-
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 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 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.
-
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 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- 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 z. B. einer Leiterplatte, zu ermöglichen.
-
Die vorliegende Erfindung wird bevorzugt in Fahrzeugen, insbesondere zur Direktkontaktierung von Steuergeräten, verwendet.
-
Zeichnung
-
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische Schnittansicht eines Direktsteckelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
-
2 eine schematische Ansicht von vorne des in 1 gezeigten Direktsteckelements,
-
3 eine schematische Seitenansicht eines Direktsteckelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
-
4 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Direktsteckelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
-
5 eine schematische Schnittansicht des in 4 gezeigten Direktsteckelements während des Beginns einer Kontaktierung mit einem Gegenstück, und
-
6 eine schematische Schnittansicht des in 4 gezeigten Direktsteckelements, welches die Verformung des Federbereichs im Kontaktzustand zeigt.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
-
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Direktsteckelement 1 gemäß einem ersten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
-
Wie aus 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 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 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.
-
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 3). Dabei ist der erste Schenkel 21 des Direktkontakts derart ausgebildet, dass ein freies Ende 21a des ersten Schenkels nahe dem zweiten Federbereich 5 liegt. Wenn nun während eines Steckvorgangs eine Verformung des ersten Federbereichs 4 und damit des ersten Schenkels 21 auftritt, kommt der freie Endbereich 21a des ersten Schenkels 21 mit dem zweiten Federbereich 5 in Kontakt, wobei sich das freie Ende 21a 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 verstärkt wird.
-
Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
-
In den 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 dritten Ausführungsbeispiels ebenfalls ein Gehäuse weggelassen, so dass lediglich der Direktkontakt 2 des Direktsteckelements dargestellt ist.
-
Wie aus den 5 und 6 ersichtlich ist, weist der Direktkontakt 2 wieder eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt auf.
-
Wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist, umfasst der Direktkontakt 2 am ersten Schenkel 21 den ersten Federbereich 4, welcher einen Federbogen 41 und ein freies Ende 21a aufweist. Das freie Ende 21a ist in eine umfänglich geschlossene Kastenform 23 des Direktkontaktes eingeführt. Der Direktkontakt 2 ist einstückig gebildet und weist ferner einen Anlagebereich 24 auf, welcher, wie aus 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 robuster (steifer) wird.
-
Um insbesondere größere Toleranzen ausgleichen zu können, ist der erste Federbereich 4 derart gebildet, dass im Nichtkontaktierungszustand (in 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 Schenkels 21 zum zweiten Schenkel 22 (vergleiche auch die Darstellung der Abstände in 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. 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 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 5 und 6 ist in gestrichelten Linien die Form des Direktkontaktes im nicht gesteckten Zustand dargestellt. 5 zeigt dann den ersten Schenkel 21 in einem Zustand (21'), in welchem der erste Schenkel 21 gerade an eine Gegenseite des elektrischen Kontaktes anliegt und 6 zeigt dann den ersten Schenkel 21 in voll eingeschobenem Zustand (21''), in dem die Direktkontaktierung des elektrischen Kontakts erfolgt.
-
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 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.
-
Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, auf die in der Beschreibung verwiesen werden kann.
