EP3756245A1 - Leiterkartensteckverbinder mit einem schirmanbindungselement - Google Patents

Leiterkartensteckverbinder mit einem schirmanbindungselement

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EP3756245A1
EP3756245A1 EP19709618.3A EP19709618A EP3756245A1 EP 3756245 A1 EP3756245 A1 EP 3756245A1 EP 19709618 A EP19709618 A EP 19709618A EP 3756245 A1 EP3756245 A1 EP 3756245A1
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EP
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contact
connection element
circuit board
printed circuit
connector
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EP19709618.3A
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Marian Benzin
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Harting Electric Stiftung and Co KG
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Harting Electric GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP3756245A1 publication Critical patent/EP3756245A1/de
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    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
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    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
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    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
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    • H01R13/6585—Shielding material individually surrounding or interposed between mutually spaced contacts
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2107/00—Four or more poles

Definitions

  • the invention relates to a printed circuit board connector with a shield connecting element according to the preamble of
  • PCB connectors are required in the device connection technology. They are usually soldered on the connection side to a printed circuit board, which in a housing of an electrical device, d. H. in a device housing, is arranged.
  • An associated electrically conductive connector mounting housing can be installed in a housing wall of the device housing. In the mounted state of the device, the insulating body of the printed circuit board connector dives with its plug-in area in the connector mounting housing, but is not fixed to the device mounting housing to ensure a device technology necessary mechanical tolerance compensation between circuit board and housing wall. From earth and
  • Umbrella connection element can be produced.
  • the document DE 10 2010 051 954 B3 shows a circular connector, which is provided with its connection side for contacting printed circuit boards.
  • an electrically conductive screen cross connected to a ground terminal of the printed circuit board is provided.
  • the screen cross is surrounded by a likewise cross-shaped contact carrier, in the obliquely formed inner edges receiving grooves for holding the electrical contacts are provided.
  • This cross-shaped arrangement of the pushed electrically non-conductive round body which in turn is in turn surrounded by an electrically conductive connector housing.
  • the insulating round body has approximately centrally to its length a circumferential groove in which a shield spring is inserted, wherein the shield spring, which may be designed in particular as a spiral spring, provided by means provided in the round body slots on the one hand, the electrically conductive shield cross and the other surrounding the round body and electrically shielding
  • Connector mounting housing can be installed in the form of a front panel insert in an electrically conductive device housing and connected to a supplied from the outside mating connector.
  • the document DE 10 2012 105 256 A1 shows a comparable printed circuit board connector.
  • a spring ring is shown, which obviously has a suitable contour, on the one hand the
  • the document DE 103 47 306 B4 shows a shield connection between an electrical and / or electronic components receiving printed circuit board, which is arranged in a housing, and at least one disposed in a wall of the housing connecting socket with a metal, cylindrical sleeve jacket.
  • the shield connection consists of a metal, annular shield connection element, which in each case away from the ring plane, on the one ring side projecting contact pins for the mechanical and electrical connection with the circuit board and on the other side ring protruding spring leg for contacting the bushing jacket.
  • the publication WO 2017/133224 A1 shows a shielding element for a connector, which conductively contacts a connector mounting housing.
  • it may be a punched-bent part made of sheet metal.
  • the shield element is strip-shaped and arranged to at least partially around a wall of the
  • This shield member has one or more at an acute angle thereof inwardly and outwardly projecting tabs to electrically contact the connector mounting housing, electrically contact a arranged in an insulating shield cross and / or to fix the shield element on the insulating body. Furthermore, the shielding element has a printed circuit board connection element for
  • the object of the invention is to specify a shield connection element which ensures a particularly reliable and electrically good conductive ground connection over the largest possible and particularly well-defined geometric tolerance range.
  • a printed circuit board connector has a shield connection element.
  • the shield connection element is used for electrical contacting of a connector mounting housing with a ground terminal of a
  • the shield connection element has at least one plane
  • the printed circuit board connector has a
  • Connector mounting housing which consists at least partially of metal.
  • the circuit board connector has an insulating body having a through-slot into which the shield connecting member is inserted.
  • the insulator is with its plug-in area in the
  • Connector housing from inside to two each other
  • the deformation portion for mechanical and electrical contacting of the connector mounting housing which is advantageously electrically conductive and preferably at least partially made of metal.
  • the deformation section may be in the plane of its deformation section, hereinafter referred to as
  • deformation plane deform elastically under application of a corresponding restoring force and so press with a force corresponding to the restoring force contact force against the connector housing to allow electrical contact with a corresponding conductance.
  • the deformation section with at least one, preferably two to the deformation section Press the corresponding contact areas against the connector mounting housing.
  • the deformation section can be adapted particularly well to the respective requirements by the associated punching die in its corresponding elasticity and in the contour of its contact areas
  • Printed circuit board connectors are provided, and will be explained in more detail below.
  • the shield connection element can be a stamped and bent part.
  • the shield connection element is preferably made in one piece and is therefore very easy and inexpensive to produce.
  • Screen connecting element is advantageously formed of an electrically conductive and preferably resilient material and has at least the said just executed deformation section.
  • the entire shield connection element may have a planar shape.
  • planar shape is at least the deformation section
  • the shield connection element if it is z. B. is accommodated in an insulating body, completely, or at least with the planar deformation portion, can be aligned in the insertion direction.
  • the shield connection element can then protrude with its at least one, preferably two contact areas of the insulating body.
  • the shield connection element can in particular have its desired contact areas
  • the shield connection element is formed from a particular resilient sheet metal, in particular punched out.
  • Deformation plane then corresponds to the sheet plane, d. H. an elastic deformation advantageously takes place in the plane of the sheet - and not, as is customary in the prior art, angled, in particular
  • Deforming section include, curved or angled, in particular, be bent.
  • spring arms may belong to the deformation section, to which contact sections are advantageously formed.
  • a ground contact pin As an area that is not counted to the deformation section, for example, a ground contact pin can be considered, the
  • This ground contact pin is advantageous because in this way the
  • Plug connector housing electrically connected to the ground of the circuit board, d. H. can be connected to the ground of the circuit board.
  • the shield connecting element can cooperate particularly advantageously with the insulating body, in particular by having it, for example with its planar deformation section, in particular with its
  • At least one contact area has a corresponding one
  • Through slot of the insulating at least partially passes through.
  • the shield connection element has two contact areas, which are arranged in particular opposite to each other.
  • Also disclosed here are at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, ... at least n contact areas and in particular exactly two, exactly three, exactly four, exactly five, exactly six, ... exactly n Contact areas, where n stands for any natural number> 0.
  • Deformation plane which in the installed state advantageously coincides with the slot plane of the passage slot.
  • this slot plane in the insertion direction of Aligned insulating body.
  • the shield connection element is capable of a necessary for electrical contacting of the connector mounting housing
  • the shield connection element generates the
  • the shield connection element is capable of a necessary for electrical contacting of the connector mounting housing
  • the shield connection element may have at least one, preferably several, in particular two contact sections.
  • the contact portions in the mounted state each with a respective contact portion belonging to the contact area of the
  • Insulator protrude to mechanically and electrically contact with the connector housing and in particular within a predetermined tolerance range displaceable electrically contacting against an interior of the connector housing
  • the shield connecting element may have two contact areas facing in opposite directions, wherein the two associated contact portions are ordered in the deformation plane.
  • the connector mounting housing can be electrically contacted by the shield connection element at two opposite points.
  • the shield connection element can apply a well-definable and, if desired, also a considerably stronger contacting force between these points due to its planar shape than is known in the prior art of functionally comparable shielding elements / shield connection elements.
  • the printed circuit board connector may further be a circular connector, which is characterized in that its insulating body is designed substantially cylindrical. Then, the passage slot can extend at least with its flat slot portion in the radial direction to the cylindrical insulating body. The shield connection element can then at least with its flat deformation portion or at least with a part thereof, in the
  • the shield connection element can pass through the insulating body in this way.
  • Protruding insulating body to electrically contact the connector mounting housing.
  • the slot plane of the insulating body and the deformation plane of the shield connection element are aligned parallel to the plug-in axis of the printed circuit board connector.
  • the passage slot of the insulating body can at least partially correspond to the shape of the screen connection element in order to at least partially receive it in a form-fitting manner, at least in one direction.
  • the passage slot of the insulating body can be made flat or at least have said flat slot portion.
  • This passage slot, or at least its flat slot portion can in Case of a cylindrical insulating body to be aligned radially to the insulating body. Then it can be inserted
  • Umbrella connecting element at least deformation section, in particular with its planar deformation section, extend radially to the insulating body so that it advantageously extends along a diameter of the cylindrical insulator, which gives it a particularly high stability.
  • the shield connection element with its contact areas to the insulating body matching, electrically conductive connector housing with a by the shape of the
  • the pressure force can, as will be explained in more detail below, by a suitable embodiment of the
  • Deformation section are set.
  • this design offers the expert so a variety of easily adjustable and technically easy to implement parameters to the shield connection with a few slight changes to the
  • Housing construction necessary tolerance range be much greater than, for example, in a frequently used in the prior art, punched out of a sheet metal contact ring, the ring plane in a
  • the shield connection element is completely or at least aligned with its planar deformation section in the insertion direction.
  • the contact force thus acts in the direction of this plane against the connector mounting housing, thus ensuring a particularly high electrical conductivity
  • the screen connection element may be a so-called “stamped part bent part”, which is preferably punched out of a resilient sheet metal. If necessary, that can
  • Umbrella connecting element in some places that do not belong to said planar deformation portion to be bent into a desired shape. But it can also be made completely flat, so that - in other words - the flat deformation section extends over the entire shield connection element.
  • the shield connection element is particularly inexpensive to produce.
  • the shield connection element can thus also be a special form of a stamped and bent part which, although punched out, in particular from a flat sheet, does not necessarily have to be bent, so that, to be more precise, in an advantageous embodiment with others Words can be said to be a pure stamped part. This has the additional advantage of the inexpensive Fier ein.
  • Umbrella connection element is adjustable. Usually the strength and the elasticity of the sheet already given or at least equal to the entire shield connection element. However, the contour of the shield connection element and in particular the shape of its contact area / contact areas can be defined by the stamping die. In addition, by the punching die, the elasticity and thus the
  • Plug connector housing to be pressed are set very accurately and with very little effort.
  • the shield connection element can for this purpose a particularly advantageous
  • the shield connection element may have two spring arms.
  • Each of these spring arms may have two ends, namely a first end and a second end, respectively.
  • At the first end of each spring arm may each be formed one of said contact portions.
  • Each contact portion has for electrical contacting of the connector mounting housing said contact area with a corresponding contour, wherein the contact areas away from each other, ie facing outward.
  • Modified connector housing for example, increased or decreased, this can be done inter alia by a suitable shaping of the deformation section, for example, by the shape and / or orientation of the spring arms is modified accordingly.
  • the ground contact region may further have at least one ground pin. This can, in particular if the entire shield connection element is made flat, in the same or the opposite direction as the two contact sections.
  • the Masseash also rectangular, or, as needed, in any Angle, to be aligned and at the same time lie in the plane of the completely flat shield connection element.
  • the ground contact area and / or ground pin but also - depending on the requirements of the connector and the orientation of its insulating on the circuit board - in a different direction, eg. B. at right angles or at any other angle to be bent, so have in a direction which protrudes from the plane of the deformation section, and thus is not in the common plane of the contact areas (deformation plane).
  • the ground pin with one end, for example, for electrically contacting a ground terminal of a printed circuit board in the mounting direction, d. H. protrude in the assembled state in the direction of the circuit board from the insulating body.
  • the ground pin with one end, for example, for electrically contacting a ground terminal of a printed circuit board in the mounting direction, d. H. protrude in the assembled state in the direction of the circuit board from the insulating body.
  • PCB connectors are soldered by means of this ground pin to a designated ground terminal of the circuit board.
  • the connector mounting housings are built-in housings which are installed in through openings of a device housing wall of an electrical device.
  • the printed circuit board is located inside the device housing.
  • the connector mounting housing consist at least partially of an electrically conductive material, in particular of a metallic material.
  • the device housing is electrically conductive, for example, made of a metallic material, and by the installation of
  • Plug connector housing electrically conductively connected to these and in the final assembled state with the ground of the circuit board.
  • Screen connection element is arranged so can also be the printed circuit board electrically connected via the shield connection elements with the device housing by a defined mechanical contact force and under correspondingly easy to control mechanical stresses and are brought into an electrical ground connection.
  • the insulator can be arranged both standing and angled on the circuit board. If they are arranged vertically, then their direction of insertion away from the printed circuit board level vertically and they can advantageously be arranged in a flat array in an entire array, which increases their possible number. On the other hand, if the insulating bodies are angled, then they are advantageously arranged on one edge of the printed circuit board in order to be plugged together by a corresponding movement of the printed circuit board into the associated connector mounting housing.
  • the insulating body of the printed circuit board connector can be made in two parts. Then it can have a preferably cylindrical plug-in area and a contact carrier.
  • Umbrella connecting element with support of gravity can slip into the contact carrier.
  • a stop which ensures that the shield connection element is not through the Insulator can slip through.
  • the contact carrier is now used together with the shield connecting element in the insertion direction in a cylindrical recess of the base body. By chamfering on the shield connection element, this can center itself when inserting and automatically reaches the final installation position. In this installation position, the two
  • the connector mounting housing can now be pushed onto the insulating body on the plug side - or, conversely, the insulating body is formulated with its plug-in area in the
  • Inserted connector housing introduced. In this case, deflect the spring arms of the shield connecting element to each other and contact the connector mounting housing with the corresponding contact force.
  • the shield connection element may have a ground contact pin which protrudes from the printed circuit board connection region of the contact carrier for connection to the ground contact of the printed circuit board.
  • the contact with this ground contact for example, by soldering as
  • Fig. 1a a flat screen connection element from different angles
  • Fig. 1 c is an angled insulating body with the therein
  • 3a shows the insulating body with the shield connection element and a connector mounting housing in an oblique view
  • 3b shows the insulating body with the shield connecting element and the connector mounting housing in cross section.
  • Figure 4a - c the insulating body with a separate body and contact carrier for insertion of the shield connection element.
  • FIG. 4e the base body with the inserted contact carrier with the screen connection element received therein in cross section.
  • the figures contain partially simplified, schematic representations. In part, for the same, but possibly not identical
  • FIGS. 1 a and 1 b show a screen connection element 1 from two different views.
  • the shield connection element 1 has two contact portions 1 1, each having a spring arm 12 with a
  • Ground contact region 13 are connected.
  • the two contact portions 1 1 each have a contact area 11 1 for the mechanical and electrical contacting of a shown in Fig. 3a
  • Connector mounting housing 3 The two contact areas 1 11 are directed away from each other, so with their contact areas 1 1 1 directed to the outside.
  • the shield connection element 1 is executed in the embodiment shown completely flat, d. H. it lies completely in a single plane. Thus, of course, its deformation section is also executed.
  • the deformation portion is formed in this embodiment by the two spring arms 12 with the molded thereon contact portions 1 1 with the associated contact areas 1 1 1.
  • Screen connecting element 1 is in this embodiment of a
  • the outwardly directed contact areas 1 1 1 each have a defined contour. As will be described below, the configuration of the contour of the contact areas 1 1 1 and the shape, in particular the length and width and the orientation of the
  • FIG. 1 c shows an angled insulating body 2 of a
  • the insulating body 2 has a
  • Basic body 20 with a substantially cylindrical
  • the insulating body 2 has a
  • Circuit board connection area 22
  • the insulating body 2 is made in two parts and in addition to this base body 20 has a separate contact carrier 23, which is particularly well visible as a single part in Figs. 4a - c.
  • the contact carrier 23 also has a substantially cylindrical plug portion 231, with which it is in a substantially cylindrical recess 200 of the
  • the Basic body 20 is inserted.
  • the insulating body 2 further has a passage slot 24 which has a planar course.
  • An area of the passage slot 24 is arranged in the plug-in area 21 of the main body 20 and through this cylindrical
  • Plug-in area 21 guided radially. Another area of the
  • Passage slot 24 passes through the contact carrier 23.
  • Passage slot 24 is made flat and is intended to receive the flat shield connection element 1.
  • the passage slot 24 extends radially through the plug-in portion 21 and the plug portion 231.
  • the insulating body 2 has a base body 20 belonging cylindrical holding portion 25, whose diameter is significantly larger than the diameter of the plug-in portion 21.
  • a portion of the passage slot 24 is also arranged. This area of the passage slot 24 serves to the said
  • Ground contact region 13 of the shield connection element 1 record.
  • the ground contact region 13 of the shield connection element 1 is then arranged in the holding section 25.
  • the width of the passage slot 24 corresponds to the thickness of the shield connection element 1.
  • Figs. 2a, b and c show the insulator 2 with the in his
  • Fig. 2c From Fig. 2c it is seen that the passage slot 24 is guided between the spring arms 12 of the inserted shield connecting element 1 through the plug portion 231 of the contact carrier 23, so that the two spring arms 12 can move elastically deforming each other.
  • the ground contact region 13 of the shield connection element 1 is arranged in the contact carrier 23 of the insulating body 2 and protrudes with its ground contact pin 131 from an opening of the printed circuit board connection area 22 provided for this, in order to contact a ground contact of a printed circuit board.
  • Fig. 3a shows the insulating body 2 from the preceding
  • the connector housing 3 has a housing plug portion 31 for insertion with a mating connector and a nut 32 for Fixing and electrical connection of the
  • the connector housing 3 has to its plug-in portion 31 toward a slightly tapered, conical shape.
  • Plug connector housing 3 come.
  • Fig. 3b shows the insulator 2 with the inserted
  • Insulating body 2 radially and contacts the connector mounting housing 3 on both sides with its contact areas 1 11.
  • the mechanical and electrical contact is shown at this point by a slight overlap. It is easy to imagine that the two spring arms 12 in the continuous flat slot 24 during insertion of the
  • Insulator 2 in the connector mounting housing 3 to move elastically on each other and generate a pressing force / contact force against the connector housing 3.
  • This contact force is dependent on the spring constant of the two spring arms 12 and the amount of their deflection.
  • the deflection is in turn dependent on the shape of the contact areas 1 1 1.
  • the force is determined by the shape of the insertion.
  • the spring force of the two spring arms 12 is determined by their shape, in particular their length and / or width. Since the screen connection element 1 is punched out of a sheet metal, these parameters can be very easily adjusted in the Fier ein by the exact configuration of the die.
  • the planar shield connection element 1 inserted into the insulating body 2 lies in a deformation plane which coincides with the slot plane.
  • the shield connection element 1 is capable of an electrical contact of the
  • Connector mounting housing 3 necessary mechanical contact force in the form of a counterforce to produce an elastic deformation, this deformation takes place exclusively in the deformation plane.
  • the slot plane and the deformation plane are aligned parallel to the plug-in axis of the printed circuit board connector. This allows the shield connection element 1 when inserted into the
  • Connector mounting housing 3 with its contact portions 1 1 do not tilt it.
  • Ground contact pin 131 is guided for making electrical contact with the ground terminal, not shown, of the printed circuit board, not shown.
  • Shield connection element 1 are grounded to the circuit board.
  • FIGS. 4a, b and c show the main body 20, the contact carrier 23 and the shield connection element 1 as separate components. During installation

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Zur Schirmanbindung eines Steckverbindereinbaugehäuses (3) an eine Leiterkarte wird ein Leiterkartensteckverbinder mit einem Steckverbindereinbaugehäuse (3), einem Isolierkörper (2) und einem Schirmanbindungselement (1) vorgeschlagen. Das Schirmanbindungselement (1) ist eben ausgeführt oder besitzt zumindest einen ebenen Verformungsabschnitt, der in Steckrichtung ausgerichtet in einem Durchgangsschlitz (24) eines auf der Leiterkarte montierten Isolierkörpers (2) angeordnet ist und mit zwei Kontaktbereichen (111) aus dem Isolierkörper (2) herausragt, um elektrisch mit dem metallischen Steckverbindereinbaugehäuse (3) zu kontaktieren.

Description

Leiterkartensteckverbinder mit einem Schirmanbindungselement
Beschreibung
Die Erfindung geht aus von einem Leiterkartensteckverbinder mit einem Schirmanbindungselement nach dem Oberbegriff des
unabhängigen Anspruchs 1.
Leiterkartensteckverbinder werden in der Geräteanschlusstechnik benötigt. Sie werden üblicherweise anschlussseitig auf eine Leiterkarte gelötet, welche in einem Gehäuse eines elektrischen Gerätes, d. h. in einem Gerätegehäuse, angeordnet ist. Ein dazugehöriges elektrisch leitfähiges Steckverbindereinbaugehäuse kann in eine Gehäusewand des Gerätegehäuses eingebaut werden. Im montierten Zustand des Gerätes taucht der Isolierkörper des Leiterkartensteckverbinders mit seinem Steckbereich in das Steckverbindereinbaugehäuse ein, ist aber, um einen gerätebautechnisch notwendigen mechanischen Toleranzausgleich zwischen Leiterkarte und Gehäusewand zu gewährleisten, nicht an dem Steckverbindereinbaugehäuse fixiert. Aus erdungs- und
schirmungstechnischen Gründen ist jedoch eine zuverlässige elektrisch leitende Masseverbindung zwischen dem Steckverbindereinbaugehäuse und der Leiterkarte notwendig. Diese kann z. B. durch ein
Schirmanbindungselement hergestellt werden.
Stand der Technik
Die Druckschrift DE 10 2010 051 954 B3 zeigt einen Rundsteckverbinder, der mit seiner Anschlussseite zur Kontaktierung auf Leiterplatten vorgesehen ist. Zur Dämpfung des Übersprechens ist ein elektrisch leitendes und leitend mit einem Masseanschluss der Leiterplatte verbundenes Schirmkreuz vorgesehen. Das Schirmkreuz ist von einem ebenfalls kreuzförmigen Kontaktträger umgeben, in dessen schräg ausgebildeten Innenkanten Aufnahmerillen zum Halten der elektrischen Kontakte vorgesehen sind. Über diese kreuzförmige Anordnung wird der elektrisch nichtleitende Rundkörper geschoben, der letztlich wiederum von einem elektrisch leitenden Steckverbindereinbaugehäuse umgeben ist.
Weiterhin wird offenbart, dass der isolierende Rundkörper etwa mittig zu seiner Länge eine umlaufende Nut aufweist, in die eine Schirmfeder eingefügt ist, wobei die Schirmfeder, die insbesondere als Spiralfeder ausgeführt sein kann, mittels im Rundkörper vorgesehener Schlitze einerseits das elektrisch leitende Schirmkreuz und andererseits das den Rundkörper umgebende und elektrisch abschirmende
Steckverbindereinbaugehäuse kontaktiert. Dieses
Steckverbindereinbaugehäuse ist in Form eines Frontplatteneinsatzes in ein elektrisch leitendes Gerätegehäuse einbaubar und mit einem von außen zugeführten Gegenstecker verbindbar.
Die Druckschrift DE 10 2012 105 256 A1 zeigt einen vergleichbaren Leiterkartensteckverbinder. Dabei ist ein Federring dargestellt, der offensichtlich eine geeignete Kontur besitzt, um einerseits das
Schirmkreuz und andererseits ein Steckverbindereinbaugehäuse, in welches der Isolierkörper gesteckt wird, elektrisch zu kontaktieren.
Weiterhin zeigt die Druckschrift DE 103 47 306 B4 eine Schirmanbindung zwischen einer elektrische und/oder elektronische Bauteile aufnehmenden Leiterplatte, die in einem Gehäuse angeordnet ist, und zumindest einer in einer Wand des Gehäuses angeordneten Anschlussbuchse mit einem metallenen, zylindrischen Buchsenmantel. Die Schirmanbindung besteht aus einem metallenen, ringförmigen Schirmanbindungselement, welches jeweils von der Ringebene weg, an der einen Ringseite vorstehende Kontaktpins für die mechanische und elektrische Verbindung mit der Leiterplatte und an der anderen Ringseite vorstehende Federschenkel zur Kontaktierung des Buchsenmantels aufweist. Zwischen diesen
Kontaktpins ist der Buchsenmantel des Steckverbindereinbaugehäuses koaxial zum Schirmanbindungselement eingeschoben. Schließlich zeigt die Druckschrift WO 2017/133224 A1 ein Schirmelement für einen Steckverbinder, das ein Steckverbindereinbaugehäuse leitend kontaktiert. Insbesondere kann es sich dabei um ein Stanz-Biegeteil aus Blech handeln. Das Schirmelement ist bandförmig ausgebildet und angeordnet, um sich zumindest teilweise um eine Wand des
Steckverbinders zu erstrecken, die in Steckrichtung verläuft.
Dieses Schirmelement besitzt eine oder mehrere in einem spitzen Winkel davon nach innen und nach außen abstehenden Laschen, um damit das Steckverbindereinbaugehäuse elektrisch zu kontaktieren, ein in einem Isolierkörper angeordnetes Schirmkreuz elektrisch zu kontaktieren und/oder das Schirmelement am Isolierkörper zu fixieren. Desweiteren besitzt das Schirmelement ein Leiterkartenanschlusselement zum
Anschluss an einem Massekontakt einer Leiterkarte.
Durch diese Bauform kann grundsätzlich der eingangs erwähnte
Toleranzbereich zwischen der Leiterkarte und entsprechenden
Gerätegehäusewand vergrößert werden. Ein Nachteil der dabei verwendeten Laschen kann darin gesehen werden, dass diese mit nur verhältnismäßig geringer Kraft gegen das Steckverbindereinbaugehäuse drücken. Über einen langen Zeitraum kann bei dieser Bauform in
Abhängigkeit von verwendeten Materialien möglicherweise auch eine leichte Verformung des Materials des Schirmelements eintreten, durch die sich die Andruckkraft und damit die elektrische Leitfähigkeit dieses Kontaktes weiter verringert.
Im Stand der Technik besteht ein ständiges Bedürfnis nach einer elektrisch möglichst zuverlässigen und gut leitfähigen Schirmanbindung, die zudem einen möglichst großen mechanischen Toleranzbereich zwischen dem Gerätegehäuse und einer darin angeordneten Leiterkarte ermöglicht. Weiterhin hat es sich bei der Gerätemontage als nachteilig erwiesen, dass auf die Leiterkarte besonders hohe Kräfte und damit verbunden entsprechende mechanische Spannungen wirken, wenn eine Vielzahl darauf befestigter Isolierkörper gleichzeitig in die jeweiligen Steckverbindereinbaugehäuse eingeführt wird.
Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung den folgenden Stand der Technik recherchiert: DE 20 2015 100 245 U1 , JP 2015-56299 A, US 2014/0141634 A1 ,
US 7,168,987 B1 , US 2014/0113490 A1 und US 2018/0013240 A1.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Schirmanbindungselement anzugeben, das eine besonders zuverlässige und elektrisch gut leitende Masseverbindung über einen möglichst großen und besonders gut zu definierenden geometrischen Toleranzbereich gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Ein Leiterkartensteckverbinder weist ein Schirmanbindungselement auf.
Das Schirmanbindungselement dient zur elektrischen Kontaktierung eines Steckverbindereinbaugehäuses mit einem Masseanschluss einer
Leiterkarte durch ein mechanisches Zusammenwirken des
Schirmanbindungselements mit einem Isolierkörper des
Leiterkartensteckverbinders.
Das Schirmanbindungselement weist zumindest einen ebenen
Verformungsabschnitt auf. Weiterhin besitzt der Leiterkartensteckverbinder ein
Steckverbindereinbaugehäuse, das zumindest teilweise aus Metall besteht.
Außerdem besitzt der Leiterkartensteckverbinder einen Isolierkörper, der einen Durchgangsschlitz aufweist, in den das Schirmanbindungselement eingefügt ist.
Der Isolierkörper ist mit seinem Steckbereich in dem
Steckverbindereinbaugehäuse angeordnet und das
Schirmanbindungselement kontaktiert mit seinen beidseitig radial aus dem Isolierkörper herausragenden Kontaktabschnitten das
Steckverbindereinbaugehäuse von innen an zwei einander
gegenüberliegenden Stellen elektrisch, um das
Steckverbindereinbaugehäuse mit dem Masseanschluss der Leiterkarte elektrisch zu kontaktieren.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhafterweise dient der Verformungsabschnitt zur mechanischen und elektrischen Kontaktierung des Steckverbindereinbaugehäuses, welches vorteilhafterweise elektrisch leitfähig ist und bevorzugt zumindest teilweise aus Metall besteht. Dazu kann der Verformungsabschnitt sich in der Ebene seines Verformungsabschnitts, im Folgenden als
Verformungsebene bezeichnet, unter Aufbringung einer entsprechenden Rückstellkraft elastisch verformen und so mit einer der Rückstellkraft entsprechenden Kontaktkraft gegen das Steckverbindereinbaugehäuse drücken, um die elektrische Kontaktierung mit einem entsprechenden Leitwert zu ermöglichen. Insbesondere kann der Verformungsabschnitt mit mindestens einem, bevorzugt zwei zum Verformungsabschnitt gehörenden Kontaktbereichen gegen das Steckverbindereinbaugehäuse drücken.
Insbesondere kann das Schirmanbindungselement aus einem
insbesondere federelastischen Blech ausgestanzt sein. Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass insbesondere der Verformungsabschnitt dann durch die dazugehörige Stanzform in seiner entsprechenden Elastizität sowie in der Kontur seiner Kontaktbereiche besonders gut an die jeweiligen Anforderungen anpassbar ist, die an den
Leiterkartensteckverbinder gestellt werden, und die im Folgenden noch näher erläutert werden.
Insbesondere kann es sich bei dem Schirmanbindungselement um ein Stanzbiegeteil handeln.
Das Schirmanbindungselement ist bevorzugt einstückig ausgeführt und ist dadurch sehr einfach und kostengünstig herstellbar. Das
Schirmanbindungselement ist vorteilhafterweise aus einem elektrisch leitfähigen und bevorzugt federelastischen Material gebildet und besitzt zumindest den besagten eben ausgeführten Verformungsabschnitt.
Insbesondere kann das gesamte Schirmanbindungselement eine ebene Form aufweisen.
Dabei ist die ebene Form zumindest des Verformungsabschnitts
besonders vorteilhaft, da das Schirmanbindungselement, wenn es z. B. in einem Isolierkörper aufgenommen ist, vollständig, oder zumindest mit dem ebenen Verformungsabschnitt, in Steckrichtung ausgerichtet sein kann. Vorteilhafterweise kann das Schirmanbindungselement dann mit seinem mindestens einen, bevorzugt zwei Kontaktbereichen aus dem Isolierkörper herausragen. Dadurch kann sich der Verformungsabschnitt des
Schirmanbindungselements beim Einführen des Isolierkörpers in ein Steckverbindereinbaugehäuse in der Verformungsebene elastisch verformen und so mechanisch und elektrisch unter Aufbringung der gewünschten Rückstellkraft als Kontaktkraft mittels der, z. B. in
Stanztechnik besonders gut einstellbaren, Kontur seiner Kontaktbereiche besonders vorteilhaft mit dem Steckverbindereinbaugehäuse kontaktieren, ohne dabei zu verkanten. Durch das federelastische Material und seiner gut zu bestimmenden Form kann das Schirmanbindungselement insbesondere mit seinen Kontaktbereichen mit der gewünschten
Kontaktkraft durch seine in der Verformungsebene stattfindende
elastische Verformung federnd gegen das Steckverbindereinbaugehäuse drücken und dieses so mit dem gewünscht hohen Leitwert elektrisch kontaktieren.
Bevorzugt ist das Schirmanbindungselement aus einem insbesondere federelastischen Blech gebildet, insbesondere ausgestanzt. Die
Verformungsebene entspricht dann der Blechebene, d. h. eine elastische Verformung findet vorteilhafterweise in der Ebene des Bleches - und nicht, wie im Stand der Technik üblich, gewinkelt, insbesondere
rechtwinklig dazu - statt.
Wenn das gesamte Schirmanbindungselement eben ausgeführt ist, ist es besonders preisgünstig herstellbar, weil der aufwändige
Herstellungsschritt des Biegens entfällt.
Das Schirmanbindungselement kann in einzelnen vorteilhaften
Ausgestaltungen aber an einigen Bereichen, die nicht zum
Verformungsabschnitt gehören, gekrümmt oder gewinkelt, insbesondere gebogen sein. Zum Verformungsabschnitt können beispielsweise Federarme gehören, an die vorteilhafterweise Kontaktabschnitte angeformt sind.
Als Bereich, der nicht zum Verformungsabschnitt gezählt wird, kann beispielsweise ein Massekontaktstift betrachtet werden, der zur
Kontaktierung mit dem Massekontakt einer Leiterkarte dient. Dieser Massekontaktstift ist vorteilhaft, weil auf diese Weise das
Steckverbindereinbaugehäuse mit der Masse der Leiterkarte elektrisch leitend verbunden, d. h. an die Masse der Leiterkarte angebunden werden kann.
Das Schirmanbindungselement kann mit dem Isolierkörper besonders vorteilhaft Zusammenwirken, insbesondere indem es, beispielsweise mit seinem ebenen Verformungsabschnitt, insbesondere mit seinem
mindestens einen Kontaktbereich einen entsprechenden
Durchgangsschlitz des Isolierkörpers zumindest bereichsweise durchgreift.
Bevorzugt weist das Schirmanbindungselement zwei Kontaktbereiche auf, die insbesondere entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.
Offenbart sind hiermit auch mindestens ein, mindestens zwei, mindestens drei, mindestens vier, mindestens fünf, mindestens sechs, ... mindestens n Kontaktbereiche und insbesondere genau zwei, genau drei, genau vier, genau fünf, genau sechs, ... genau n Kontaktbereiche, wobei n für jede natürliche Zahl > 0 steht.
Vorteilhafterwiese liegt das ebene Schirmanbindungselement, oder zumindest der ebene Verformungsabschnitt des
Schirmanbindungselements, in einer Ebene, nämlich der
Verformungsebene, welche im eingebauten Zustand vorteilhafterweise mit der Schlitzebene des Durchgangsschlitzes übereinstimmt.
Vorteilhafterweise ist diese Schlitzebene in Steckrichtung des Isolierkörpers ausgerichtet.
Das Schirmanbindungselement ist in der Lage, eine zur elektrischen Kontaktierung des Steckverbindereinbaugehäuses notwendige
mechanische Kontaktkraft in Form einer Gegenkraft zu einer elastischen Verformung zu erzeugen, wobei diese Verformung in der besagten Verformungsebene stattfindet.
Mit anderen Worten erzeugt das Schirmanbindungselement die
notwendige Kontaktkraft durch eine in der Verformungsebene
stattfindende elastische Verformung, wobei das gesamte
Schirmanbindungselement oder zumindest sein ebener
Verformungsabschnitt, in welchem diese elastische Verformung
gegebenenfalls stattfindet, in der Verformungsebene liegen.
Somit ist das Schirmanbindungselement in der Lage, eine zur elektrischen Kontaktierung des Steckverbindereinbaugehäuses notwendige
mechanische Kontaktkraft durch eine elastische Verformung zu erzeugen, welche in der besagten Verformungsebene stattfindet.
Das Schirmanbindungselement kann zumindest einen, bevorzugt mehrere, insbesondere zwei Kontaktabschnitte besitzen. Beispielsweise können die Kontaktabschnitte im montierten Zustand mit je einem zum jeweiligen Kontaktabschnitt gehörenden Kontaktbereich aus dem
Isolierkörper herausragen, um mit dem Steckverbindereinbaugehäuse mechanisch und elektrisch zu kontaktieren und dabei insbesondere innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs verschiebbar elektrisch kontaktierend gegen einen Innenbereich des
Steckverbindereinbaugehäuses zu federn.
Insbesondere kann das Schirmanbindungselements zwei Kontaktbereiche besitzen, die in zueinander entgegengesetzte Richtungen weisen, wobei die beiden dazugehörigen Kontaktabschnitte in der Verformungsebene angerordnet sind. Dadurch kann das Steckverbindereinbaugehäuse vom Schirmanbindungselement an zwei einander gegenüberliegenden Stellen elektrisch kontaktiert werden. Das Schirmanbindungselement kann zwischen diesen Stellen durch seine ebene Form eine gut definierbare und, falls erwünscht, auch eine wesentlich stärkere Kontaktierungskraft aufbringen, als dies im Stand der Technik von funktional vergleichbaren Schirmelementen/ Schirmanbindungselementen bekannt ist. Bei dem Leiterkartensteckverbinder kann es sich weiterhin um einen Rundsteckverbinder handeln, der sich dadurch auszeichnet, dass sein Isolierkörper im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt ist. Dann kann der Durchgangsschlitz zumindest mit seinem ebenen Schlitzabschnitt in radialer Richtung zum zylinderförmigen Isolierkörper verlaufen. Das Schirmanbindungselement kann dann zumindest mit seinem ebenen Verformungsabschnitt oder zumindest mit einem Teil davon, in dem
Durchgangsschlitz oder zumindest in dem ebenen Schlitzabschnitt des Durchgangsschlitzes angeordnet sein. Das Schirmanbindungselement kann auf diese Weise den Isolierkörper durchgreifen. Die
Kontaktabschnitte des Schirmanbindungselements können mit ihren Kontaktbereichen, insbesondere in radialer Richtung, aus dem
Isolierkörper herausragen, um das Steckverbindereinbaugehäuse elektrisch zu kontaktieren. Die Schlitzebene des Isolierkörpers und die Verformungsebene des Schirmanbindungselements sind parallel zur Steckachse des Leiterkartensteckverbinders ausgerichtet.
Der Durchgangsschlitz des Isolierkörpers kann zumindest teilweise der Form des Schirmanbindungselements entsprechen um dieses zumindest in einer Richtung zumindest teilweise formschlüssig aufzunehmen. Dazu kann der Durchgangsschlitz des Isolierkörpers eben ausgeführt sein oder zumindest den besagten ebenen Schlitzabschnitt aufweisen. Dieser Durchgangsschlitz, oder zumindest sein ebener Schlitzabschnitt, kann im Falle eines zylindrischen Isolierkörpers radial zu dem Isolierkörper ausgerichtet sein. Dann kann das darin eingefügte
Schirmanbindungselement zumindest Verformungsabschnittsweise, insbesondere mit seinem ebenen Verformungsabschnitt, radial zum Isolierkörper verlaufen so dass es vorteilhafterweise entlang eines Durchmessers des zylinderförmigen Isolierkörpers verläuft, was ihm eine besonders große Stabilität verleiht.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, dass die elastische Verformung des Schirmanbindungselements in dessen Ebene bzw. in der Ebene seines ebenen Verformungsabschnitts stattfindet. Dieser Effekt wird durch die zumindest teilweise Anordnung des
Schirmanbindungselements im ebenen Schlitz erheblich unterstützt.
Vorteilhafterweise kann das Schirmanbindungselement mit seinen Kontaktbereichen ein zum Isolierkörper passendes, elektrisch leitfähiges Steckverbindereinbaugehäuse mit einer durch die Form des
Schirmanbindungselements vorteilhafterweise sehr genau zu
definierenden mechanischen Kontaktkraft und insbesondere mit einer im Stanzverfahren sehr gut bestimmbaren und somit sehr gut einstellbaren dazugehörigen Kontur des mindestens einen Kontaktbereichs über eine gewünschte Weglänge des Steckbereichs, also über den gewünschten Toleranzbereich, elektrisch leitend kontaktieren. Ist es beispielswiese gewünscht, diejenige Wegstrecke, über welche der Isolierkörper bei der Montage in das Steckverbindereinbaugehäuse eingeschoben wird, zu vergrößern, so ist es vorteilhaft, die Kontur des Kontaktbereichs etwas flacher zu gestalten. Dadurch werden die entsprechenden Einführkräfte und damit die mechanischen Spannungen, denen die Leiterkarte ausgesetzt ist, verringert und der besagte für den Gerätebau notwendige Toleranzbereich wird vergrößert. Soll dagegen die Andruckkraft des mindestens einen Kontaktbereichs an das Steckverbindereinbaugehäuse erhöht werden, beispielsweise um die elektrische Leitfähigkeit der Masseverbindung insbesondere im
Hochfrequenzbereich zu erhöhen und/oder die Zuverlässigkeit dieser Verbindung noch stärker abzusichern, dann kann die Kontur des
Kontaktbereichs insgesamt höher und gegebenenfalls auch steiler ausgeführt sein. Die Andruckkraft kann, wie im Folgenden noch näher erläutert wird, durch ein geeignetes Ausgestalten des
Verformungsabschnitts eingestellt werden.
Vorteilhafterweise bietet diese Bauform dem Fachmann also eine Vielzahl leicht einstellbarer und technisch leicht umsetzbarer Parameter, um die Schirmanbindung mit einigen wenigen leichten Änderungen an die
Anforderungen eines speziellen Steckverbinders anzupassen.
Desweiteren ist der für den Gerätebau notwendige Toleranzbereich durch diese Bauform gut definierbar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auch über einen langen Zeitraum im montierten Zustand keine irreversible mechanische Verformung des Schirmanbindungselements stattfindet, welche die Andruckkraft des Schirmanbindungselements gegenüber dem Steckverbindereinbaugehäuse langfristig in für die Leitfähigkeit der
Masseverbindung relevantem Maße verringert. Schließlich ist die Ebene des ebenen Schirmanbindungselements, oder zumindest seines ebenen Verformungsabschnitts, in Wirkrichtung der entsprechenden Kontaktkraft ausgerichtet, was bei Bedarf auch sehr hohe Kontaktkräfte ermöglicht, wobei die Kontaktkraft, insbesondere durch die Stanzform, weiterhin auch sehr gut einstellbar ist.
Somit ist durch diese Bauform eine irreversible Verformung des
Schirmanbindungselements nicht oder zumindest nur in deutlich
geringerem Maße zu erwarten, als es aus dem Stand der Technik bekannt ist, also beispielsweise bei einer aus einer Schirmfläche abstehenden, z. B. aus einem Blech ausgestanzten und aus der Blechebene herausgebogenen, Kontaktlasche. Gleichzeitig kann der für den
Gehäusebau notwendige Toleranzbereich wesentlich größer sein, als beispielsweise bei einem im Stand der Technik oft verwendeten, aus einem Blech ausgestanzten Kontaktring, dessen Ringebene in eine
Wellenform geborgen ist. Gegenüber diesen bekannten Bauformen ist das Schirmanbindungselement vollständig oder zumindest mit seinem ebenen Verformungsabschnitt in Steckrichtung ausgerichtet. Die Kontaktkraft wirkt somit in Richtung dieser Ebene gegen das Steckverbindereinbaugehäuse und sorgt so für eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit der
Masseverbindung.
Insbesondere kann es sich bei dem Schirmanbindungselement um ein sogenanntes„Stanzteil-Biegeteil“ handeln, welches bevorzugt aus einem federelastischen Blech ausgestanzt ist. Wenn nötig, kann das
Schirmanbindungselement an einigen Stellen, die nicht zum besagten ebenen Verformungsabschnitt gehören, in eine gewünschte Form gebogen sein. Es kann aber auch vollständig eben ausgeführt sein, so dass sich - mit anderen Worten gesagt - der ebene Verformungsabschnitt über das gesamte Schirmanbindungselement erstreckt. Durch die
Verwendung der Stanz-Biegetechnik ist das Schirmanbindungselement besonders kostengünstig herstellbar. Im vorliegenden Fall kann es sich bei dem Schirmanbindungselement also auch um eine Sonderform eines Stanz-Biegeteils handeln, das zwar, insbesondere aus einem ebenen Blech, ausgestanzt aber nicht notwendigerweise gebogen sein muss, so dass es sich genau genommen in einer vorteilhaften Ausgestaltung, mit anderen Worten gesagt, um ein reines Stanzteil handeln kann. Dies hat den zusätzlichen Vorteil der preisgünstigen Fierstellung.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die besagte mechanische Kontaktkraft und die Kontur des Kontaktbereichs auch bei der Fierstellung sehr komfortabel über die Form, insbesondere die Stanzform, des
Schirmanbindungselements einstellbar ist. Üblicherweise ist die Stärke und die Elastizität des Blechs bereits vorgegeben oder zumindest für das gesamte Schirmanbindungselement gleich. Durch die Stanzform kann jedoch die Kontur des Schirmanbindungselements und insbesondere die Form seines Kontaktbereichs/ seiner Kontaktbereiche definiert werden. Zusätzlich kann durch die Stanzform die Elastizität und damit die
Kontaktkraft, mit welcher die Kontaktbereiche gegen des
Steckverbindereinbaugehäuse gedrückt werden, wie bereits erwähnt, sehr genau und mit nur sehr geringem Aufwand eingestellt werden. Das Schirmanbindungselement kann dazu eine besonders vorteilhafte
Form aufweisen. Beispielsweise kann das Schirmanbindungselement zwei Federarme besitzen. Jeder dieser Federarme kann zwei Enden aufweisen, nämlich jeweils ein erstes Ende und ein zweites Ende. An das erste Ende jedes Federarms kann je einer der besagten Kontaktabschnitte angeformt sein. Jeder Kontaktabschnitt besitzt zur elektrischen Kontaktierung des Steckverbindereinbaugehäuses den besagten Kontaktbereich mit einer entsprechenden Kontur, wobei die Kontaktbereiche voneinander weg, also nach außen weisen. Soll, wie oben bereits angedeutet, die Andruckkraft des mindestens einen Kontaktbereichs an das
Steckverbindereinbaugehäuse verändert, beispielsweise erhöht oder verringert werden, so kann dies unter anderem durch ein geeignetes Ausgestalten des Verformungsabschnitts erfolgen, indem beispielsweise die Form und/oder Ausrichtung der Federarme entsprechend modifiziert wird.
An ihrem zweiten Ende können die Federarme an einen
Massekontaktbereich des Schirmanbindungselements angeformt sein. Der Massekontaktbereich kann weiterhin zumindest einen Massestift besitzen. Dieser kann, insbesondere wenn das gesamte Schirmanbindungselement eben ausgeführt ist, in dieselbe oder die entgegengesetzte Richtung weisen wie die beiden Kontaktabschnitte. Selbstverständlich kann der Massestift auch rechtwinklig, oder, je nach Bedarf, in jedem beliebigen Winkel, dazu ausgerichtet sein und gleichzeitig in der Ebene des komplett ebenen Schirmanbindungselements liegen.
In einer anderen Ausgestaltung kann der Massekontaktbereich und/oder Massestift aber auch - je nach Anforderung an den Steckverbinder und die Ausrichtung seines Isolierkörpers auf der Leiterkarte - in eine andere Richtung, z. B. rechtwinklig oder in irgendeinem anderen Winkel dazu, gebogen sein, also in eine Richtung weisen, welche aus der Ebene des Verformungsabschnitts herausragt, und somit nicht in der gemeinsamen Ebene der Kontaktbereiche (Verformungsebene) liegt. Im montierten Zustand kann der Massestift mit einem Ende beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung eines Masseanschlusses einer Leiterkarte in Montagerichtung, d. h. im montierten Zustand in Richtung der Leiterkarte aus dem Isolierkörper herausragen. Insbesondere kann der
Leiterkartensteckverbinder mittels dieses Massestifts an einem dafür vorgesehenen Masseanschluss der Leiterkarte verlötet werden.
Bei der endgültigen Gerätemontage können auf diese Weise mehrere auf einer Leiterkarte angeordnete Isolierkörper zumindest teilweise in jeweils ein dazugehöriges Steckverbindereinbaugehäuse eingeschoben werden. In der Regel handelt es bei den Steckverbindereinbaugehäusen um Einbaugehäuse, die in Durchgangsöffnungen einer Gerätegehäusewand eines elektrischen Gerätes eingebaut sind. Die Leiterkarte befindet sich im Inneren des Gerätegehäuses. Die Steckverbindereinbaugehäuse bestehen zumindest teilweise aus einem elektrische leitfähigen Material, insbesondere aus einem metallischen Material. Idealerweise ist auch das Gerätegehäuse elektrisch leitfähig, beispielswiese aus einem metallischen Material gefertigt, und durch den Einbau der
Steckverbindereinbaugehäuse elektrisch leitend mit diesen und im endgültig montierten Zustand mit der Masse der Leiterkarte leitend verbunden. Beim Einstecken der auf der Leiterkarte angeordneten Isolierkörper, in denen, wie bereits ausführlich beschrieben, je ein
Schirmanbindungselement angeordnet ist, kann also auch die Leiterkarte über die Schirmanbindungselemente mit dem Gerätegehäuse durch eine definierte mechanische Kontaktkraft und unter entsprechend gut zu kontrollierenden mechanischen Spannungen elektrisch leitend verbunden und so in eine elektrische Masseverbindung gebracht werden.
Dabei können die Isolierkörper sowohl stehend als auch gewinkelt auf der Leiterkarte angeordnet sein. Sind sie stehend angeordnet, so weist ihre Steckrichtung von der Leiterkartenebene senkrecht weg und sie können vorteilhafterweise in einem ganzen Array flächig angeordnet sein, was ihre mögliche Anzahl erhöht. Sind die Isolierkörper dagegen gewinkelt ausgeführt, so sind sie vorteilhafterweise an einem Rand der Leiterkarte angeordnet, um durch eine entsprechende Bewegung der Leiterkarte gemeinsam in die dazugehörigen Steckverbindereinbaugehäuse gesteckt zu werden.
Im Folgenden wird eine mögliche Montage eines
Leiterkartensteckverbinders, der ein solches Schirmanbindungselement aufweist, beispielhaft beschrieben:
Beispielsweise kann der Isolierkörper des Leiterkartensteckverbinders zweiteilig ausgeführt sein. Dann kann er einen bevorzugt zylindrischen Steckbereich und einen Kontaktträger aufweisen.
Für die Montage hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die
Leiterplattenanschlussseite des Kontaktträgers nach oben, also der Schwerkraft entgegengesetzt, zu richten, sodass das
Schirmanbindungselement mit Unterstützung der Schwerkraft in den Kontaktträger rutschen kann. In dem Schlitz befindet sich ein Anschlag, der dafür sorgt, dass das Schirmanbindungselement nicht durch den Isolierkörper hindurch rutschen kann.
Der Kontaktträger wird nun zusammen mit dem Schirmanbindungselement in Steckrichtung in eine zylinderförmige Ausnehmung des Grundkörpers eingesetzt. Durch Fasen an dem Schirmanbindungselement kann sich dieses beim Einsetzen selbst zentrieren und erreicht selbstständig die endgültige Einbaulage. Bei dieser Einbaulage werden die beiden
Federarme des Schirmanbindungselements mit den Kontaktabschnitten in den Durchgangsschlitz des Steckbereichs eingeführt, indem sich durch Verformung auf einander zu bewegen. Nach der Einführung entspannen sie sich wieder und ragen dann, wie bereits beschrieben, mit ihren
Kontaktbereichen radial aus dem Steckbereich des Isolierkörpers heraus, um das Steckverbindereinbaugehäuse mechanisch und elektrisch zu kontaktieren.
In einem letzten Schritt kann nun das Steckverbindereinbaugehäuse steckseitig auf den Isolierkörper aufgeschoben werden - oder umgekehrt formuliert wird der Isolierkörper mit seinem Steckbereich in das
Steckverbindereinbaugehäuse eingeführt. Dabei lenken die Federarme des Schirmanbindungselements zueinander aus und kontaktieren das Steckverbindereinbaugehäuse mit der entsprechenden Kontaktkraft.
Das Schirmanbindungselement kann einen Massekontaktstift besitzen, der aus dem Leiterkartenanschlussbereich des Kontaktträgers zum Anschluss an den Massekontakt der Leiterkarte herausragt. Die Kontaktierung mit diesem Massekontakt kann beispielsweise durch Lötverfahren wie
Surface-Mount oder Through Hole Technology, aber auch durch Press In Technik erfolgen.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 a, ein ebenes Schirmanbindungselement aus verschiedenen Blickwinkeln; Fig. 1 c einen gewinkelter Isolierkörper mit dem darin
einzufügenden Schirmanbindungselement;
Fig. 2a, b den gewinkelten Isolierkörper mit dem darin eingefügten
Schirmanbindungselement aus zwei verschiedenen Ansichten;
Fig. 2c den gewinkelten Isolierkörper mit dem darin eingefügten
Schirmanbindungselement im Querschnitt;
Fig. 3a den Isolierkörper mit dem Schirmanbindungselement und einem Steckverbindereinbaugehäuse in einer Schrägansicht;
Fig. 3b den Isolierkörper mit dem Schirmanbindungselement und dem Steckverbindereinbaugehäuse im Querschnitt;
Fig. 4a - c den Isolierkörper mit getrenntem Grundkörper und Kontakt träger zum Einführen des Schirmanbindungselements;
Fig. 4d den Kontaktträger mit dem darin aufgenommenen
Schirmanbindungselement und dem Grundkörper;
Fig. 4e Den Grundkörper mit dem eingeführten Kontaktträger mit dem darin aufgenommenen Schirmanbindungselement im Querschnitt. Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische
Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
Die Fig. 1 a und 1 b zeigen ein Schirmanbindungselement 1 aus zwei verschiedenen Ansichten. Das Schirmanbindungselement 1 besitzt zwei Kontaktabschnitte 1 1 , die über je einen Federarm 12 mit einem
Massekontaktbereich 13 verbunden sind. Die beiden Kontaktabschnitte 1 1 besitzen jeweils einen Kontaktbereich 11 1 zum mechanischen und elektrischen Kontaktieren eines in der Fig. 3a gezeigten
Steckverbindereinbaugehäuses 3. Die beiden Kontaktbereiche 1 11 sind voneinander weggerichtet, also mit ihren Kontaktbereichen 1 1 1 nach außen gerichtet.
Das Schirmanbindungselement 1 ist in der gezeigten Ausführung vollständig eben ausgeführt, d. h. es liegt vollständig in einer einzigen Ebene. Somit ist selbstverständlich auch sein Verformungsabschnitt eben ausgeführt. Der Verformungsabschnitt ist in dieser Ausführung durch die beiden Federarme 12 mit den daran angeformten Kontaktabschnitten 1 1 mit den dazugehörigen Kontaktbereichen 1 1 1 gebildet. Das
Schirmanbindungselement 1 ist in dieser Ausführung aus einem
federelastischen Blech ausgestanzt. Da es nicht gebogen ist, wird es auch als Stanzteil bezeichnet.
Die nach außen gerichteten Kontaktbereiche 1 1 1 besitzen je eine definierte Kontur. Wie im Folgenden beschrieben wird, ermöglicht die Ausgestaltung der Kontur der Kontaktbereiche 1 1 1 und die Form, insbesondere die Länge und Breite sowie die Ausrichtung der
Federarme 12, eine sehr genaue Anpassung der speziellen elastischen Eigenschaften des Verformungsabschnitts des
Schirmanbindungselements 1. Die Fig. 1 c zeigt einen gewinkelten Isolierkörper 2 eines
Leiterkartensteckverbinders mit dem darin einzufügenden
Schirmanbindungselement 1. Der Isolierkörper 2 besitzt einen
Grundkörper 20 mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen
Steckbereich 21. Weiterhin besitzt der Isolierkörper 2 einen
Leiterkartenanschlussbereich 22.
Der Isolierkörper 2 ist zweiteilig ausgeführt und besitzt neben diesem Grundkörper 20 einen separaten Kontaktträger 23, der als Einzelteil in den Fig. 4a - c besonders gut zu sehen ist. Der Kontaktträger 23 besitzt ebenfalls einen im wesentlichen zylindrischen Steckabschnitt 231 , mit dem er in eine im Wesentlichen zylinderförmige Ausnehmung 200 des
Grundkörpers 20 eingeschoben ist. Der Isolierkörper 2 besitzt weiterhin einen Durchgangsschlitz 24, der einen ebenen Verlauf besitzt.
Ein Bereich des Durchgangsschlitzes 24 ist im Steckbereich 21 des Grundkörpers 20 angeordnet und durch diesen zylindrischen
Steckbereich 21 radial geführt. Ein weiterer Bereich des
Durchgangsschlitzes 24 verläuft durch den Kontaktträger 23. Der
Durchgangsschlitz 24 ist eben ausgeführt und ist dafür vorgesehen, das ebene Schirmanbindungselement 1 aufzunehmen.
Im montierten Zustand, wenn also der Steckabschnitt 231 des
Kontaktträgers 23 wie dargestellt im Grundkörper 20 aufgenommen ist, verläuft der Durchgangsschlitz 24 radial durch den Steckbereich 21 und den Steckabschnitt 231. Somit durchgreift das darin eingefügte
Schirmanbindungselement 1 den Isolierköper 2 an dessen
Steckbereich 21.
Zwischen dem Steckbereich 21 und dem Leiterkartenanschlussbereich 22 besitzt der Isolierkörper 2 einen zum Grundkörper 20 gehörenden zylindrischen Halteabschnitt 25, dessen Durchmesser deutlich größer ist als der Durchmesser des Steckbereichs 21. In dem Halteabschnitt 25 ist ebenfalls ein Bereich des Durchgangsschlitzes 24 angeordnet. Dieser Bereich des Durchgangsschlitzes 24 dient dazu, den besagten
Massekontaktbereich 13 des Schirmanbindungselements 1 aufzunehmen. Der Massekontaktbereich 13 des Schirmanbindungselements 1 ist dann in dem Halteabschnitt 25 angeordnet. Die Breite des Durchgangsschlitzes 24 entspricht der Stärke des Schirmanbindungselements 1. Dadurch ist das Schirmanbindungselement 1 zumindest senkrecht zur Schlitzebene formschlüssig im Isolierkörper 2 gehalten.
Die Fig. 2a, b und c zeigen den Isolierkörper 2 mit dem in seinen
Durchgangsschlitz 24 eingeführten Schirmanbindungselement 1 aus zwei verschiedenen Ansichten sowie im Querschnitt. Die beiden
Kontaktabschnitte 1 1 ragen mit ihren Kontaktbereichen 1 1 1 beidseitig des Steckbereichs 21 aus dem Durchgangsschlitz 24 und damit aus dem Isolierkörper 2 heraus.
Aus der Fig. 2c wird ersichtlich, dass der Durchgangsschlitz 24 zwischen den Federarmen 12 des eingeführten Schirmanbindungselements 1 durch den Steckabschnitt 231 des Kontaktträgers 23 geführt ist, so dass die beiden Federarme 12 sich elastisch verformend auf einander zu bewegen können. Der Massekontaktbereich 13 des Schirmanbindungselements 1 ist im Kontaktträger 23 des Isolierkörpers 2 angeordnet und ragt mit seinem Massekontaktstift 131 aus einer dafür vorgesehenen Öffnung des Leiterkartenanschlussbereichs 22 hinaus, um mit einem Massekontakt einer Leiterkarte zu kontaktieren.
Die Fig. 3a zeigt den Isolierkörper 2 aus der vorangegangenen
Darstellung mit einem metallischen Steckverbindereinbaugehäuse 3. Das Steckverbindereinbaugehäuse 3 besitzt einen Gehäusesteckbereich 31 zum Stecken mit einem Gegenstecker sowie eine Schraubmutter 32 zur Befestigung und elektrischen Anbindung des
Steckverbindereinbaugehäuses 3 an ein Gerätegehäuse eines
elektrischen Gerätes (nicht gezeigt). Das Steckverbindereinbaugehäuse 3 besitzt zu seinem Steckbereich 31 hin einen sich leicht verjüngenden, konischen Verlauf.
Es ist leicht erkennbar, dass durch ein Einschieben des Isolierkörpers 2 in das Steckverbindereinbaugehäuse 3 die aus dem Isolierkörper radial herausragenden Kontaktbereiche 1 1 1 der Kontaktabschnitte 1 1 in elektrischen Kontakt mit dem metallischen
Steckverbindereinbaugehäuse 3 kommen.
Durch ein tieferes Einschieben des Steckbereichs 21 des Isolierkörpers 2 können die Kontaktabschnitte 1 1 gemäß der Kontur ihrer
Kontaktbereiche 1 11 elastisch auf einander zu bewegt werden. Dadurch bringt das Schirmanbindungselement 1 die zur sicheren elektrischen Kontaktierung erforderliche Andruckkraft auf.
Die Fig. 3b zeigt den Isolierkörper 2 mit dem eingefügten
Schirmanbindungselement 1 und dem Steckverbindereinbaugehäuse 3 in einer Querschnittsdarstellung, wobei der Isolierkörper 2 mit seinem Steckbereich 21 in das Steckverbindereinbaugehäuse 3 endgültig eingeführt ist. Das Schirmanbindungselement 1 durchgreift den
Isolierkörper 2 radial und kontaktiert das Steckverbindereinbaugehäuse 3 beidseitig mit seinen Kontaktbereichen 1 11. Der mechanische und elektrische Kontakt ist an dieser Stelle durch eine leichte Überlappung dargestellt. Es ist leicht vorstellbar, dass sich die beiden Federarme 12 in dem durchgehenden ebenen Schlitz 24 beim Einführen des
Isolierkörpers 2 in das Steckverbindereinbaugehäuse 3 elastisch auf einander zu bewegen und eine Andruckkraft/Kontaktkraft gegenüber dem Steckverbindereinbaugehäuse 3 generieren. Diese Kontaktkraft ist abhängig von der Federkonstanten der beiden Federarme 12 und von dem Betrag ihrer Auslenkung. Die Auslenkung ist wiederum abhängig von der Form der Kontaktbereiche 1 1 1. Insbesondere wird durch deren Form auch die Kraft beim Einschieben bestimmt. Die Federkraft der beiden Federarme 12 wird durch ihre Form, insbesondere ihre Länge und/oder Breite bestimmt. Da das Schirmanbindungselement 1 aus einem Blech ausgestanzt ist, können diese Parameter bei der Fierstellung sehr einfach durch die exakte Ausgestaltung der Stanzform eingestellt werden.
Allgemein formuliert liegt das in den Isolierkörper 2 eingefügte ebene Schirmanbindungselement 1 in einer Verformungsebene, welche mit der Schlitzebene übereinstimmt. Dabei ist das Schirmanbindungselement 1 in der Lage, eine zur elektrischen Kontaktierung des
Steckverbindereinbaugehäuses 3 notwendige mechanische Kontaktkraft in Form einer Gegenkraft zu einer elastischen Verformung zu erzeugen, wobei diese Verformung ausschließlich in der Verformungsebene stattfindet. Die Schlitzebene und die Verformungsebene sind parallel zur Steckachse des Leiterkartensteckverbinders ausgerichtet. Dadurch kann das Schirmanbindungselement 1 beim Einschieben in das
Steckverbinderanbaugehäuse 3 mit seinen Kontaktabschnitten 1 1 nicht daran verkanten.
Im Leiterkartenanschlussbereich besitzt der Durchgangsschlitz 24 des Isolierkörpers 2 eine weitere Austrittsöffnung, durch welche der
Massekontaktstift 131 zur elektrischen Kontaktierung des nicht gezeigten Masseanschlusses der nicht gezeigten Leiterkarte geführt ist. Somit kann das Steckverbindereinbaugehäuse 3 über das
Schirmanbindungselement 1 an der Leiterkarte geerdet werden.
Die Montage des Steckverbinders geht aus den Fig. 4a - e hervor.
Die Fig. 4a, b und c zeigen den Grundkörper 20, den Kontaktträger 23 und das Schirmanbindungselement 1 als separate Bauteile. Bei der Montage

Claims

wird zunächst das Schirmanbindungselement 1 in den Kontaktträger 23 gesteckt. Dann wird der Kontaktträger 23 zusammen mit dem Schirmanbindungselement 1 mit seinem Steckabschnitt 231 in eine zylinderförmige Ausnehmung 200 des Grundkörpers 20 gesteckt, die in der Fig. 4d gut zu sehen ist. Beim Einschieben kann sich der Verformungsabschnitt des Schirmanbindungselements 1 entsprechend verformen um das Einführen des Kontaktträgers 23 in den Grundkörper 20 zu ermöglichen. Im eingeführten Zustand treten die Kontaktabschnitte 1 1 mit ihren Kontaktbereichen 1 1 1 beidseitig aus dem Steckbereich 21 des Isolierkörpers 2 heraus, wie es in der Fig. 4e dargestellt ist, um mechanisch und elektrisch mit dem Steckverbindergehäuse 3 zu kontaktieren, wie es in der Fig. 3b dargestellt ist. Leiterkartensteckverbinder mit einem Schirmanbindungselement Bezugszeichenliste I Schirmanbindungselement I I Kontaktabschnitt 1 11 Kontaktbereich 12 Federarme 13 Massekontaktbereich 131 Massekontaktstift 2 Isolierkörper 20 Grundkörper 200 zylinderförmige Ausnehmung 21 Steckbereich 22 Leiterkartenanschlussbereich 23 Kontaktträger 231 Steckabschnitt 24 Durchgangsschlitz 25 Halteabschnitt 3 Steckverbindereinbaugehäuse 31 Gehäusesteckbereich 32 Befestigungsmutter Leiterkartensteckverbinder mit einem Schirmanbindungselement Ansprüche
1. Leiterkartensteckverbinder, aufweisend ein
Schirmanbindungselement (1 ), das zumindest einen ebenen
Verformungsabschnitt aufweist, ein Steckverbindereinbaugehäuse (3), das zumindest teilweise aus Metall besteht, sowie einen
Isolierkörper (2), der einen Durchgangsschlitz (24) aufweist, in den das Schirmanbindungselement (1 ) eingefügt ist
dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (2) mit seinem Steckbereich (21 ) in dem Steckverbindereinbaugehäuse (3) angeordnet ist und das Schirmanbindungselement (1 ) mit seinen beidseitig radial aus dem Isolierkörper (2) herausragenden
Kontaktabschnitten (1 1 1 ) das Steckverbindereinbaugehäuse (3) von innen an zwei einander gegenüberliegenden Stellen elektrisch kontaktiert, um das Steckverbindereinbaugehäuse (3) mit dem Masseanschluss einer Leiterkarte elektrisch zu kontaktieren.
2. Leiterkartensteckverbinder gemäß Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Schirmanbindungselement (1 ) in der Lage ist, eine zur elektrischen Kontaktierung des
Steckverbindereinbaugehäuses (3) notwendige mechanische Kontaktkraft durch eine elastische Verformung zu erzeugen, welche in der Ebene des Verformungsabschnitts stattfindet.
3. Leiterkartensteckverbinder gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Schirmanbindungselement (1 ) einstückig ausgeführt ist.
4. Leiterkartensteckverbinder gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Schirmanbindungselement (1 ) aus einem federelastischen Blech gebildet ist.
5. Leiterkartensteckverbinder gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem
Schirmanbindungselement (1 ) um ein Stanzteil handelt.
6. Leiterkartensteckverbinder gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsabschnitt zwei Federarme (12) besitzt, wobei an die Federarme (12) je ein
Kontaktabschnitt (1 1 ) mit je einem Kontaktbereich (1 11 ) angeformt ist, wobei die Kontaktabschnitte (1 1 ) mit ihren
Kontaktbereichen (1 1 1 ) von einander weggerichtet sind.
7. Leiterkartensteckverbinder gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Schirmanbindungselement einen Massekontaktbereich (13) besitzt, an den der
Verformungsabschnitt angeformt ist.
8. Leiterkartensteckverbinder gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass an den Massekontaktbereich (13) ein Massekontaktstift (131 ) zur Kontaktierung des Masseanschlusses der Leiterkarte aufweist.
9. Leiterkartensteckverbinder gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das komplette
Schirmanbindungselement (1 ) eben ausgeführt ist.
10. Leiterkartensteckverbinder gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Schirmanbindungselement (1 ) in den Durchgangsschlitz (24) des Isolierkörpers (2) eingefügt ist und den Isolierkörper (2) mit seinem Verformungsabschnitt radial durchgreift.
11. Leiterkartensteckverbinder gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (2) zur
Erleichterung des Einfügens des Schirmanbindungselements (1 ) zumindest zweiteilig ausgeführt ist und somit zumindest zwei Teile, nämlich einen Grundkörper (20) und einen Kontaktträger (23) besitzt, wobei der Grundkörper (20) eine im Wesentlichen zylinderförmige Ausnehmung (200) aufweist und wobei der Kontaktträger (23) zumindest teilweise in die zylinderförmige Ausnehmung (200) des Grundkörpers (20) einfügbar ist.
12. Leiterkartensteckverbinder gemäß Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich des
Durchgangsschlitzes (24) im Steckbereich (21 ) des Grundkörpers (20) angeordnet ist und dass ein weiterer Bereich des
Durchgangsschlitzes (24) in dem Kontaktträger (23) angeordnet ist.
13. Leiterkartensteckverbinder (1 ) gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (2) an einem Leiterkartenanschlussbereich (22) einen Auslass zur elektrischen Kontaktierung eines Masseanschlusses der Leiterkarte durch den Massekontaktstift (131 ) des Schirmanbindungselements (1 ) aufweist.
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