Elements, Nuts, Or Screws (AREA)

Abstract

Ausgegangen wird hierbei von einem Steckverbinder zum Anschluss an einen Schaltungsträger, umfassend zumindest einen elektrisch isolierenden Steckerkörper. Der Steckerkörper weist eine Vielzahl von in einer Musteranordnung beabstandeten Leitungsdrähten auf. Mit ihrem jeweils einem Ende bilden die Leitungsdrähte dabei ein Steckerkontaktschema zum elektrischen Kontaktieren bzw. Anschluss eines Gegensteckers aus. Mit ihrem jeweils entgegengesetzten Ende der Leitungsdrähte ist wiederrum ein Anschlusskontaktschema für korrespondierende Kontaktstellen des Schaltungsträgers ausgebildet. Die Leitungsdrähte sind zumindest auf der Seite des Anschlusskontaktschemas in ihrer Anordnung relativ zueinander durch eine Positionier- und/oder Ausrichtplatte orientiert, indem die Positionier- und/oder Ausrichtplatte gleichgerichtete Führungsöffnungen aufweist, die jeweils durch einen Leitungsdraht mit Spieldurchdrungen sind. Durch den Steckerkörper und die Positionier- und/oder Ausrichtplatte ist zumindest eine Rastverbindung ausgebildet, mittels welcher der Steckerkörper und die Positionier- und/oder Ausrichtplatte in zumindest einer Raststellung gehalten sind.

Description

Beschreibung
Titel
Steckverbinder und Kontaktanordnung Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder, eine Kontaktanordnung zwischen dem Steckverbinder und einem Schaltungsträger sowie ein Verfahren zum Ausrichten und/oder Positionieren von Leitungsdrähten des Steckverbinders gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche. Stand der Technik
In vielen Fällen weisen elektrische und/oder elektronische Module für einen einfachen elektrischen Anschluss einen Steckverbinder auf, welcher durch einen entsprechenden Gegenstecker kontaktierbar ist. Derartige Stickverbinder sind im Allgemeinen auch als Messerleisten oder Stiftleisten bekannt. Sie weisen in der
Regel einen isolierenden Steckerkörper auf, aus welchen beidseitig gerichtet eine Vielzahl von Leitungsdrähten herausragen. Die eine Seite bildet durch die Leitungsdrähte ein Steckerkontaktschema für den Gegenstecker aus. Auf der anderen Seite sind die Leitungsdrähte entsprechend einem Anschlusskontaktschema mit Kontaktstellen eines Schaltungsträgers elektrisch verbunden. Zum Anschluss an den Schaltungsträger weisen die Leitungsdrähte jeweils beispielsweise einen Einpresspin auf, welche mit korrespondierenden Öffnungen in dem Schaltungsträger jeweils einen Einpresskontakt ausbilden. Aufgrund der mechanischen Beanspruchung im Bereich des Einpresskontaktes kennt man bei bestimmten Pin- materialien und/oder Pinbeschichtungen, beispielsweise Reinzinn, bereits die
Problematik eines zeitlich fortschreitenden Whiskerwachstums. Gelöste Whisker- partikel und/oder beim Einpressvorgang gelöste Freipartikel bergen die Gefahr einer Kurzschlussbrückenbildung während des Betriebes des elektrischen und/oder des elektronischen Modules. Zum prozesssicheren elektrischen Verbin- den der Leitungsdrähte mit einem Schaltungsträger ist es ferner erforderlich, dass die Leitungsdrähte jeweils relativ zueinander in einer definierten Anordnung stehen.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2014 219 126 AI offenbart eine Steckverbindung zum Anschluss an einen Schaltungsträger, bzw. eine Leiterplatte. Die Steckverbindung weist mehrere Pins auf, welche in entsprechende Bohrungen des Schaltungsträgers hineinragen. Die Pins sind dabei durch eine Zentrierleiste geführt. Zwischen der Zentrierleiste und dem Schaltungsträger ist ein elektrisch isolierender Körper vorgesehen, welcher hohlzylindrische Bohrungen für jeden einzelnen Pin aufweist. Die hohlzylindrischen Bohrungen begrenzen im Bereich der umschlossenen Pins den Raum für ein mögliches Whiskerwachstum. Der isolierende Körper wird durch die Zentrierleiste durch Anpressen an den Schaltungsträger in seiner Position gehalten. Alternativ ist der isolierende Körper mit dem Schaltungsträger verklebt. Die hohlzylindrischen Bohrungen treten aus einer ebenen Fläche des isolierenden Körpers aus. Um einen Spaltfreien Hohlraum für möglicherweise gebildete Whiskerpartikel sicherzustellen, müssen die ebene Fläche und die Auflagefläche des Schaltungsträgers eine sehr hohe Ebenheit zueinander aufweisen.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Anordnung von Leitungsdrähten eines Steckverbinders hinsichtlich ihrer Ausrichtung und Positionierung untereinander für unterschiedliche Fertigungsphasen prozesssicher und einfach zu halten. Ferner ist es Aufgabe, eine fehlerfreie und fertigungsoptimierte Kontaktanordnung des Steckverbinders mit einem Schaltungsträger zu erhalten.
Diese Aufgabe wird durch einen Steckverbinder, eine Kontaktanordnung zwischen dem Steckverbinder und einem Schaltungsträger sowie ein Verfahren zum Ausrichten und/oder Positionieren von Leitungsdrähten des Steckverbinders mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Ausgegangen wird hierbei von einem Steckverbinder zum Anschluss an einen Schaltungsträger, umfassend zumindest einen elektrisch isolierenden Steckerkörper. Der Steckerkörper weist eine Vielzahl von in einer Musteranordnung be- abstandeten Leitungsdrähten auf. Mit ihrem jeweils einem Ende bilden die Leitungsdrähte dabei ein Steckerkontaktschema zum elektrischen Kontaktieren bzw. Anschluss eines Gegensteckers aus. Mit ihrem jeweils entgegengesetzten Ende der Leitungsdrähte ist wiederrum ein Anschlusskontaktschema für korrespondierende Kontaktstellen des Schaltungsträgers ausgebildet. Die Leitungsdrähte sind bevorzugt jeweils einstückig ausgebildet, beispielsweise mit einem runden oder rechteckigen Querschnitt, wobei eine Längserstreckung ein Vielfaches des kleinsten Querschnittmaßes ausmacht. Alternativ setzt sich ein Leitungsdraht aus unterschiedlichen Abschnittselementen zusammen, zumindest mit einem zur Seite des Steckerkontaktschemas abschließendem ersten Leitungselement und einem zur Seite des Anschlusskontaktschemas abschließendem zweiten Leitungselement, welche untereinander zumindest mittelbar über eine Verbindungsstelle elektrisch miteinander kontaktiert sind. Die Leitungsdrähte sind zumindest auf der Seite des Anschlusskontaktschemas in ihrer Anordnung relativ zueinander durch eine Positionier- und/oder Ausrichtplatte orientiert, indem die Positionier- und/oder Ausrichtplatte gleichgerichtete Führungsöffnungen aufweist, die jeweils durch einen Leitungsdraht mit Spiel durchdrungen sind. Durch den Steckerkörper und die Positionier- und/oder Ausrichtplatte ist zumindest eine Rastverbindung ausgebildet, mittels welcher der Steckerkörper und die Positionier- und/oder Ausrichtplatte in zumindest einer Raststellung gehalten sind. In vorteilhafter Weise ist die Positionier- und/oder Ausrichtplatte dadurch definiert fixiert, was die weitere Montage und das Handling des Steckverbinders innerhalb eines Fertigungsprozesses insgesamt vereinfacht. Dadurch können auch Wegstrecken bei einem Transport überbrückt werden, ohne dass eine zusätzliche Sicherung gegen ein Lösen der Positionier- und/oder Ausrichtplatte erforderlich ist. Zusätzlich ist durch die Fixierung der Positionier- und/oder Ausrichtplatte ausgeschlossen, dass die empfindlichen Leitungsdrähte durch ein schädliches Verrücken und/oder Verkippen verbogen oder beschädigt werden, so dass der Steckverbinder dann für eine weitere Montage unbrauchbar wird.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich dadurch, dass der Steckverbinder mehr als ei- ne mögliche Raststellung von dem Steckerkörper und der Positionier- und/oder Ausrichtplatte aufweist. Auf diese Weise kann eine vorteilhafte Anordnung der Positionier- und/oder Ausrichtplatte relativ zum Steckerkörper in Abhängigkeit von bestimmten Fertigungs- oder Montagephasen berücksichtigt werden.
So ist bevorzugt eine mögliche Raststellung als eine Transportraststellung vorgesehen. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die Positionier- und/oder Ausrichtplatte möglichst weit in Richtung zur Seite des Kontaktanschlussschemas angeordnet ist, um die Leitungsdrähte vor mechanischer Beschädigung zu schützen. Ein optimierter Schutz ergibt sich insbesondere in einer solchen Anordnung, in welcher zumindest ein jeweiliger Teilabschnitt der zum elektrischen Kontaktieren ausgebildeten Verbindungsbereiche der Leitungsdrähte, bevorzugt ein Einpresspin, innerhalb der Führungsöffnungen angeordnet ist. Insgesamt ist dadurch eine Vormontagegruppe erhältlich, bei welcher eine zeitlich und/oder örtlich nachgesetzte Fertigung zum Anschluss des Steckverbinders an einen Schaltungsträger prozesssicher ermöglicht ist. Eine weitere bevorzugte Raststellung ergibt sich bei einer Endmontageraststellung, bei welcher die Positionier- und/oder Ausrichtplatte beim Anschluss des Steckverbinders an einen Schaltungsträger dauerhaft die Leitungsdrähte voneinander isoliert beabstandet hält. Darüber hinaus lassen sich noch weitere Raststellungen vorsehen, die einen Montagevorgang oder einen Fertigungsprozess vorteilhaft unterstützen. Grundsätzlich ist jede Raststellung durch ein Verschieben der Positionier- und/oder Ausrichtplatte in Richtung der Längserstreckung der Leitungsdrähte erreichbar. Ein Verschieben ist dabei sowohl in Richtung des Kontaktanschlussschemas und/oder auch entgegengesetzt in Richtung des Steckerkontaktschemas ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Steckverbinders ist die Rastverbindung in einer Raststellung durch Überwinden einer Rasthaltekraft lösbar, insbesondere durch eine Kraftkomponente, die in Richtung der Leitungsdrähte zeigt. Auf diese Weise ist das einfache Verschieben der Positionier- und/oder Ausrichtplatte bis in die nächst folgende Raststellung mit einer gegenüber der Rasthaltekraft verminderten Verschiebekraft ermöglicht. Ausgehend von beispielsweise einer Transportraststellung als einer ersten Raststellung auf der Seite des Anschlusskontaktschemas erfolgt eine solche lösbare Verbindung zum Ermöglichen eines vereinfachten Verschiebens der Positionier- und/oder Ausrichtplatte bevorzugt in Richtung des Steckerkontaktschemas. Dies entspricht in den meisten Fällen den Anforderungen für einen Montagefortgang. In entgegengesetzter Rieh- tung dagegen, also in Richtung des Anschlusskontaktschemas, ist ein Verschieben der Positionier- und/oder Ausrichtplatte bevorzugt gesperrt. Ein Entsperren erfolgt beispielsweise bei einer Entsperrkraft, welche wesentlich größer ist als die Rasthaltekraft, insbesondere ein Vielfaches davon. Hierbei ist bevorzugt eine Wirkrichtung der Entsperrkraft zu einer Längserstreckung der Leitungsdrähte verschieden. Auf diese Weise ist beispielsweise eine Endmontageraststellung gegen ein unabsichtliches Lösen gesichert.
Eine einfache Ausführung einer vorteilhaften Rastverbindung ergibt sich durch einen verfederten Rasthaken, welcher eine vorstehende Rastnase aufweist, die in eine komplementär ausgebildete Rastaussparung eingreift. Hierbei sind Ausführungen denkbar, bei welcher der Rasthaken beispielsweise an der Positionier- und/oder Ausrichtplatte und die Rastaussparung an dem Steckerkörper angeordnet sind oder in einer gerade verdrehten Anordnung ausgeführt sind.
Insgesamt bevorzugt sind mehrere Rastverbindungen ausgebildet, um eine Krafteinleitung und/oder Krafthaltung auf mehreren Stellen der Positionier- und/oder Ausrichtplatte bzw. dem Steckerkörper vorzusehen. Vorteilhaft sind zumindest zwei Rastverbindungen auf gegenüberliegenden Seiten der Positio- nier- und/oder Ausrichtplatte ausgebildet. Auf diese Weise ist die Krafteinleitung und/oder Krafthaltung symmetrisch und damit ausgeglichen.
In einer besonderen Ausführungsform des Steckverbinders umfasst der Steckerkörper auf der Seite des Anschlusskontaktschemas eine geschlossene oder teil- geöffnete Aussparung, in welche zumindest Abschnitte der Positionier- und/oder
Ausrichtplatte in der zumindest einen Raststellung hineinragen und/oder die Rastverbindung in der Aussparung ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich eine kompakte Anordnung, wodurch der Steckverbinder in seiner Baugröße nicht größer ausfällt. Bevorzugt ist die Positionier- und/oder Ausrichtplatte in der Endmon- tageraststellung vollständig innerhalb der Aussparung angeordnet.
In einer Weiterbildung des Steckverbinders sind der Steckerkörper und die Positionier- und/oder Ausrichtplatte mittels einer Führung relativ zueinander verschiebbar. Die Führung ist bevorzugt ausgebildet durch komplementäre Füh- rungselemente jeweils am Steckerkörper und an der Positionier- und/oder Aus- richtplatte, insbesondere in Form eine Feder-Nut-Führung. So sind beispielsweise in der Seitenwandung der oben beschriebenen Aussparung entsprechende Führungselemente angebracht oder im Steckerkörper ausgeformt. Diesen gegenüberliegend sind entsprechend komplementär ausgeführte Führungselemente an den Seitenwandungen der Positionier- und/oder Ausrichtplatte angeordnet oder in dieser ausgeformt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind zumindest ein Paar von komplementären Führungselementen auf gegenüberliegenden Seiten der Positionier-und/oder Ausrichtplatte wirkverbunden. Auf diese Weise ist eine stabile Führung ohne zu verkanten ermöglicht. Insbesondere ist die Führung derart ausgeführt, das Auffinden einer Raststellung beim Verschieben der Positionier- und/oder Ausrichtplatte entlang der Längserstreckung der Leitungsdrähte zu begünstigen bzw. zu unterstützen. Vorteilhaft sind Führungselemente und Rastelemente unmittelbar nebeneinander am Steckerkörper bzw. an der Positionier- und/oder Ausrichtplatte aufgeführt, so dass die beabsichtigte Rastfunktion und die Führungsfunktion sich nicht negativ beeinflussen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Steckverbinders umfasst die Positionier- und/oder Ausrichtplatte zumindest ein Zentrierelement, welches ausgebildet ist beim Anschluss des Steckverbinders an einen Schaltungsträger, den Schaltungsträger und/oder ein Montagewerkzeug mittels eines Formschlusses relativ zur Positionier- und Ausrichtplatte zu positionieren. Dadurch ist sichergestellt, dass zumindest ein Teilabschnitt der zum elektrischen Kontaktieren ausgebildeten Verbindungsbereiche der Leitungsdrähte den komplementären Kontaktstellen auf dem Schaltungsträger örtlich sehr exakt gegenübergestellt werden können. Dies ergibt sich vorteilhaft durch Vorliegen einer sehr kurzen Toleranzkette, wodurch beispielsweise die Ausbildung einer Vielzahl von parallelen Einpresskontakten prozesssicher durchzuführen ist. Bevorzugt weist das Zentrierelement einen Zentrierdorn auf, welcher den Schaltungsträger durch Eindringen in eine im Schaltungsträger vorliegende Zentrieröffnung ausrichtet. Zusätzlich kann das Zentrierelement einen weiteren Zentrierabschnitt in Form eines Zentrierdornes oder einer Zentrieröffnung aufweisen, welche die Positionier- und/oder Ausrichtplatte wiederrum relativ zum Montagewerkzeug ausrichtet. Der gegenüber dem Schaltungsträger zugewandte Zentrierdorn und der gegenüber dem Montagewerkzeug zugewandte weitere Zentrierabschnitt weisen bevorzugt eine gleiche Zentrierachse auf, beispielsweise durch eine koaxiale Anordnung. Zur Optimierung der beabsichtigten Zentrierung sind mehrere Zentrierelement vorgesehen, bevorzugt auf gegenüberliegenden Seiten der Positionier- und/oder Ausrichtplatte.
Grundsätzlich vorteilhaft sind Steckverbinder, bei welchen die Leitungsdrähte zur Ausbildung einer Einpresszone in komplementären Aussparungen des Schaltungsträgers zumindest auf der Seite des Anschlusskontaktschemas jeweils in Form eines Einpresspins ausgebildet sind. Hierbei eignen sich vorteilhaft auch solche Leitungsdrähte, die zumindest im Bereich der Einpresspins eine zu Whis- kerwachstum neigende Beschichtung oder Materialzusammensetzung aufweisen, insbesondere aus Reinzinn, aus Zink oder aus einer ihrer Legierungen.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei einem Steckverbinder, bei welchem die Führungsöffnungen in der Positionier- und/oder Ausrichtplatte auf der dem Kontaktanschlussschema abgewandten Seite jeweils stetig aufgeweitet sind. Dadurch erfolgt eine kontinuierliche Vergrößerung der Öffnungsweite ohne Sprungstellen, was beispielsweise insbesondere durch eine Anfasung gegeben ist. Durch die Aufweitung liegt ein Art Fangtrichter vor zum vereinfachten erstmaligen Auffädeln der Leitungsdrähte in die Führungsöffnungen der Positionier- und/oder Ausrichtplatte. Dadurch ist die Montage sehr vereinfacht und eine unbeabsichtigte mechanische Beschädigung der Leitungsdrähte vorteilhaft minimiert.
Eine sehr günstige Ausführungsform des Steckverbinders ergibt sich weiterhing dadurch , dass die Führungsöffnungen auf der dem Kontaktanschlussschema zugewandten Seite von einer zur jeweiligen Führungsöffnung beabstandeten und abstehenden Wandung umschlossen sind und die Wandung einen Hohlraum derart freihält, dass bei einer Verbindung des Steckverbinders mit einem Schaltungsträger ein Auffangreservoir ausgebildet ist zur Aufnahme von an den Leitungsdrähten gewachsenen Whiskerpartikel und/oder von den Leitungsdrähten gelösten Freipartikel. Bevorzugt treten die Führungsöffnungen auf der dem Kontaktanschlussschema zugewandten Seite aus einer ebenen Fläche der Positionier- und/oder Ausrichtplatte heraus, wobei die umschließende Wandung als Senkabsatz in der ebenen Fläche eingebracht ist oder als Formrippe auf der ebenen Fläche absteht. In einer einfachen Ausführung ist der freigehaltene Hohlraum zylindrisch ausgeformt.
In Weiterbildung des Steckverbinders umfasst die Positionier- und/oder Ausrichtplatte auf der dem Kontaktanschlussschema zugewandten Seite zumindest ein Federelement, welches ausgebildet ist, bei der Verbindung des Steckverbinders mit einem Schaltungsträger die Positionier- und/oder Ausrichtplatte in der zumindest einen Raststellung mittels Federkraft gegen den Schaltungsträger zu verspannen. Dadurch ist vorteilhaft erreicht, dass sowohl die Positionier- und/oder Ausrichtplatte als auch der Schaltungsträger in einfachster Weise schwingungs- und bewegungsfest fixiert bleiben.
Insgesamt ist die Positionier- und/oder Ausrichtplatte bevorzugt als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet, welches neben einem Grundkörper mit eingelassenen Führungsöffnungen zumindest ein Führungselement, ein Rastelement der Rastverbindung, ein Zentrierelement und/oder das Federelement zum federnd Andrücken an einen Schaltungsträger umfasst.
Die Erfindung betrifft auch eine Kontaktanordnung eines Schaltungsträgers mit einem Steckverbinder in zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Eine Kontaktanordnung ist ausgebildet, indem zumindest die Leitungsdrähte auf der Seite des Kontaktanschlussschemas mit dem Schaltungsträger elektrisch verbunden sind, insbesondere durch einen Lotkontakt oder durch einen Einpresskontakt.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Schaltungsträger zumindest bereichsweise auf Auflageflächen des Steckerkörpers und der Positionier- und/oder Ausrichtplatte auf, wobei die Positionier- und/oder Ausrichtplatte durch den Schaltungsträger von einer Transportraststellung in eine Endmontageraststellung verschoben ist. Die Auflageflächen können hierbei als Anschläge zur Erreichung der Endmontageraststellung dienen. Zusätzlich werden die Teilabschnitte der zum elektrischen Kontaktieren ausgebildeten Verbindungsbereiche der Leitungsdrähte, beispielsweise in Form eines Einpresspins, zum spätestens Zeitpunkt eines Fertigungsprozesses zur Ausbildung einer elektrischen Verbindung mit dem Schaltungsträger, beispielsweise in Form eines Einpresskontaktes, freigegeben. Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Kontaktanordnung ergibt sich dadurch, dass durch Auflage des Schaltungsträgers ein zum Schaltungsträger hin jeweils verschlossener Hohlraum im Bereich jeder von einem Leitungsdraht durchdrungenen Führungsöffnung der Positionier- und/oder Ausrichtplatte derart ausgebildet ist, dass ein Auffangreservoir gebildet ist zur Aufnahme insbesondere von an den Leitungsdrähten gewachsenen Whiskerpartikel und/oder von den Leitungsdrähten gelösten Freipartikel. Es zeigt sich ferner vorteilhaft, wenn innerhalb der Kontaktanordnung das zumindest eine Federelement der Positionier- und/oder Ausrichtplatte die Positionier- und/oder Ausrichtplatte in der Transportraststellung mittels Federkraft gegen den Schaltungsträger verspannt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Ausrichten und/oder Positionieren von Leitungsdrähten eines Steckverbinders, insbesondere in zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, mit den nachfolgenden Verfahrensschritten:
• Bereitstellen des Steckverbinders und der vom Steckverbinder losgelösten Positionier- und/oder Ausrichtplatte,
• Auffädeln der Positionier- und/oder Ausrichtplatte von der Seite des Kontaktanschlussschemas derart, dass Leitungsdrähte des Steckverbinders in Führungsöffnungen der Positionier- und/oder Ausrichtplatte eindringen,
• Verschieben der Positionier- und/oder Ausrichtplatte entlang der Längserstreckung der Leitungsdrähte bis in eine Transportraststellung, in welcher zumindest ein jeweiliger Teilabschnitt der zum elektrischen Kontaktieren ausgebildeten Verbindungsbereiche der Leitungsdrähte innerhalb der Führungsöffnungen angeordnet ist. Auf diese Weise ist vorteilhaft eine Vormontagegruppe ausgebildet, welche zeitlich und/oder örtlich versetzt mit einem Schaltungsträger unter Ausbildung eine Kontaktanordnung in einer der zuvor beschriebenen Ausführungen elektrisch verbunden werden kann. Eine solche Kontaktanordnung lässt sich mit nachfolgenden Verfahrensschritten erreichen: • Ausbilden einer relativen Montageanordnung der Leitungsdrähte zu einem Einpresswerkzeug, indem zwischen dem zumindest einen Zentrierelement der Positionier- und/oder Ausrichtplatte und einem korrespondierenden Zentrieraufnahmeelement des Einpresswerkzeuges zumindest ein Formschluss ausgebildet wird,
• Ausbilden einer relativen Montageanordnung der Leitungsdrähte zu einem zu kontaktierenden Schaltungsträger, indem zwischen dem zumindest einen Zentrierelement der Positionier- und/oder Ausrichtplatte und einem korrespondierenden Zentrieraufnahmeelement des Schaltungsträgers zumindest ein Formschluss ausgebildet wird,
• Ausbilden eines Einpresskontaktes zwischen jeweils einem Verbindungsbereich der Leitungsdrähte in Form eines Einpresspins mit korrespondierenden Öffnungen in dem Schaltungsträgers mittels des Einpresswerkzeuges, wobei beim Einpressen die Positionier- und/oder Ausrichtplatte durch Anlagenkontakt mit dem Schaltungsträger in eine Endmontagerast- stellung verschoben wird.
Zum Einpressen weist der jeweilige Einpresspin eine ausgeformte Stützschulter auf, auf welche ein Druckbereich des Einpresswerkzeuges kraftbeaufschlagend aufsitzt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:
Fig. la: einen Teilausschnitt eines Steckverbinders zum Anschluss an einen
Schaltungsträger in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. lb: eine Positionier- und/oder Ausrichtplatte in einer perspektivischen Darstellung vor dem Auffädeln auf Leitungsdrähten des Steckverbinders aus Fig. la,
Fig. 2a: die Positionier- und/oder Ausrichtplatte aus Fig. lb in einer Transportraststellung innerhalb des Steckverbinders aus Fig. la, Fig. 2b: ein Montagewerkzeug im Eingriff mit der Positionier- und/oder Ausrichtplatte vor einer elektrischen Kontaktierung mit einem Schaltungsträger,
Fig. 3a: Kontaktanordnung eines Steckverbinders mit einem Schaltungsträger in einer perspektivischen Darstellung eines Teilausschnittes, Fig. 3b: Kontaktanordnung aus Fig. 3a mit Darstellung der Positionier- und/oder Ausrichtplatte aus Fig. lb in einer Endmontageraststellung innerhalb des Steckverbinders aus Fig. la,
Fig. 4: Kontaktanordnung wie in Fig. 3b aus einer anderen perspektivischen
Sicht.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Fig. la ist ein Teilausschnitt eines Steckverbinders 10 zum Anschluss an einen Schaltungsträger in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Derartige Steckverbinder 10 haben üblicherweise einen isolierenden Steckerkörper 20, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial. Der Steckerkörper 20 ist von einer Vielzahl von Leitungsdrähten 11 durchdrungen, welche beidseitig zum Steckerkörper 20 frei abstehen. Die Leitungsdrähte 11 sind in Form einer Musteranordnung zueinander beabstandet. Auf der Anschlussseite des Steckerkörpers 20 zum elektrischen Kontaktieren des Steckverbinders 10 mit einem entsprechenden Gegenstecker, bilden die jeweils einen Enden der Leitungsdrähte 11 zusammen ein Steckerkontaktschema 15 für den Gegenstecker aus (in der perspektivischen Darstellung verdeckt). Die Leitungsdrähte 11 auf der Seite des Steckerkontaktschemas 15 sind beispielsweise durch einen Steckerkragen 21 umrandet. Mittels des Steckerkragens 21 kann der Gegenstecker beispielsweise aufgenommen und in seiner Steckposition gehalten werden. Auf der Anschlussseite des Steckerkörpers 20 zum elektrischen Kontaktieren des Steckverbinders 10 mit einem entsprechenden Schaltungsträger, bilden die jeweils anderen Enden der Leitungsdrähte 11 zusammen ein Anschlusskontaktschema 16 für korrespondierende Kontaktstellen des Schaltungsträgers aus. Die Leitungsdrähte 11 auf der Seite des Anschlusskontaktschema 16 sind in diesem Ausführungsbeispiel um 90° gedreht ausgerichtet gegenüber einer Orientierung der Leitungsdrähten 11 auf der Seite des Steckerkontaktschemas 15 und zeigen in der Zeichnungsebene perspektivisch nach oben. Es sind jedoch auch davon abweichende Orientierungen der jeweiligen Seite des Anschlusskontaktschemas 16 und der Seite des Steckerkontaktschemas 15 zueinander möglich. Die Leitungsdrähte 11 auf der Seite des Anschlusskontaktschemas 16 weisen an ihren jeweiligen Enden Teilabschnitt der zum elektrischen Kontaktieren ausgebildeten Verbindungsbereiche auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind diese Verbindungsbereiche in Form von Einpresspins 12 gezeigt. Alternativ können Verbindungsbereiche zur Ausbildung eines Lötkontaktes vorgesehen sein. Die Einpresspins 12 ragen aus einer im Steckerkörper 20 ausgeformten, einseitig teilgeöffneten Aussparung 25 heraus. Die Aussparung 25 grenzt an eine ebene Auflagefläche 26 des Steckerkörpers 20. Ein Teil der Aussparung 25 ist gebildet durch jeweils seitlich am Steckerkörper 20 abstehende Auskragungen 27. An einer Innenwandung der Aussparung 25, beispielsweise gebildet durch die Auskragung 27, sind mehrere Rastaussparungen 28 eingebracht. Die Rastaussparungen 28 sind derart ausgebildet, verschiedene Raststellungen für eine Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 (siehe Fig. lb) zu ermöglichen. Bevorzugt sind die Rastaussparungen 28 ausgehend von der Auflagefläche 26 hintereinander und parallel zueinander angeordnet, so dass einer ersten möglichen Raststellung eine weitere mögliche folgt. Weiter bevorzugt ist eine Orientierung der Rastaussparung 28 im Steckerkörper 20 derart, dass eine Rastwirkung in einer Raststellung in Richtung der Orientierung der Leitungsdrähte 11 auf der Seite des Anschlusskontaktschemas 16, insbesondere der Einpresspins 12, einsetzt. Vorteilhafterweise stehen sich Gruppen von mehreren Rastaussparungen 28 auf verschiedenen Seiten der Aussparung 25 gegenüber. Grundsätzlich können Rastaussparungen 28 alternativ auch an anderen Stellen des Steckerkörpers 20 vorgesehen sein. Zusätzlich weist der Steckerkörper 20 zumindest ein Führungselement 29 auf, beispielsweise in Form einer innerhalb der Aussparung 25 ausgeformten Führungsschiene, derart, dass eine geführte Verschiebung der in Fig. lb gezeigten Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30, beispielsweise durch eine Feder- Nutführung, ermöglicht ist. Die zu erwirkende Führung ist insbesondere in Richtung der Orientierung der Leitungsdrähte 11 auf der Seite des Anschlusskontakt- Schemas 16, beispielsweise den Einpresspins 12, ausgerichtet. Vorteilhafterweise stehen sich zumindest zwei Führungselemente 29 auf verschiedenen Seiten der Aussparung 25 gegenüber. Grundsätzlich können Führungselemente 29 alternativ auch an anderen Stellen des Steckerkörpers 20 vorgesehen sein.
In Fig. lb ist eine Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 in einer perspektivischen Darstellung vor dem Auffädeln auf Leitungsdrähten 11 des Steckverbinders 10 gezeigt. Die Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Hauptkörper 35 auf mit zumindest zwei entgegen gerichteten, insbesondere ebenen Hauptflächen 36. Eine dieser Hauptflächen 36 ist in der Zeichnungsebene perspektivisch nach oben gerichtet, die andere verdeckt. Die Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 weist eine Vielzahl von gleichgerichteten Führungsöffnungen 31 auf, die aus beiden Hauptflächen 36 vollständig heraustreten. Die Führungsöffnungen 31 sind in einer Anordnung, die einer Soll- Musteranordnung der Leitungsdrähte 11 auf Seiten des Anschlusskontaktschemas 16 entspricht. Jeweils seitlich gegenüberliegend sind verschiedene Elemente am Hauptkörper 35 angeformt. Zum einen ist ein verfederter Rasthaken 38 als Rastelement angeformt, welcher in Zusammenwirken mit einer der Rastaussparung 28 im Steckerkörper 20 die Ausbildung einer Rastverbindung ermöglicht. Ferner ist seitlich eine Führungsnut 39 ausgeformt, welche in Zusammenwirken mit einer der Führungsschiene 29 eine geführte Verschiebung der Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 innerhalb der Aussparung 25 im Steckerkörper 20 ermöglicht. Zusätzlich weist die Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 seitlich jeweils ein Zentrierelement 40 auf, welches ausgebildet ist beim Anschluss des Steckverbinders 10 an einen Schaltungsträger, den Schaltungsträger und oder ein Montagewerkzeug mittels eines Formschlusses relativ zur Positionier- und Ausrichtplatte 30 zu positionieren. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Zentrierelement 40 einen Zentrierdorn 41 auf, welcher insbesondere senkrecht zur Hauptfläche 36 vom Hauptkörper 35 absteht. Dem Zentrierdorn 41 entgegengerichtet ist ein Domansatz fortgeführt, in welchem von der dem Zentrierdorn 41 abgewandten Seite eine Zentrieröffnung 42 eingebracht ist. Die Zentrieröffnung 42 ist ausgebildet, beim Eingriff eines Montagewerkzeuges die Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 relativ zu diesem zu positionieren. Es bestehen grundsätzlich auch alternative Möglichkeiten zur Ausführung eines jeweiligen Zentrierelementes 40, eines Rastelementes 38 und eines Führungselementes 39. Zusätzlich weist die Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 auf der in der Blattebene sichtbaren Hauptfläche 36 ein Federelement 32 auf, welches ausgebildet ist, im Anlagenkontakt mit einem Schaltungsträger eine Federkraftwirkung aufrecht zu erhalten.
In Fig. 2a ist die Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 auf Seiten des Anschlusskontaktschemas 16 auf die Leitungsdrähte 11 aufgefädelt. Hierfür ist die Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 über der Aussparung 25 derart angesetzt, dass die jeweiligen komplementären Führungselemente 29, 39 am Steckerkörper 20 und an der Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 in Wirkzusammenhang gebracht werden unter Ausbildung beispielsweise einer Feder-Nut-Führung. Der Rasthaken 38 wird hierbei federnd nach innen in die Aussparung 25 gedrückt und bleibt vorerst wirkungslos. Durch das Verschieben der Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 dringen die Leitungsdrähte 11 in die Führungsöffnungen 31 und werden durch diese mit Spiel 13 in ihrer Anordnung zueinander gehalten. Zum vereinfachten Auffädeln sind die Führungsöffnungen 31 auf der dem Anschlusskontaktschema 16 abgewandten Seite jeweils stetig aufgeweitet, beispielsweise durch eine Anfasung. Durch die Aufweitung ist eine Art Fangtrichter 33 ausgebildet (siehe auch Fig. 5). Durch weiteres Verschieben entlang der Längserstreckung der Leitungsdrähte 11 werden die komplementären Rastelemente 28, 38 in Wirkzusammenhang gebracht - unter Ausbildung einer ersten Rastverbindung 50. Hierbei hintergreift der jeweilige Rasthaken 38 an der Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 die jeweilige Rastaussparung 28 am Steckerkörper 30. Die erste mögliche Rastverbindung ist bevorzugt in einer Transportraststellung 51. Hierbei steht die der Seite des Anschlusskontaktschemas 16 zugewandte Hauptfläche 36 der Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 insbesondere über die Auflagefläche 26 hervor. Weiter bevorzugt ist in der Transportraststellung 51 zumindest ein jeweiliger Teilabschnitt der zum elektrischen Kontaktieren ausgebildeten Verbindungsbereiche der Leitungsdrähte innerhalb der Führungsöffnungen 31 angeordnet, insbesondere der ganze oder überwiegende Teil eines Einpresspins 12. In der Transportraststellung 51 liegt der Steckverbinder 10 zusammen mit der Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 als eine Vormontagegruppe 100 vor, wel- che zeitlich und örtlich versetzt zum Anschluss eines Schaltungsträgers an den Steckverbinder 10 im Fertigungsprozess eingesetzt werden kann.
Zum Anschluss des Schaltungsträgers an den Steckverbinder 10, wird ein Montagewerkzeug 60, insbesondere ein Einpresswerkzeug, über die seitlich angeordneten Zentrierelemente 40 mit der Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30, bevorzugt mittels eines Formschlusses, in Eingriff gebracht ein - wie in Fig. 2b dargestellt. Des Weiteren wird über die seitlich angeordneten Zentrierelemente 40 ein Schaltungsträger 70 relativ zu dem Montagewerkzeug 60 bzw. zu den Leitungsdrähten 11 auf der Seite des Anschlusskontaktschemas 16 positioniert und ausgerichtet - wie in Fig. 3a gezeigt. So greift hierfür beispielsweise ein jeweiliger Zentrierdorn 11 der Zentrierelemente 40 in Formöffnungen des Schaltungsträgers 70 unter Ausbildung eines Formschlusses. Grundsätzlich ist dadurch erwirkt, dass sich die Enden der Leiterdrähte 11 auf Seiten des Anschlusskontaktschemas 16 komplementären Verbindungsöffnungen in dem Schaltungsträger 70 gegenüberstehen und durch ein relatives Verschieben des Schaltungsträgers 70 in diese eindringen. Das Verschieben des Schaltungsträgers 70 relativ zum Montagewerkzeug 60 bzw. zu den Leitungsdrähten 11 erfolgt insbesondere kraftbeaufschlagt (siehe Kraftwirkung F). Im Falle von Einpresspins 12 setzt ein Bereich des Einpresswerkzeuges 60 auf einer Stützschulter eines jeweiligen Einpresspins 12 auf, wodurch ein Einpressvorgang erwirkt wird unter Ausbildung eines jeweiligen Einpresskontaktes. Alternativ kann auch ein Lötkontakt vorgesehen werden. Bevorzugt liegt der Schaltungsträger 70 auf der Auflagefläche 26 des Steckerkörpers 20 und auf der Hauptfläche 36 der Positionier- und/oder Ausrichtplatte auf. Insgesamt ist nun die Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 durch den Schaltungsträger 70 in eine Endmontageraststellung 52 unter Ausbildung einer weiteren Rastverbindung 50 verschoben worden. Hierbei hintergreift der jeweilige Rasthaken 38 an der Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 die jeweilige nachgeordnete Rastaussparung 28 am Steckerkörper 20. In der Endmontageraststellung 52 schließt die der Seite des Anschlusskontaktschemas 16 zugewandte Hauptfläche 36 der Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 bevorzugt ebene mit der Auflagefläche 26 des Steckerkörpers 20 ab. Des Weiteren steht das Federelement 32 der Positionier- und/oder Ausrichtplatte in Anlagenkontakt mit dem Schaltungsträger 70, so dass die Positionier- und/oder Ausrichtplatte 30 in der Endmontagestellung mittels Federkraft gegen den Schaltungsträger verspannt wird.
Insgesamt liegt eine Kontaktanordnung 200 des Schaltungsträgers 70 mit dem Steckverbinder 10 vor, wobei die Leitungsdrähte 11 auf der Seite des Kontaktanschlussschemas 16 mit dem Schaltungsträger 70 elektrisch verbunden sind, insbesondere durch einen Lotkontakt oder durch einen Einpresskontakt. Die Fig. 4 zeigt die Kontaktanordnung aus einer anderen Perspektive, bei welcher der Schaltungsträger in der Zeichnungsebene nach unten orientiert ist.

Claims

Ansprüche
1.) Steckverbinder zum Anschluss an einen Schaltungsträger, umfassend zumindest einen elektrisch isolierenden Steckerkörper, in welchem eine Vielzahl von in einer Musteranordnung beabstandeten Leitungsdrähten mit ihrem jeweils einem Ende ein Steckerkontaktschema für einen Gegenstecker und mit ihrem jeweils entgegengesetzten Ende ein Anschlusskontaktschema für korrespondierende Kontaktstellen des Schaltungsträgers bilden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitungsdrähte zumindest auf der Seite des Anschlusskontaktschemas in ihrer Anordnung relativ zueinander durch eine Positionier- und/oder Ausrichtplatte orientiert sind, indem die Positionier- und/oder Ausrichtplatte gleichgerichtete Führungsöffnungen aufweist, die jeweils durch einen Leitungsdraht mit Spiel durchdrungen sind, wobei durch den Steckerkörper und die Positionier- und/oder Ausrichtplatte zumindest eine Rastverbindung ausgebildet ist, mittels welcher der Steckerkörper und die Positionier- und/oder Ausrichtplatte in zumindest einer Raststellung gehalten sind.
Steckverbinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Steckverbinder mehr als eine mögliche Raststellung von dem Steckerkörper und der Positionier- und/oder Ausrichtplatte aufweist, insbesondere eine Transportraststellung und eine Endmontageraststellung, wobei jede Raststellung durch ein Verschieben der Positionier- und/oder Ausrichtplatte in Richtung der Längserstreckung der Leitungsdrähte erreichbar ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rastverbindung in einer Raststellung durch Überwinden einer Rasthaltekraft lösbar ist und das Verschieben der Positionier- und/oder Ausrichtplatte in Richtung des Steckerkontaktschemas bis in die nächst folgende Raststellung mit einer gegenüber der Rasthaltekraft verminderten Verschiebekraft ermöglicht ist.
4. ) Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rastverbindung gebildet ist durch einen verfederten Rasthaken, welcher eine vorstehende Rastnase aufweist, die in eine komplementär ausgebildete Rastaussparung eingreift.
5. ) Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwei Rastverbindungen auf gegenüberliegenden Seiten der Positionier- und/oder Ausrichtplatte ausgebildet sind.
6. ) Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der Seite des Anschlusskontaktschemas der Steckerkörper eine geschlossene oder teilgeöffnete Aussparung umfasst, in welche zumindest Abschnitte der Positionier- und/oder Ausrichtplatte in der zumindest einen Raststellung hineinragen und/oder die Rastverbindung in der Aussparung ausgebildet ist.
7. ) Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Steckerkörper und die Positionier- und/oder Ausrichtplatte mittels einer Führung relativ zueinander verschiebbar sind, wobei die Führung bevorzugt ausgebildet ist durch komplementäre Führungselemente jeweils am Steckerkörper und an der Positionier- und/oder Ausrichtplatte, insbesondere in Form eine Feder-Nut-Führung.
8. ) Steckverbinder nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Paar von komplementären Führungselementen auf gegenüberliegenden Seiten der Positionier-und/oder Ausrichtplatte wirkverbunden sind.
9. ) Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Positionier- und/oder Ausrichtplatte zumindest ein Zentrierelement um- fasst, welches ausgebildet ist beim Anschluss des Steckverbinders an einen Schaltungsträger, den Schaltungsträger und oder ein Montagewerkzeug mittels eines Formschlusses relativ zur Positionier- und Ausrichtplatte zu positionieren.
10. ) Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Positionier- und/oder Ausrichtplatte auf der dem Kontaktanschlussschema zugewandten Seite zumindest ein Federelement umfasst, welches ausgebildet ist, bei der Verbindung des Steckverbinders mit einem Schaltungsträger die Positionier- und/oder Ausrichtplatte in der zumindest einen Raststellung mittels Federkraft gegen den Schaltungsträger zu verspannen.
11. ) Kontaktanordnung eines Schaltungsträgers mit einem Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitungsdrähte auf der Seite des Kontaktanschlussschemas mit dem Schaltungsträger elektrisch verbunden sind, insbesondere durch einen Lotkontakt oder durch einen Einpresskontakt.
12. ) Kontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schaltungsträger zumindest bereichsweise auf Auflageflächen des Steckerkörpers und der Positionier- und/oder Ausrichtplatte aufliegt, wobei die Positionier- und/oder Ausrichtplatte durch den Schaltungsträger von einer Transportraststellung in eine Endmontageraststellung verschoben ist.
13. ) Kontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zumindest eine Federelement der Positionier- und/oder Ausrichtplatte die Positionier- und/oder Ausrichtplatte in der Raststellung mittels Federkraft gegen den Schaltungsträger verspannt.
14. ) Verfahren zum Ausrichten und/oder Positionieren von Leitungsdrähten eines
Steckverbinders nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit den Verfahrens- schritten:
• Bereitstellen des Steckverbinders und der vom Steckverbinder losgelösten Positionier- und/oder Ausrichtplatte,
• Auffädeln der Positionier- und/oder Ausrichtplatte von der Seite des Kontaktanschlussschemas derart, dass Leitungsdrähte des Steckverbinders in Füh- rungsöffnungen der Positionier- und/oder Ausrichtplatte eindringen,
• Verschieben der Positionier- und/oder Ausrichtplatte entlang der Längserstreckung der Leitungsdrähte bis in eine Transportraststellung, in welcher zumindest ein jeweiliger Teilabschnitt der zum elektrischen Kontaktieren ausgebildeten Verbindungsbereiche der Leitungsdrähte innerhalb der Füh- rungsöffnungen angeordnet ist.
15. ) Verfahren nach dem Anspruch 14 mit nachfolgenden Verfahrensschritten:
• Ausbilden einer relativen Montageanordnung der Leitungsdrähte zu einem zu kontaktierenden Schaltungsträger, indem zwischen dem zumindest einen Zentrierelement der Positionier- und/oder Ausrichtplatte und einem korrespondierenden Zentrieraufnahmeelement des Schaltungsträgers zumindest ein Formschluss ausgebildet wird,
• Ausbilden einer relativen Montageanordnung der Leitungsdrähte zu einem Einpresswerkzeug, indem zwischen dem zumindest einen Zentrierelement der Positionier- und/oder Ausrichtplatte und einem korrespondierenden Zentrieraufnahmeelement des Einpresswerkzeuges zumindest ein Formschluss ausgebildet wird,
• Ausbilden eines Einpresskontaktes zwischen jeweils einem Verbindungsbereich der Leitungsdrähte in Form eines Einpresspins mit korrespondierenden Öffnungen in dem Schaltungsträgers mittels des Einpresswerkzeuges, wobei beim Einpressen die Positionier- und/oder Ausrichtplatte durch Anlagenkontakt mit dem Schaltungsträger in eine Endmontageraststellung verschoben wird.
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