WO2012123219A1 - Direktsteckelement mit zwei federbereichen - Google Patents

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Peter Rehbein
Ulrich Schmatz
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    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a direct plug-in element for contacting an exposed electrical contact, in particular an electrical contact of a printed circuit board, with arranged on both sides of the direct plug-in element
  • the direct plug-in element according to the invention for contacting an electrical contact with the features of claim 1 has the advantage that a contact-safe contacting of the exposed electrical contact is possible.
  • the invention is
  • the first spring portion comprises a first spring bow and the second spring portion comprises a second spring bow, wherein both spring arcs are arranged as contact areas.
  • the two spring arcs have the same geometric shape. This makes it possible that a 180 ° rotation of the direct contact is possible in a Be Publishedungsvorgang of the direct plug with the direct contacts without a faulty assembly occurs. This is particularly important if the direct plug element has only very small dimensions, so that the
  • Direct contacts also have very small dimensions and it makes considerable effort to perform a proper alignment of the contact before a placement. Thus, it is not necessary that
  • the direct plug-in element can be provided very inexpensively.
  • the two spring arches are formed symmetrically to a median plane in the longitudinal direction of the direct contact.
  • the second spring portion is adapted to be in a plugged state of Direct plug to contact and bias a free end of the first spring portion.
  • the second spring region is particularly preferably a punched-out partial region of the direct contact, wherein a spring force of the second spring region is directed in the same direction as that of the first spring region.
  • a distance of the first spring portion on the first leg to a second leg is at least twice as large as a distance of a free end of the first spring portion to the second leg. This ensures that 2 0, the first spring portion has a sufficiently large spring deflection, so that a greater tolerance compensation is possible. Furthermore, an undesired plastic deformation of the first spring region can be avoided. As a result, multiple contacting with the direct plug-in element, as used for example in applications in the vehicle sector by multiple insertion
  • the direct plug-in element according to the invention particularly preferably has a plurality of directly formed, directly formed direct contacts of a plurality of contacts on a carrier plate, such as
  • the present invention is preferably used in vehicles, in particular for direct contacting of control devices.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a direct plug-in element according to a first exemplary embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic front view of that shown in Figure 1
  • Direct plugging element according to a third embodiment of the invention, a schematic sectional view of the direct plugging element shown in Figure 4 during the beginning of a contact with a counterpart, and a schematic sectional view of the direct plugging element shown in Figure 4, the deformation of the
  • Direct plug-in element 1 according to a first preferred embodiment of the invention 30 described in detail.
  • the direct plug-in element 1 of the first exemplary embodiment comprises a direct contact 2, which is electrically connected to a cable 7.
  • the direct contact 2 is arranged in a housing 3.
  • the direct contact 2 is further formed symmetrically to a plane E and comprises a first spring portion 4 and a second spring portion 5.
  • the Direct contact 2 in this case has a substantially U-shaped configuration, wherein the first spring region 4 on a first leg 21 and the second
  • Spring portion 5 are provided on a second leg 22.
  • the direct contact 2 of the first embodiment has two
  • Figure 3 shows a direct plug-in element according to a second embodiment of the invention, wherein identical or functionally identical parts with the same reference numerals, as in the first embodiment are designated.
  • the direct plug-in element 1 of the second embodiment in which, for reasons of simplification, the housing is not shown, comprises a substantially U-shaped direct contact 2 with a first spring portion 4 and a second spring portion 5.
  • the first spring portion 4 is similar to the first embodiment with a spring bow 41 formed.
  • the direct contact 2 on the first limb 21 comprises the first spring region 4, which has a spring bow 41 and a free end 21a.
  • the free end 21 a is inserted into a circumferentially closed box shape 23 of the direct contact.
  • This measure avoids, in particular, a plastic deformation of the first spring region 4 during the contact phase, so that damage to the direct contact, even after repeated insertion and withdrawal, can be avoided in conjunction with the contact surface 24.
  • L 5 area can be provided on the side of the first spring portion 4.
  • the direct contact 2 of the third embodiment is preferably provided as a one-piece component.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Direktsteckelement zur Kontaktierung eines elektrischen Kontaktes, umfassend einen federnden Direktkontakt (2), wobei der federnde Direktkontakt (2) einen ersten Federbereich (4) und einen zweiten Federbereich (5) aufweist, wobei der Direktkontakt (2) eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt mit einem ersten Schenkel (21) und einem zweiten Schenkel (22) aufweist, wobei der erste Federbereich (4) am ersten Schenkel (21) angeordnet ist und der zweite Federbereich (5) am zweiten Schenkel (2) angeordnet ist, und wobei wenigstens einer der Federbereiche (4, 5) als Kontaktbereich eingerichtet ist, um eine elektrische Kontaktierung des elektrischen Kontaktes auszuführen.

Description

Beschreibung
Titel
Direktsteckelement mit zwei Federbereichen Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Direktsteckelement zur Kontaktierung eines freiliegenden elektrischen Kontaktes, insbesondere eines elektrischen Kontaktes einer Leiterplatte, mit beidseitig am Direktsteckelement angeordneten
Federbereichen.
In jüngster Zeit werden vermehrt Direktsteckkontakte verwendet, bei denen ein Direktsteckelement unmittelbar auf eine Trägerplatte, z.B. eine Leiterplatte oder ein Stanzgitter, gesteckt wird. Durch die fortschreitende Miniaturisierung nehmen dabei die Leiterplatten, die beispielsweise in Steuergeräten von Fahrzeugen eingesetzt werden, ständig weniger Raum ein. Durch eine Direktsteckverbindung kann hierbei an der Steuergeräteseite zusätzlich ein Raumbedarf für einen Stecker reduziert werden. Insbesondere bei Automotive-Anwendungen muss jedoch ein sehr robuster Kontakt auch bei Verwendung von
Direktsteckelementen möglich sein.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Direktsteckelement zur Kontaktierung eines elektrischen Kontakts mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine kontaktsichere Kontaktierung des freiliegenden elektrischen Kontaktes möglich ist. Insbesondere ist das erfindungsgemäße
Direktsteckelement für eine miniaturisierte Ausführung geeignet, ohne dass Abstriche bei der Kontaktsicherheit gemacht werden müssen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das erfindungsgemäße
Direktsteckelement einen federnden Direktkontakt mit einem ersten und zweiten Federbereich aufweist. Der Direktkontakt hat eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt, wobei jeweils einer der Federbereiche an einem ersten bzw. zweiten Schenkel des U-förmigen Direktkontaktes angeordnet ist. Dabei ist wenigstens einer der Federbereiche als Kontaktbereich eingerichtet, um eine elektrische Kontaktierung des elektrischen Kontaktes eines Gegenbauteils auszuführen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Besonders bevorzugt umfasst der erste Federbereich des Direktkontaktes einen Federbogen, d.h. , einen Federbereich mit bogenförmiger Gestalt, welcher der
Kontaktbereich des ersten Federbereichs ist.
Für eine besonders kostengünstige und schnelle Herstellbarkeit ist vorzugsweise der Direktkontakt mit dem ersten und zweiten Federbereich als ein einstückiges Bauteil ausgebildet.
Weiter bevorzugt umfasst der ersten Federbereich einen ersten Federbogen und der zweite Federbereich umfasst einen zweiten Federbogen, wobei beiden Federbögen als Kontaktbereiche eingerichtet sind. Besonders bevorzugt weisen dabei die beiden Federbögen die gleiche geometrische Form auf. Hierdurch ist es möglich, dass bei einem Bestückungsvorgang des Direktsteckelements mit den Direktkontakten eine 180°-Verdrehung des Direktkontaktes möglich ist, ohne dass eine Fehlmontage auftritt. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn das Direktsteckelement nur sehr kleine Abmessungen aufweist, so dass die
Direktkontakte ebenfalls nur sehr kleine Abmessungen aufweisen und es erheblichen Aufwand macht, eine richtige Ausrichtung des Kontaktes vor einer Bestückung auszuführen. Somit ist es auch nicht notwendig, dass
Kodierungselemente am Direktkontakt vorgesehen werden müssen, um eine richtige Ausrichtung des Direktkontaktes vor einer Bestückung sicherzustellen. Daher kann erfindungsgemäß das Direktsteckelement sehr kostengünstig bereitgestellt werden. Besonders bevorzugt sind die beiden Federbögen dabei symmetrisch zu einer Mittelebene in Längsrichtung des Direktkontaktes ausgebildet. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der zweite Federbereich eingerichtet, um in einem gesteckten Zustand des Direktsteckelements ein freies Ende des ersten Federbereichs zu kontaktieren und vorzuspannen. Hierdurch kann ein Direktkontakt mit einer integrierten Vorspannung ermöglicht werden. Besonders bevorzugt ist der zweite Federbereich dabei ein ausgestanzter Teilbereich des Direktkontaktes, wobei 5 eine Federkraft des zweiten Federbereichs in die gleiche Richtung wie die des ersten Federbereichs gerichtet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Direktkontakt ferner einen Anschlag, welcher einen Federweg des L 0 ersten Federbereichs begrenzt. Hierdurch kann insbesondere ein Überdrücken des ersten Federbereichs während der Bestückung des Direktsteckelements vermieden werden. Auch schützt der Anschlag bei einem Steckvorgang vor einer unerwünschten Überdrückung des ersten Federbereichs. Ferner wird die Federkennlinie des ersten Federbereichs versteift.
L 5
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Abstand des ersten Federbereichs am ersten Schenkel zu einem zweiten Schenkel wenigstens doppelt so groß, wie ein Abstand eines freien Endes des ersten Federbereichs zum zweiten Schenkel. Hierdurch wird sichergestellt, dass 2 0 der erste Federbereich einen ausreichend großen Federweg aufweist, so dass ein größerer Toleranzausgleich möglich ist. Ferner kann eine unerwünschte plastische Deformation des ersten Federbereichs vermieden werden. Hierdurch kann eine mehrfache Kontaktierung mit dem Direktsteckelement, wie sie beispielsweise bei Anwendungen im Fahrzeugbereich durch mehrfachen Ein-
25 und Ausbau notwendig ist, ermöglicht werden.
Besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäße Direktsteckelement mehrere in Reihe angeordnete, gleich ausgebildete Direktkontakte auf, um eine Direktkontaktierung von einer Vielzahl von Kontakten an einer Trägerplatte, wie
30 z. B. einer Leiterplatte, zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung wird bevorzugt in Fahrzeugen, insbesondere zur Direktkontaktierung von Steuergeräten, verwendet.
35 Zeichnung Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Direktsteckelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine schematische Ansicht von vorne des in Figur 1 gezeigten
Direktsteckelements,
L 0
eine schematische Seitenansicht eines Direktsteckelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, eine schematische, perspektivische Ansicht eines
Direktsteckelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, eine schematische Schnittansicht des in Figur 4 gezeigten Direktsteckelements während des Beginns einer Kontaktierung mit einem Gegenstück, und eine schematische Schnittansicht des in Figur 4 gezeigten Direktsteckelements, welches die Verformung des
Federbereichs im Kontaktzustand zeigt.
25
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein
Direktsteckelement 1 gemäß einem ersten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der 30 Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst das Direktsteckelement 1 des ersten Ausführungsbeispiels einen Direktkontakt 2, welcher elektrisch an ein Kabel 7 angebunden ist. Der Direktkontakt 2 ist in einem Gehäuse 3 angeordnet. Der 35 Direktkontakt 2 ist ferner symmetrisch zu einer Ebene E gebildet und umfasst einen ersten Federbereich 4 und einen zweiten Federbereich 5. Der Direktkontakt 2 weist dabei eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt auf, wobei der erste Federbereich 4 an einem ersten Schenkel 21 und der zweite
Federbereich 5 an einem zweiten Schenkel 22 vorgesehen sind.
Weiter weisen die beiden Federbereiche 4, 5 eine gleiche geometrische Form auf, wobei der erste Federbereich 4 einen Federbogen 41 und der zweite Federbereich 5 einen Federbogen 51 umfasst. Jeweils an den Wendepunkten der Federbögen 41 , 51 ist ein Punktkontakt 40, 50 vorgesehen. Der Punktkontakt kann dabei beispielsweise mittels eines Prägevorgangs aus dem Material des Federbogens 41 , 51 hergestellt werden.
Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, befindet sich der erste Federbereich 4 über den Punktkontakt 40 am ersten Federbogen 41 mit einem elektrischen Kontakt 60 in Kontakt. Der elektrische Kontakt 60 ist auf einer Leiterplatte 6 freiliegend angeordnet, so dass eine Direktkontaktierung durch den Punktkontakt 40 möglich ist.
Somit weist der Direktkontakt 2 des ersten Ausführungsbeispiels zwei
Federbereiche auf, so dass eine Bestückung des Direktsteckelements 1 mit den Direktkontakten problemlos möglich ist, da der Direktkontakt um 180° verdrehbar ist und trotzdem richtig montiert werden kann. Dadurch ist der Direktkontakt insbesondere für eine Miniaturisierung der Direktsteckverbindung vorteilhaft.
Figur 3 zeigt ein Direktsteckelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen, wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.
Das Direktsteckelement 1 des zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem aus Vereinfachungsgründen das Gehäuse nicht dargestellt ist, umfasst einen im Wesentlichen U-förmigen Direktkontakt 2 mit einem ersten Federbereich 4 und einem zweiten Federbereich 5. Der erste Federbereich 4 ist ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel mit einem Federbogen 41 ausgebildet. Der zweite
Federbereich 5 ist dagegen als ausgestanzter Bereich aus dem Material des zweiten Schenkels 22 des Direktkontaktes hergestellt. Dabei ist der zweite Federbereich 5 derart ausgestanzt, dass eine erste Federkraft F1 des ersten Federbereichs und eine zweite Federkraft F2 des zweiten Federbereichs 5 in die gleiche Richtung gerichtet sind (vergleiche Figur 3). Dabei ist der erste Schenkel 21 des Direktkontakts derart ausgebildet, dass ein freies Ende 21 a des ersten Schenkels nahe dem zweiten Federbereich 5 liegt. Wenn nun während eines Steckvorgangs eine Verformung des ersten Federbereichs 4 und damit des 5 ersten Schenkels 21 auftritt, kommt der freie Endbereich 21 a des ersten
Schenkels 21 mit dem zweiten Federbereich 5 in Kontakt, wobei sich das freie Ende 21 a am zweiten Federbereich 5 abstützt. Hierdurch wird die
Gesamtcharakteristik des Direktkontaktes 2 derart verändert, dass eine Kontaktfederkraft durch den zweiten Federbereich 5 über das freie Ende 21 L 0 verstärkt wird.
Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
L 5
In den Figuren 4 bis 6 ist ein Direktsteckelement 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Aus Vereinfachungsgründen ist beim Direktsteckelement des
2 0 dritten Ausführungsbeispiels ebenfalls ein Gehäuse weggelassen, so dass
lediglich der Direktkontakt 2 des Direktsteckelements dargestellt ist.
Wie aus den Figuren 5 und 6 ersichtlich ist, weist der Direktkontakt 2 wieder eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt auf.
25
Wie insbesondere aus Figur 4 ersichtlich ist, umfasst der Direktkontakt 2 am ersten Schenkel 21 den ersten Federbereich 4, welcher einen Federbogen 41 und ein freies Ende 21 a aufweist. Das freie Ende 21 a ist in eine umfänglich geschlossene Kastenform 23 des Direktkontaktes eingeführt. Der Direktkontakt 2
30 ist einstückig gebildet und weist ferner einen Anlagebereich 24 auf, welcher, wie aus Figur 6 deutlich wird, als Anlagefläche für den ersten Schenkel 21 im
Kontaktzustand des Direktkontaktes dient. Hierdurch wird eine Überlastung des ersten Federbereiches 4 verhindert und bei einer maximalen Auslenkung die Beanspruchung des ersten Federbereichs reduziert, so dass die Federkennlinie 35 robuster (steifer) wird. Um insbesondere größere Toleranzen ausgleichen zu können, ist der erste
Federbereich 4 derart gebildet, dass im Nichtkontaktierungszustand (in Figur 4 dargestellt) ein Abstand A1 des Federbogens 41 zum zweiten Schenkel 22 wenigstens doppelt so groß wie ein Abstand A2 des freien Endes 21 des ersten 5 Schenkels 21 zum zweiten Schenkel 22 (vergleiche auch die Darstellung der
Abstände in Figur 6). Diese Maßnahme vermeidet insbesondere eine plastische Deformation des ersten Federbereichs 4 während der Kontaktphase, so dass in Verbindung mit der Anlagefläche 24 eine Beschädigung des Direktkontakts auch nach mehrmaligem Einstecken und Herausziehen vermieden werden kann.
L 0 Weiterhin kann durch diese Maßnahme sichergestellt werden, dass bei einem typischen Federweg des ersten Federbereichs 4 in einem Bereich von 0,3 bis 0,4 mm eine Federkraft F1 von 2 N oder größer erhalten werden kann. Es sei angemerkt, dass für eine richtige Montage des Direktkontaktes 2 ferner eine Kodierung, beispielsweise ein von der Kastenform 23 senkrecht vorstehender
L 5 Bereich an der Seite des ersten Federbereichs 4 vorgesehen sein kann.
Hierdurch wird auch eine Miniaturisierung des Direktkontakts 2 möglich, ohne dass Montagefehler zu erwarten sind.
In den Figuren 5 und 6 ist in gestrichelten Linien die Form des Direktkontaktes im
2 0 nicht gesteckten Zustand dargestellt. Figur 5 zeigt dann den ersten Schenkel 21 in einem Zustand (2T), in welchem der erste Schenkel 21 gerade an eine Gegenseite des elektrischen Kontaktes anliegt und Figur 6 zeigt dann den ersten Schenkel 21 in voll eingeschobenem Zustand (21 "), in dem die
Direktkontaktierung des elektrischen Kontakts erfolgt.
25
Der zweite Federbereich 5 des Direktkontaktes ist ferner derart am zweiten Schenkel 22 angeordnet, dass eine Federkraft F2 des zweiten Federbereichs 5 entgegen einer Federkraft F1 des ersten Federbereichs gerichtet ist. Weiterhin weist der Direktkontakt 2 des dritten Ausführungsbeispiels zwei Wände 25, 26
30 auf, welche derart von einander beabstandet sind, dass zwischen die beiden
Wände 25, 26 der erste Schenkel 21 während der Direktkontaktierung eintauchen kann. Der Direktkontakt 2 des dritten Ausführungsbeispiels ist bevorzugt als einstückiges Bauteil vorgesehen.
35 Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen, auf die in der Beschreibung verwiesen werden kann.

Claims

Direktsteckelement zur Kontaktierung eines elektrischen Kontaktes, umfassend
- einen federnden Direktkontakt (2),
- wobei der federnde Direktkontakt (2) einen ersten Federbereich (4) und einen zweiten Federbereich (5) aufweist,
- wobei der Direktkontakt (2) eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt mit einem ersten Schenkel (21) und einem zweiten Schenkel (22) aufweist,
- wobei der erste Federbereich (4) am ersten Schenkel (21) angeordnet ist und der zweite Federbereich (5) am zweiten Schenkel (2) angeordnet ist, und
- wobei wenigstens einer der Federbereiche (4, 5) als Kontaktbereich eingerichtet ist, um eine elektrische Kontaktierung des elektrischen Kontaktes auszuführen.
Direktsteckelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der erste Federbereich (4) einen Federbogen (41) umfasst, welcher der Kontaktbereich des ersten Federbereichs (4) ist.
Direktsteckelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktkontakt (2) mit dem ersten und zweiten Federbereich (4, 5) ein einstückiges Bauteil ist.
Direktsteckelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Federbereich (4) einen ersten Federbogen (41) und der zweite Federbereich (5) einen zweiten Federbogen (51) umfasst, wobei beide Federbögen als Kontaktbereiche eingerichtet sind.
Direktsteckelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Federbereich (4, 5) jeweils die gleiche geometrische Form aufweisen.
6. Direktsteckelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Federbereich (4, 5) symmetrisch zu einer Mittelebene (E) vorgesehen sind.
7. Direktsteckelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der zweite Federbereich (5) eingerichtet ist, im eingesteckten Zustand einen freien Endbereich (21 a) des ersten Schenkels (21) zu kontaktieren und in eine gleiche Richtung wie eine Federkraft (F1) des ersten Federbereichs (4) vorzuspannen.
8. Direktsteckelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend einen Anschlag 24, welcher einen Federweg des ersten Federbereichs (4) begrenzt.
9. Direktsteckelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Abstand (A1) des ersten Federbereichs (4) an einem Kontaktbereich zum zweiten Schenkel (22) wenigstens doppelt so groß ist, wie ein zweiter Abstand (A2) des freien Endes (21a) des ersten Schenkels (21) zum zweiten Schenkel (22).
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