EP3646411B1

EP3646411B1 - Steckverbinder und kontaktanordnung

Info

Publication number: EP3646411B1
Application number: EP18730754.1A
Authority: EP
Inventors: Richard Gueckel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2018-06-11
Publication date: 2021-09-08
Anticipated expiration: 2038-06-11
Also published as: DE102017210948A1; WO2019001938A1; EP3646411A1

Description

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 Pinmaterialien und/oder Pinbeschichtungen, beispielsweise Reinzinn, bereits die Problematik eines zeitlich fortschreitenden Whiskerwachstums. Gelöste Whiskerpartikel und/oder beim Einpressvorgang gelöste Freipartikel bergen die Gefahr einer Kurzschlussbrückenbildung während des Betriebes des elektrischen und/oder des elektronischen Modules. Zum prozesssicheren elektrischen Verbinden 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 A1 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.
Aus den Offenlegungsschriften US2011/281462 A1 , US5591036 A1 und EP1061607 A1 sind Ausführungen von Steckverbindern bekannt, bei welchen jeweils eine Ausrichtplatte zur Beabstandung von Leitungspins zum Einsatz kommen und die Ausrichtplatte dabei durch eine Rastverbindung in einer Stellung gehalten ist. Die Offenlegungsschrift US 2011/281462 A1 offenbart ebenfalls den Oberbegriff des Anspruchs 1.

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 und dabei eine fehlerfreie und betriebsoptimierte 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 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 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 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.
Ferner 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.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich dadurch, dass der Steckverbinder mehr als eine 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 Richtung 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 Positionier- 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 teilgeöffnete 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 Endmontageraststellung 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 Führungselemente jeweils am Steckerkörper und an der Positionier- und/oder Ausrichtplatte, 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 Whiskerwachstum 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.
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 eines Verbindungsbereichs 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.

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. 1a:: einen Teilausschnitt eines Steckverbinders zum Anschluss an einen Schaltungsträger in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 1b:: eine Positionier- und/oder Ausrichtplatte in einer perspektivischen Darstellung vor dem Auffädeln auf Leitungsdrähten des Steckverbinders aus Fig. 1a,
Fig. 2a:: die Positionier- und/oder Ausrichtplatte aus Fig. 1b in einer Transportraststellung innerhalb des Steckverbinders aus Fig. 1a,
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. 1b in einer Endmontageraststellung innerhalb des Steckverbinders aus Fig. 1a,
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. 1a 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. 1b) 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. 1b 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 Anschlusskontaktschemas 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. 1b 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, welche 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

Steckverbinder (10) zum Anschluss an einen Schaltungsträger, umfassend zumindest einen elektrisch isolierenden Steckerkörper (20), in welchem eine Vielzahl von in einer Musteranordnung beabstandeten Leitungsdrähten (11) mit ihrem jeweils einem Ende ein Steckerkontaktschema (15) für einen Gegenstecker und mit ihrem jeweils entgegengesetzten Ende ein Anschlusskontaktschema (16) für korrespondierende Kontaktstellen des Schaltungsträgers bilden, wobei die Leitungsdrähte (11) zumindest auf der Seite des Anschlusskontaktschemas (16) in ihrer Anordnung relativ zueinander durch eine Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30) orientiert sind, indem die Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30) gleichgerichtete Führungsöffnungen (31) aufweist, die jeweils durch einen Leitungsdraht mit Spiel durchdrungen sind, wobei durch den Steckerkörper (20) und die Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30) zumindest eine Rastverbindung (50) ausgebildet ist, mittels welcher der Steckerkörper und die Positionier- und/oder Ausrichtplatte in zumindest einer Raststellung gehalten sind,
dadurch gekennzeichnet, dass

die Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30) auf der dem Anschlusskontaktschema (16) zugewandten Seite zumindest ein Federelement (32) umfasst, welches ausgebildet ist, bei der Verbindung des Steckverbinders (10) mit einem Schaltungsträger die Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30) in der zumindest einen Raststellung mittels Federkraft gegen den Schaltungsträger zu verspannen.
Steckverbinder (10) nach Anspruch 1, wobei der Steckverbinder mehr als eine mögliche Raststellung von dem Steckerkörper und der Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30) aufweist, insbesondere eine Transportraststellung (51) und eine Endmontageraststellung (52), 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, wobei die Rastverbindung (50) in einer Raststellung durch Überwinden einer Rasthaltekraft lösbar ist und das Verschieben der Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30) in Richtung des Steckerkontaktschemas bis in die nächstfolgende Raststellung mit einer gegenüber der Rasthaltekraft verminderten Verschiebekraft ermöglicht ist.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Rastverbindung (50) gebildet ist durch einen verfederten Rasthaken (38), welcher eine vorstehende Rastnase aufweist, die in eine komplementär ausgebildete Rastaussparung (28) eingreift.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwei Rastverbindungen (50) auf gegenüberliegenden Seiten der Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30) ausgebildet sind.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei auf der Seite des Anschlusskontaktschemas (16) der Steckerkörper eine geschlossene oder teilgeöffnete Aussparung (25) umfasst, in welche zumindest Abschnitte der Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30) in der zumindest einen Raststellung hineinragen und/oder die Rastverbindung in der Aussparung ausgebildet ist.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Steckerkörper (20) und die Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30) mittels einer Führung relativ zueinander verschiebbar sind, wobei die Führung bevorzugt ausgebildet ist durch komplementäre Führungselemente (29, 39) jeweils am Steckerkörper und an der Positionier- und/oder Ausrichtplatte, insbesondere in Form eine Feder-Nut-Führung.
Steckverbinder nach Anspruch 7,
wobei zumindest ein Paar von komplementären Führungselementen (29, 39) auf gegenüberliegenden Seiten der Positionier-und/oder Ausrichtplatte (30) wirkverbunden sind.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30) zumindest ein Zentrierelement (40) umfasst, 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.
Kontaktanordnung eines Schaltungsträgers mit einem Steckverbinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitungsdrähte (11) auf der Seite des Anschlusskontaktschemas (16) mit dem Schaltungsträger elektrisch verbunden sind, insbesondere durch einen Lotkontakt oder durch einen Einpresskontakt und wobei der Schaltungsträger zumindest bereichsweise auf Auflageflächen des Steckerkörpers und der Positionier- und/oder Ausrichtplatte aufliegt, wobei die Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30) durch den Schaltungsträger von einer Transportraststellung (51) in eine Endmontageraststellung (52) verschoben ist.
Verfahren zum Ausrichten und/oder Positionieren von Leitungsdrähten (11) eines Steckverbinders (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit den Verfahrensschritten:
• Bereitstellen des Steckverbinders und der vom Steckverbinder losgelösten Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30),

• Auffädeln der Positionier- und/oder Ausrichtplatte von der Seite des Anschlusskontaktschemas (16) derart, dass Leitungsdrähte des Steckverbinders in Führungsöffnungen der Positionier- und/oder Ausrichtplatte eindringen,

• Verschieben der Positionier- und/oder Ausrichtplatte (30) entlang der Längserstreckung der Leitungsdrähte bis in eine Transportraststellung (51), in welcher zumindest ein jeweiliger Teilabschnitt der zum elektrischen Kontaktieren ausgebildeten Verbindungsbereiche der Leitungsdrähte innerhalb der Führungsöffnungen (31) angeordnet ist,

• Ausbilden einer relativen Montageanordnung der Leitungsdrähte (11) zu einem zu kontaktierenden Schaltungsträger, indem zwischen dem zumindest einen Zentrierelement (40) der Positionier- und/oder Ausrichtplatte und einem korrespondierenden Zentrieraufnahmeelement des Schaltungsträgers zumindest ein Formschluss ausgebildet wird,

• Ausbilden einer relativen Montageanordnung der Leitungsdrähte (11) zu einem Einpresswerkzeug, indem zwischen dem zumindest einen Zentrierelement (40) der Positionier- und/oder Ausrichtplatte und einem korrespondierenden Zentrieraufnahmeelement des Einpresswerkzeuges zumindest ein Formschluss ausgebildet wird,

• Ausbilden eines Einpresskontaktes zwischen jeweils einem Verbindungsbereichs der Leitungsdrähte (11) 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 (52) verschoben wird und dabei die Positionier- und/oder Ausrichtplatte mittels Federkraft des auf der dem Kontaktanschlussschema zugewandten Seite angeordneten Federelements (32) gegen den Schaltungsträger verspannt wird.