DE102011005479A1 - Direktsteckelement mit zwei Federbereichen - Google Patents
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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
- 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 in1 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 in4 gezeigten Direktsteckelements während des Beginns einer Kontaktierung mit einem Gegenstück, und -
6 eine schematische Schnittansicht des in4 gezeigten Direktsteckelements, welches die Verformung des Federbereichs im Kontaktzustand zeigt. - Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
- Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die
1 und2 ein Direktsteckelement1 gemäß einem ersten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. - Wie aus
1 ersichtlich ist, umfasst das Direktsteckelement1 des ersten Ausführungsbeispiels einen Direktkontakt2 , welcher elektrisch an ein Kabel7 angebunden ist. Der Direktkontakt2 ist in einem Gehäuse3 angeordnet. Der Direktkontakt2 ist ferner symmetrisch zu einer Ebene E gebildet und umfasst einen ersten Federbereich4 und einen zweiten Federbereich5 . Der Direktkontakt2 weist dabei eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt auf, wobei der erste Federbereich4 an einem ersten Schenkel21 und der zweite Federbereich5 an einem zweiten Schenkel22 vorgesehen sind. - Weiter weisen die beiden Federbereiche
4 ,5 eine gleiche geometrische Form auf, wobei der erste Federbereich4 einen Federbogen41 und der zweite Federbereich5 einen Federbogen51 umfasst. Jeweils an den Wendepunkten der Federbögen41 ,51 ist ein Punktkontakt40 ,50 vorgesehen. Der Punktkontakt kann dabei beispielsweise mittels eines Prägevorgangs aus dem Material des Federbogens41 ,51 hergestellt werden. - Wie weiter aus
1 ersichtlich ist, befindet sich der erste Federbereich4 über den Punktkontakt40 am ersten Federbogen41 mit einem elektrischen Kontakt60 in Kontakt. Der elektrische Kontakt60 ist auf einer Leiterplatte6 freiliegend angeordnet, so dass eine Direktkontaktierung durch den Punktkontakt40 möglich ist. - Somit weist der Direktkontakt
2 des ersten Ausführungsbeispiels zwei Federbereiche auf, so dass eine Bestückung des Direktsteckelements1 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 Direktkontakt2 mit einem ersten Federbereich4 und einem zweiten Federbereich5 . Der erste Federbereich4 ist ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel mit einem Federbogen41 ausgebildet. Der zweite Federbereich5 ist dagegen als ausgestanzter Bereich aus dem Material des zweiten Schenkels22 des Direktkontaktes hergestellt. Dabei ist der zweite Federbereich5 derart ausgestanzt, dass eine erste Federkraft F1 des ersten Federbereichs und eine zweite Federkraft F2 des zweiten Federbereichs5 in die gleiche Richtung gerichtet sind (vergleiche3 ). Dabei ist der erste Schenkel21 des Direktkontakts derart ausgebildet, dass ein freies Ende21a des ersten Schenkels nahe dem zweiten Federbereich5 liegt. Wenn nun während eines Steckvorgangs eine Verformung des ersten Federbereichs4 und damit des ersten Schenkels21 auftritt, kommt der freie Endbereich21a des ersten Schenkels21 mit dem zweiten Federbereich5 in Kontakt, wobei sich das freie Ende21a am zweiten Federbereich5 abstützt. Hierdurch wird die Gesamtcharakteristik des Direktkontaktes2 derart verändert, dass eine Kontaktfederkraft durch den zweiten Federbereich5 über das freie Ende21 verstärkt wird. - Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
- In den
4 bis6 ist ein Direktsteckelement1 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 Direktkontakt2 des Direktsteckelements dargestellt ist. - Wie aus den
5 und6 ersichtlich ist, weist der Direktkontakt2 wieder eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt auf. - Wie insbesondere aus
4 ersichtlich ist, umfasst der Direktkontakt2 am ersten Schenkel21 den ersten Federbereich4 , welcher einen Federbogen41 und ein freies Ende21a aufweist. Das freie Ende21a ist in eine umfänglich geschlossene Kastenform23 des Direktkontaktes eingeführt. Der Direktkontakt2 ist einstückig gebildet und weist ferner einen Anlagebereich24 auf, welcher, wie aus6 deutlich wird, als Anlagefläche für den ersten Schenkel21 im Kontaktzustand des Direktkontaktes dient. Hierdurch wird eine Überlastung des ersten Federbereiches4 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 (in4 dargestellt) ein Abstand A1 des Federbogens41 zum zweiten Schenkel22 wenigstens doppelt so groß wie ein Abstand A2 des freien Endes21 des ersten Schenkels21 zum zweiten Schenkel22 (vergleiche auch die Darstellung der Abstände in6 ). Diese Maßnahme vermeidet insbesondere eine plastische Deformation des ersten Federbereichs4 während der Kontaktphase, so dass in Verbindung mit der Anlagefläche24 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 Federbereichs4 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 Direktkontaktes2 ferner eine Kodierung, beispielsweise ein von der Kastenform23 senkrecht vorstehender Bereich an der Seite des ersten Federbereichs4 vorgesehen sein kann. Hierdurch wird auch eine Miniaturisierung des Direktkontakts2 möglich, ohne dass Montagefehler zu erwarten sind. - In den
5 und6 ist in gestrichelten Linien die Form des Direktkontaktes im nicht gesteckten Zustand dargestellt.5 zeigt dann den ersten Schenkel21 in einem Zustand (21' ), in welchem der erste Schenkel21 gerade an eine Gegenseite des elektrischen Kontaktes anliegt und6 zeigt dann den ersten Schenkel21 in voll eingeschobenem Zustand (21'' ), in dem die Direktkontaktierung des elektrischen Kontakts erfolgt. - Der zweite Federbereich
5 des Direktkontaktes ist ferner derart am zweiten Schenkel22 angeordnet, dass eine Federkraft F2 des zweiten Federbereichs5 entgegen einer Federkraft F1 des ersten Federbereichs gerichtet ist. Weiterhin weist der Direktkontakt2 des dritten Ausführungsbeispiels zwei Wände25 ,26 auf, welche derart von einander beabstandet sind, dass zwischen die beiden Wände25 ,26 der erste Schenkel21 während der Direktkontaktierung eintauchen kann. Der Direktkontakt2 des dritten Ausführungsbeispiels ist bevorzugt als einstückiges Bauteil vorgesehen. - Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, auf die in der Beschreibung verwiesen werden kann.
Claims (9)
- 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. - Direktsteckelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Federbereich (
4 ,5 ) symmetrisch zu einer Mittelebene (E) vorgesehen sind. - Direktsteckelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Federbereich (
5 ) eingerichtet ist, im eingesteckten Zustand einen freien Endbereich (21a ) des ersten Schenkels (21 ) zu kontaktieren und in eine gleiche Richtung wie eine Federkraft (F1) des ersten Federbereichs (4 ) vorzuspannen. - Direktsteckelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend einen Anschlag
24 , welcher einen Federweg des ersten Federbereichs (4 ) begrenzt. - 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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