WO2018073228A1 - Steckverbindung von leiterzügen wenigstens zweier beabstandet zueinander angeordneter leiterplatten mit wenigstens einem steckverbinder - Google Patents

Steckverbindung von leiterzügen wenigstens zweier beabstandet zueinander angeordneter leiterplatten mit wenigstens einem steckverbinder Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to connectors of conductor tracks of at least two spaced-apart printed circuit boards with at least one connector.
  • Plug connector consisting of a plug and a coupling, wherein at least one of these elements is connected to lead wires, are well known.
  • the plug or the coupling can also be located on a printed circuit board.
  • the document DE 691 05 724 T2 includes a miniaturized multi-pole electrical connector, which is used for the electrical cross-connection of two electrical components having a large number of electrical connections.
  • the multi-pole electrical connector comprises a pair of intermeshable objects. These have tapered elements as an increase and depression, so that they can interlock. The adhesion is ensured via the tapered sides of the elements. Essentially, no tolerances of the elements are allowed to each other.
  • the document DE 94 13 196 U1 includes a connector for printed circuit boards.
  • the connectors are arranged at the same distance from a predetermined common axis with axis-parallel alignment to this common axis. Thereafter, the individual circuit boards are no longer aligned parallel to each other, but arranged on the connector on a circular arc about a common axis at the same distance from the axis.
  • the indicated in claim 1 invention has for its object to easily connect conductor tracks of at least two printed circuit boards electrically conductive to each other.
  • the plug-in connections of conductor tracks of at least two spaced-apart printed circuit boards with at least one plug connector are characterized in particular in that the conductor tracks are simply connected to one another in an electrically conductive manner.
  • the connector is a column with a polygonal or star-shaped or conical section.
  • the column has at least two opposing C-shaped contact springs.
  • the spaced-apart printed circuit boards at the same place each have an opening for receiving part of the column with vias, so that the spaced-apart vias of the printed circuit boards via the contact springs of the column are electrically connected to each other.
  • the connector is particularly suitable for connecting assemblies on printed circuit boards, which are arranged one above the other.
  • a small space can be realized, at the same time a small distance of the circuit boards is possible to each other.
  • This is the case for example in plug or coupling housings whose base is limited.
  • These plug or coupling housings can also contain sensors, so that even complex electronic assemblies can be realized.
  • This microcontroller can be integrated in particular, so that intelligent sensors are easy to produce.
  • the connector is compared to a male-female connection only part of the connection.
  • the other part is the printed circuit boards themselves. No solder joints are necessary.
  • the circuit boards are easy to install. In an opening of the connector is inserted. When placing the spaced therefrom arranged PCB with a same opening conductor tracks are automatically connected to each other electrically conductive.
  • the opening and the connector can be designed differently in cross section, so that forced positions can be realized.
  • the assembly is simplified considerably, the printed circuit boards are joined force-free.
  • the conductor tracks are connected via the C-shaped contact springs. In the direction of the circuit board, the legs of the contact springs are arranged. By means of these contact springs tolerances and / or position changes between the openings of the circuit boards are easily compensated. The changes in position at different temperatures can be compensated. Of course, this also happens with thermal alternating loads.
  • the compensation takes place in x-direction, y-direction, z-direction and direction of rotation.
  • the contact springs cause the interconnected printed circuit boards to remain force-free in the event of changes in positions or in position tolerances. In a change are made by the connector except for the contact forces to ensure the electrically conductive connection of the conductor tracks no exercised further forces.
  • the compensation of the contact forces takes place in each of the circuit boards for themselves.
  • the central region of the column is formed according to the embodiment of claim 2 in cross-section at least partially larger than the end regions of the column. Furthermore, the column has contact springs receiving grooves parallel to the longitudinal axis of the column, so that the legs of the C-shaped contact springs facing outward.
  • the larger cross-section of the column can simultaneously be the respective stop of the circuit board. The distance between these is determined over the length of the central region of the column. The assembly of printed circuit boards is simplified.
  • the middle area is according to the embodiment of claim 3, the holder of the respective contact spring by caulking and / or gluing and / or terminals. These are known fasteners that are easy to implement.
  • the end regions of the pillar according to the embodiment of claim 4 at least partially grooves in extension of the groove of the central region. Furthermore, the through-groove thus provided is a groove receiving the central portion of the C-shaped contact spring, so that the contact spring is fixed to the pillar. The stability of the contact springs on the column is increased.
  • the middle region is according to the embodiment of claim 5, the stop for the circuit boards. Furthermore, the distance between the printed circuit boards is determined by the length of the central region in the longitudinal direction of the column.
  • the contact spring is advantageously according to the embodiment of claim 6, a leaf spring or a spring with a round cross-section.
  • the column made of a plastic and the contact spring made of a metal.
  • Fig. 2 is a connector in a sectional view
  • Fig. 3 is a conductor tracks of two circuit boards interconnecting connectors.
  • a plug connection consists essentially of at least one conductor tracks of at least two spaced-apart printed circuit boards 8 interconnecting connector.
  • Fig. 1 shows a connector 1 in a schematic representation.
  • the connector 1 a column 2 with a circular and conical section-shaped cross-section.
  • the column 2 has two times two opposing C-shaped contact springs 3.
  • FIG. 2 shows a connector 1 in a basic sectional view.
  • the central region 4 of the column 2 is formed in cross-section in some areas larger than the end regions of the column 2.
  • the column 2 has the contact springs 3 receiving grooves 5 parallel to the longitudinal axis of the column 2, so that the legs 6 of the C-shaped contact springs 3 face outward.
  • the central region 4 is the holder of the respective contact spring 3, which by means of a Stemmitati 7 is attached.
  • the contact springs 3 themselves are springs with a round cross section.
  • the circuit boards 8 have at the same place in each case an opening 9 for partially receiving the connector 1. In the openings through holes are arranged.
  • a via represents a continuation of the conductor to be connected circuit of the circuit board 8 on the inner wall of the opening 9.
  • the column 2 consist of a plastic and the contact springs 3 made of a metal, in particular spring steel with a surface treatment.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Steckverbindungen von Leiterzügen wenigstens zweier beabstandet zueinander angeordneter Leiterplatten mit wenigstens einem Steckverbinder. Die Steckverbindungen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass die Leiterzüge einfach miteinander elektrisch leitend verbunden werden. Dazu ist der Steckverbinder eine Säule mit einem mehreckigen oder sternförmigen oder kegelschnittförmigen Querschnitt. Die Säule weist wenigstens zwei sich gegenüberstehende C- förmige Kontaktfedern auf. Weiterhin besitzen die beabstandet zueinander angeordneten Leiterplatten an gleicher Stelle jeweils eine Öffnung zur teilweisen Aufnahme der Säule mit Durchkontaktierungen, so dass die beabstandet zueinander angeordneten Durchkontaktierungen der Leiterplatten über die Kontaktfedern der Säule miteinander elektrisch leitend verbunden sind.

Description

STECKVERBINDUNG VON LEITERZÜGEN WENIGSTENS ZWEIER BEABSTANDET ZUEINANDER ANGEORDNETER LEITERPLATTEN MIT WENIGSTENS EINEM STECKVERBINDER
Die Erfindung betrifft Steckverbindungen von Leiterzügen wenigstens zweier beabstandet zueinander angeordneter Leiterplatten mit wenigstens einem Steckverbinder.
Steckverbinder bestehend aus einem Stecker und einer Kupplung, wobei wenigstens eines dieser Elemente mit Anschlussdrähten verbunden ist, sind allgemein bekannt. Dabei kann sich der Stecker oder die Kupplung auch auf einer Leiterplatte befinden.
Darüber hinaus sind auch drahtlose Verbindungen bekannt. So beinhaltet beispielsweise die Druckschrift DE 691 05 724 T2 einen miniaturisierten mehrpoligen elektrischen Verbinder, der zur elektrischen Querverbindung zweier elektrischer Komponenten verwendbar ist, die eine große Anzahl elektrischer Anschlüsse aufweisen. Der mehrpolige elektrische Verbinder umfasst ein Paar ineinander eingreifbarer Gegenstände. Diese besitzen konisch zulaufende Elemente als Erhöhung und Vertiefung, so dass diese ineinander greifen können. Die Haftung wird über die konisch zulaufenden Seiten der Elemente sichergestellt. Dabei sind im Wesentlichen keine Toleranzen der Elemente zueinander zugelassen.
Die Druckschrift DE 94 13 196 U1 beinhaltet eine Steckverbindung für Leiterplatten. Die Steckverbinder sind in gleichem Abstand von einer vorgegebenen gemeinsamen Achse mit achsparalleler Ausrichtung zu dieser gemeinsamen Achse angeordnet. Danach sind die einzelnen Leiterplatten nicht mehr parallel zueinander ausgerichtet, sondern auf dem Steckverbinder auf einem Kreisbogen um eine gemeinsame Achse mit gleichem Abstand von der Achse angeordnet.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Leiterzüge von wenigstens zwei Leiterplatten einfach miteinander elektrisch leitend zu verbinden.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die Steckverbindungen von Leiterzügen wenigstens zweier beabstandet zueinander angeordneter Leiterplatten mit wenigstens einem Steckverbinder zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass die Leiterzüge einfach miteinander elektrisch leitend verbunden werden. Dazu ist der Steckverbinder eine Säule mit einem mehreckigen oder sternförmigen oder kegelschnittförmigen Querschnitt. Die Säule weist wenigstens zwei sich gegenüberstehende C- förmige Kontaktfedern auf. Weiterhin besitzen die beabstandet zueinander angeordneten Leiterplatten an gleicher Stelle jeweils eine Öffnung zur teilweisen Aufnahme der Säule mit Durchkontaktierungen, so dass die beabstandet zueinander angeordneten Durchkontaktierungen der Leiterplatten über die Kontaktfedern der Säule miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
Die Steckverbindung eignet sich insbesondere zur Verbindung von Baugruppen auf Leiterplatten, die übereinander angeordnet sind. Damit kann ein kleiner Bauraum realisiert werden, wobei gleichzeitig ein geringer Abstand der Leiterplatten zueinander möglich ist. Das ist beispielsweise in Stecker- oder Kupplungsgehäusen der Fall, deren Grundfläche begrenzt ist. Diese Stecker- oder Kupplungsgehäuse können auch Sensoren beinhalten, so dass auch komplexe elektronische Baugruppen realisierbar sind. Darin können insbesondere Mikrocontroller integriert werden, so dass intelligente Sensoren leicht herstellbar sind.
Der Steckverbinder ist gegenüber einer Stecker-Buchse-Verbindung nur ein Teil der Verbindung. Der andere Teil sind die Leiterplatten selbst. Dabei sind keine Lötstellen notwendig.
Die Leiterplatten lassen sich leicht montieren. In eine Öffnung wird der Steckverbinder eingeführt. Bei Platzierung der beabstandet dazu angeordneten Leiterplatte mit einer gleichen Öffnung werden Leiterzüge automatisch miteinander elektrisch leitend verbunden. Die Öffnung und der Steckverbinder können dazu im Querschnitt unterschiedlich ausgeführt sein, so dass Zwangspositionen realisierbar sind. Die Montage vereinfacht sich wesentlich, wobei die Leiterplatten kraftfrei gefügt werden. Die Leiterzüge werden dabei über die C-förmigen Kontaktfedern verbunden. In Richtung Leiterplatte sind dazu die Schenkel der Kontaktfedern angeordnet. Mittels dieser Kontaktfedern werden Toleranzen und/oder Positionsänderungen zwischen den Öffnungen der Leiterplatten leicht ausgeglichen. Die bei verschiedenen Temperaturen ergebenden Lageveränderungen können sich ausgleichen. Das erfolgt natürlich auch bei thermischen Wechselbelastungen. Der Ausgleich erfolgt dabei in x-Richtung, y- Richtung, z-Richtung und Drehrichtung. Die Kontaktfedern führen darüber hinaus dazu, dass bei Veränderungen von Positionen oder bei Lagetoleranzen die miteinander verbundenen Leiterplatten kraftfrei bleiben. Bei einer Veränderung werden durch den Steckverbinder bis auf die Kontaktkräfte zur Gewährleistung der elektrisch leitenden Verbindung der Leiterzüge keine weiteren Kräfte ausgeübt. Die Kompensation der Kontaktkräfte erfolgt in jeder der Leiterplatten für sich.
Der Ausgleich bei Positionsänderungen und/oder Lagetoleranzen zwischen den Leiterplatten erfolgt dabei in Längsrichtung des Steckverbinders, in Querrichtung dazu und bei Drehungen. Dieser Sachverhalt vereinfacht auch die Montage wesentlich.
Neben den durch thermische Lageveränderungen der Leiterplatten sich ergebenden Ausgleich wird auch bei Auftreten von Schwingungen und der daraus resultierenden Bewegungen oder Schwingungen der Leiterplatten zueinander eine fehlerfreie Verbindung gewährleistet. Um die Kontaktsicherheit zu gewährleisten muss keine Kraft von außen auf die Leiterplatte ausgeübt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 angegeben.
Der Mittelbereich der Säule ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 im Querschnitt wenigstens bereichsweise größer als die Endenbereiche der Säule ausgebildet. Weiterhin weist die Säule Kontaktfedern aufnehmende Nuten parallel zur Längsachse der Säule auf, so dass die Schenkel der C-förmigen Kontaktfedern nach außen weisen.
Der im Querschnitt größere Bereich der Säule kann gleichzeitig der jeweilige Anschlag der Leiterplatte sein. Der Abstand dieser zueinander wird dabei über die Länge des Mittelbereichs der Säule bestimmt. Die Montage der Leiterplatten vereinfacht sich.
Der Mittelbereich ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 der Halter der jeweiligen Kontaktfeder durch Verstemmen und/oder Kleben und/oder Klemmen. Das sind bekannte Befestigungen, die leicht zu realisieren sind.
Die Endenbereiche der Säule besitzen nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 wenigstens bereichsweise Nuten in Verlängerung der Nut des Mittelbereichs. Weiterhin ist die so vorhandene durchgehende Nut eine den Mittelbereich der C-förmigen Kontaktfeder aufnehmende Nut, so dass die Kontaktfeder an der Säule fixiert ist. Die Stabilität der Kontaktfedern an der Säule ist erhöht. Der Mittelbereich ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 der Anschlag für die Leiterplatten. Weiterhin ist durch die Länge des Mittelbereichs in Längsrichtung der Säule der Abstand der Leiterplatten zueinander bestimmt.
Die Kontaktfeder ist vorteilhafterweise nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 eine Blattfeder oder eine Feder mit rundem Querschnitt.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 bestehen die Säule aus einem Kunststoff und die Kontaktfeder aus einem Metall.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Steckverbinder,
Fig. 2 ein Steckverbinder in einer Schnittdarstellung und
Fig. 3 ein Leiterzüge zweier Leiterplatten miteinander verbindenden Steckverbinder.
Eine Steckverbindung besteht im Wesentlichen aus wenigstens einem Leiterzüge wenigstens zweier beabstandet zueinander angeordneter Leiterplatten 8 miteinander verbindenden Steckverbinder 1 .
Die Fig. 1 zeigt einen Steckverbinder 1 in einer prinzipiellen Darstellung.
Der Steckverbinder 1 eine Säule 2 mit einem kreisförmigen und damit kegelschnittförmigen Querschnitt. Die Säule 2 weist zwei mal zwei sich gegenüberstehende C-förmige Kontaktfedern 3 auf.
Die Fig. 2 zeigt einen Steckverbinder 1 in einer prinzipiellen Schnittdarstellung.
Der Mittelbereich 4 der Säule 2 ist im Querschnitt bereichsweise größer als die Endenbereiche der Säule 2 ausgebildet. Die Säule 2 besitzt die Kontaktfedern 3 aufnehmende Nuten 5 parallel zur Längsachse der Säule 2, so dass die Schenkel 6 der C-förmigen Kontaktfedern 3 nach außen weisen. Der Mittelbereich 4 ist der Halter der jeweiligen Kontaktfeder 3, die mittels einer Stemmverbindung 7 befestigt ist. Die Kontaktfedern 3 selbst sind Federn mit rundem Querschnitt.
Die Fig. 3 zeigt einen Leiterzüge zweier Leiterplatten 8 miteinander verbindenden Steckverbinder 1 .
Die Leiterplatten 8 besitzen an gleicher Stelle jeweils eine Öffnung 9 zur teilweisen Aufnahme des Steckverbinders 1. In den Öffnungen sind Durchkontaktierungen angeordnet. Eine Durchkontaktierung stellt eine Fortführung des zu verbindenden Leiterzuges der Leiterplatte 8 an der Innenwand der Öffnung 9 dar. Beim Fügen des Steckverbinders 1 in einer Leiterplatte 8 und der anderen Leiterplatte 8 auf dem Steckverbinder 1 , wobei sich die Durchkontaktierungen an den Stellen der Kontaktfedern 3 befinden, werden die Durchkontaktierungen der Leiterplatten 8 über die Kontaktfedern 3 elektrisch leitend miteinander verbunden. Der Mittelbereich 4 ist vorteilhafterweise der Anschlag für die Leiterplatten 8.
Dabei bestehen die Säule 2 aus einem Kunststoff und die Kontaktfedern 3 aus einem Metall, insbesondere Federstahl mit einer Oberflächenveredlung.
Bezugszeichen
1 Steckverbinder
2 Säule
3 Kontaktfeder
4 Mittelbereich
5 Nut
6 Schenkel
7 Stemmverbindung
8 Leiterplatte
9 Öffnung

Claims

Patentansprüche
1 . Steckverbindung von Leiterzügen wenigstens zweier beabstandet zueinander angeordneter Leiterplatten (8) mit wenigstens einem Steckverbinder (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1 ) eine Säule (2) mit einem mehreckigen oder sternförmigen oder kegelschnittförmigen Querschnitt ist, dass die Säule (2) wenigstens zwei sich gegenüberstehende C-förmige Kontaktfedern (3) aufweist und dass die beabstandet zueinander angeordneten Leiterplatten (8) an gleicher Stelle jeweils eine Öffnung (9) zur teilweisen Aufnahme der Säule (2) mit Durchkontaktierungen besitzen, so dass die beabstandet zueinander angeordneten Durchkontaktierungen der Leiterplatten (8) über die Kontaktfedern (3) der Säule (2) miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
2. Steckverbindung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich
(4) der Säule (2) im Querschnitt wenigstens bereichsweise größer als die Endenbereiche der Säule (2) ausgebildet ist und dass die Säule (2) Kontaktfedern (3) aufnehmende Nuten
(5) parallel zur Längsachse der Säule (2) aufweist, so dass die Schenkel der C-förmigen Kontaktfedern (3) nach außen weisen.
3. Steckverbindung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich
(4) der Halter der jeweiligen Kontaktfeder (3) durch Verstemmen und/oder Kleben und/oder Klemmen ist.
4. Steckverbindung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endenbereiche der Säule (2) wenigstens bereichsweise Nuten (5) in Verlängerung der Nut
(5) des Mittelbereichs (4) besitzen und dass die so vorhandene durchgehende Nut (5) eine den Mittelbereich der C-förmigen Kontaktfeder (3) aufnehmende Nut (5) ist, so dass die Kontaktfeder (3) an der Säule (2) fixiert ist.
5. Steckverbindung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich (4) der Anschlag für die Leiterplatten (8) ist.
6. Steckverbindung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfeder (3) eine Blattfeder oder eine Feder mit rundem Querschnitt ist.
7. Steckverbindung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Säule (2) aus einem Kunststoff und die Kontaktfeder (3) aus einem Metall bestehen.
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