DE102013107508B4

DE102013107508B4 - Kontakteinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Kontaktstelle einer Leiterplatte

Info

Publication number: DE102013107508B4
Application number: DE102013107508.8A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Feye-Hohmann
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2033-07-17
Also published as: DE102013107508A1; EP3022805A1; US20160156115A1; WO2015007545A1; US9640881B2; CN105409065A; CN105409065B

Abstract

Kontakteinrichtung (2) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Kontaktstelle (11) einer Leiterplatte (10), wobei die Kontakteinrichtung (2) in eine an der Kontaktstelle (11) angeordnete Kontaktbohrung (110) der Leiterplatte (10) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Kontaktstelle (11) der Leiterplatte (10) einsteckbar ist, wobei die Kontakteinrichtung (2) ein Kontaktelement (20) mit einem Verformungsabschnitt (201) und ein in das Kontaktelement (20) einzuschraubendes Schraubelement (22) aufweist, wobei der Verformungsabschnitt (201) in einem Vormontagezustand sich in einem Längserstreckungszustand befindet und in einem Montagezustand durch das in das Kontaktelement (20) zumindest teilweise eingeschraubte Schraubelement (22) aus dem Längserstreckungszustand heraus verformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (22) einen Gewindeschaft (221) aufweist, der den Verformungsabschnitt (201) durchgreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontakteinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Kontaktstelle einer Leiterplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Leiterplattenanordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte.
Eine derartige Kontakteinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Kontaktstelle einer Leiterplatte ist in eine an der Kontaktstelle angeordnete Kontaktbohrung der Leiterplatte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Kontaktstelle der Leiterplatte einsteckbar, wobei die Kontakteinrichtung ein Kontaktelement mit einem Verformungsabschnitt und ein in das Kontaktelement einzuschraubendes Schraubelement aufweist, wobei der Verformungsabschnitt in einem Vormontagezustand sich in einem Längserstreckungszustand befindet und in einem Montagezustand durch das in das Kontaktelement zumindest teilweise eingeschraubte Schraubelement aus dem Längserstreckungszustand heraus verformt ist.
Mittels einer Kontakteinrichtung dieser Art kann beispielsweise ein elektrischer Leiter an die Kontaktstelle der Leiterplatte angeschlossen werden. Die Kontakteinrichtung durchgreift hierzu die Kontaktbohrung der Kontaktstelle und stellt darüber einen elektrischen Kontakt her, so dass mittels der Kontakteinrichtung ein mit der Kontakteinrichtung verbundener elektrischer Leiter mit der Kontaktstelle der Leiterplatte kontaktiert ist.
Eine aus der EP 2 246 939 B1 bekannte, dort als elektrisches Verbindungselement bezeichnete Kontakteinrichtung weist einen elektrischen Kontakt und einen Klemmstift auf und ist zur lösbaren Befestigung eines elektrischen Leiters an einem Durchbruch einer Leiterplatte ausgestaltet. Der elektrische Kontakt kann in den Durchbruch der Leiterplatte eingesteckt werden, wobei durch Einsetzen des Klemmstücks in einen hülsenartigen Kontaktbereich des elektrischen Kontakts der Kontaktbereich radial aufgeweitet und dadurch mit einer Innenwandung des Durchbruchs verklemmt wird. Auf diese Weise erfolgt eine Kontaktierung des elektrischen Kontakts mit der Innenwandung des Durchbruchs.
Bei einem aus der EP 2 043 202 A1 bekannten Steckverbinder kann ein Steckerteil mit einem Innenkörper in ein zugeordnetes Buchsenteil eingesteckt werden. Das Steckerteil und das Buchsenteil weisen hierbei jeweils eine Hülse auf, die in Ringsegmente unterteilt sind. Die Ringsegmente können an ihren freien Enden radial ausgelenkt werden, um auf diese Weise ein einfaches Zusammenstecken des Steckerteils und des Buchsenteils zu ermöglichen.
Aus der DE 198 47 361 A1 ist ein elektrisches Kontaktelement beschrieben, welches einen Kontaktkörper aufweist, der eine Durchgangsöffnung aufweist, die mit einem Innengewinde versehen ist. Weiter weist das Kontaktelement einen Kontaktfortsatz auf, der aus mehreren Kontaktschenkeln besteht, die so ausgestaltet und angeordnet sind, dass sie eine Mittelöffnung bilden, die konzentrisch zur Durchgangsöffnung des Kontaktkörpers ist. Ferner weist das Kontaktelement einen Schraubdorn auf, der auf seinem Schaft mit einem zum Innengewinde der Durchgangsöffnung komplementären Außengewinde versehen ist und einen Spreizfortsatz aufweist, der in die Mittelöffnung eindringen kann.
In der US 4 103 134 A ist eine Vorrichtung zum Verbinden eines elektrischen Schaltkreises auf einer Seite einer dielektrischen Leiterplatte mit einem Schaltkreis auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte beschrieben, wobei dies über ein elektrisch leitendes Gewindeelement erfolgt.
Die US 2002 / 0 159 829 A1 offenbart eine Vorrichtung zum verspannenden Verbinden von mit Abstand zueinander liegenden Bauteilen mittels eines im Abstandsraum angeordneten Distanzstücks und eines die beiden Bauteile gegeneinander verspannenden Spannstückes, wobei die Befestigungsbetätigung des Spannstückes zunächst das Distanzstück von einer Beabstandungsstellung zu einer Anlagestellung zum zweiten Bauteil verlagert und nachfolgend die Vorrichtung mittels gegen die Wandung einer Einstecköffnung des ersten Bauteiles tretenden Spannelemente am ersten Bauteil festlegt, wobei die Spreizelemente dem Distanzstück zugeordnet sind.
Weiter ist aus der US 4 046 054 A ein Befestigungselement mit einer Hülse mit einer biegbaren Wand an einem Ende und einem Kopf an einem anderen Ende bekannt. Eine Schraube hat einen Schaft, der sich durch die Hülse erstreckt, und einen Kopf, der über einem Ende der Hülse liegt, wobei eine Rändelung die Schraube und die Hülse zusammenhält. Eine Mutter wird an einem äußeren Gewindeende des Schafts aufgenommen und enthält einen axialen Vorsprung, der so bemessen ist, dass er beim Vorschieben der Mutter in das Ende der Hülse eintritt, wodurch die Hülse nach außen aufgeweitet wird, um einen Flansch zum Halten an einem Werkstück zu bilden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kontakteinrichtung, eine Leiterplattenanordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte zur Verfügung zu stellen, die auf kostengünstige Weise ein einfaches Anschließen einer Kontakteinrichtung bei fester kontaktierender Verbindung in einem Montagezustand ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach ist vorgesehen, dass das Schraubelement einen Gewindeschaft aufweist, der den Verformungsabschnitt durchgreift.
Die vorliegende Erfindung geht von dem Gedanken aus, eine Kontakteinrichtung nach Art eines Spreizdübels bereitzustellen. Die Kontakteinrichtung weist dazu einen Verformungsabschnitt auf, der verformbar ist, um auf diese Weise in einem Montagezustand eine vorzugsweise formschlüssige Verbindung des Kontaktelements mit der Leiterplatte bereitzustellen. In einem Ausgangszustand, entsprechend dem Längserstreckungszustand, liegt der Verformungsabschnitt zumindest weitestgehend unverformt vor und erstreckt sich beispielweise im Wesentlichen zylindrisch, so dass das Kontaktelement mit seinem Verformungsabschnitt in die Kontaktbohrung der Leiterplatte eingesteckt werden kann. Durch Einschrauben des Schraubelements in das Kontaktelement wird der Verformungsabschnitt dann nach Art eines Spreizbügels verformt, so dass das Kontaktelement in der Kontaktbohrung verklemmt wird und dabei durch elektrisch kontaktierende Anlage an der Kontaktstelle der Leiterplatte eine elektrische Verbindung zum Anschließen eines elektrischen Leiters an die Kontaktstelle der Leiterplatte herstellt.
Der Verformungsabschnitt hält das Kontaktelement in dem Montagezustand vorzugsweise formschlüssig an der Kontaktstelle. Der Verformungsabschnitt kann hierbei zumindest teilweise an einer Rückseite der Leiterplatte zu liegen kommen und dort aus der Kontaktbohrung der Leiterplatten herausragen, während das Schraubelement mit einem Kopf an einer von dem Verformungsabschnitt abgewandten Oberseite der Leiterplatte zu liegen kommt. Der Kopf des Schraubelements und der Verformungsabschnitt des Kontaktelements befinden sich somit im Montagezustand an unterschiedlichen Seiten der Leiterplatte, so dass dadurch, dass der Verformungsabschnitt die Leiterplatte im Bereich der Kontaktbohrung formschlüssig hintergreift, das Kontaktelement im Montagezustand klemmend an der Leiterplatte gehalten ist.
Das Schraubelement umfasst einen Gewindeschaft, der den Verformungsabschnitt durchgreift. Das Schraubelement erstreckt sich somit mit seinem Gewindeschaft durch den Verformungsabschnitt hindurch, wobei das Schraubelement vorzugsweise bereits im Vormontagezustand an dem Kontaktelement gehalten ist und somit zusammen mit dem Verformungsabschnitt zum Montieren des Kontaktelements an der Leiterplatte in die Kontaktbohrung eingesteckt werden kann. Durch Einschrauben des Schraubelements in das Kontaktelement kann dann der Verformungsabschnitt verformt werden, um im Montagezustand durch Verformung des Verformungsabschnittes eine klemmende, formschlüssige Verbindung des Kontaktelements mit der Kontaktstelle der Leiterplatte herzustellen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Kontaktelement einen axial entlang der Einsteckrichtung an den Verformungsabschnitt anschließenden Schaftabschnitt auf, der in dem Montagezustand die Kontaktbohrung durchgreift. Der Schaftabschnitt ist hierbei an einem ersten Ende des Verformungsabschnitts angeordnet, während an ein vom Schaftabschnitt abgewandtes, zweites Ende des Verformungsabschnitts axial ein ringförmiger Gewindeabschnitt anschließt, der mit dem Schraubelement in Gewindeeingriff steht.
Das Schraubelement steht hierbei mit einem an seinem Gewindeschaft angeordneten Außengewinde vorzugsweise bereits in dem Vormontagezustand mit einem Innengewinde des ringförmigen Gewindeabschnitts in Eingriff, so dass das Schraubelement bereits in dem Vormontagezustand an dem Kontaktelement gehalten ist, dabei der Verformungsabschnitt jedoch noch nicht aus seinem längserstreckten Ausgangszustand verformt ist und somit ohne weiteres in die Kontaktbohrung der Leiterplatte eingesteckt werden kann. Zum Überführen des Kontaktelements in den Montagezustand kann das Schraubelement dann in eine um die Einsteckrichtung weisende Schraubrichtung in den Gewindeabschnitt eingeschraubt werden, wodurch der Gewindeabschnitt dem Schaftabschnitt des Kontaktelements angenähert wird und somit der in axialer Richtung zwischen dem Gewindeabschnitt und dem Schaftabschnitt angeordnete Verformungsabschnitt gestaucht und dadurch radial zur Einsteckrichtung aufgeweitet wird. Durch das radiale Aufweiten des Verformungsabschnitts wird das Kontaktelement in der Kontaktbohrung der Leiterplatte verklemmt und kommt dabei in kontaktierende Anlage mit der Kontaktstelle, insbesondere mit einer Innenwandung der Kontaktbohrung, so dass eine elektrische Verbindung des Kontaktelements mit der Kontaktstelle der Leiterplatte hergestellt ist.
Der Verformungsabschnitt ist dazu ausgestaltet, durch Einschrauben des Schraubelements in das Kontaktelement nach Art eines Spreizdübels verformt zu werden, um auf diese Weise eine elektrische Verbindung des Kontaktelements mit der Leiterplatte herzustellen. Um hierbei eine gezielte Verformung des Verformungsabschnitts in einer vorbestimmten Weise zu erreichen, kann der Verformungsabschnitt beispielsweise in seiner Wandungsstärke gegenüber anderen Abschnitten, insbesondere dem an dem Verformungsabschnitt anschließenden Schaftabschnitt und Gewindeabschnitt, reduziert sein, so dass der Verformungsabschnitt gegenüber den anschließenden Abschnitten gezielt geschwächt ist. Eine reduzierte Wandungsstärke, also eine reduzierte Festigkeit, kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Wandungsdicke des Verformungsabschnitts gegenüber den anschließenden Abschnitten reduziert ist. Oder der Verformungsabschnitt kann aus einem Material reduzierter Festigkeit ausgebildet sein, wobei der Verformungsabschnitt vorzugsweise wie das gesamte Kontaktelement elektrisch leitfähig ist.
Alternativ oder zusätzlich kann der Verformungsabschnitt auch eine Anzahl von Aussparungen aufweisen, die umfänglich um die Einsteckrichtung verteilt sind und den Verformungsabschnitt somit abschnittsweise schwächen. Durch das Vorsehen solcher Aussparungen kann insbesondere erreicht werden, dass bei einem axialen Stauchen des Verformungsabschnitts durch Einschrauben des Schraubelements zur Überführung in den Montagezustand sich einzelne Abschnitte des Verformungsabschnitts gegeneinander zur radialen Aufweitung des Verformungsabschnitts verformen können, so dass sich eine definierte, vorbestimmte Verformung des Verformungsabschnitts ergibt.
Die Verformung des Verformungsabschnitts beim Überführen vom Vormontagezustand in den Montagezustand erfolgt vorzugsweise plastisch. Die Verformung des Verformungsabschnitts ist somit irreversibel insofern, als dass auch nach einem Herausdrehen des Schraubelements der Verformungsabschnitt seine Form im Wesentlichen beibehält. Insbesondere kehrt der Verformungsabschnitt nicht in seine Ausgangsform zurück, auch wenn das Schraubelement aus dem Kontaktelement nach erfolgtem Herstellen des Montagezustands herausgedreht werden sollte. Das Kontaktelement ist somit nicht zerstörungsfrei von der Leiterplatte lösbar, so dass eine grundsätzlich unlösbare elektrische Verbindung mit der Leiterplatte bereitgestellt wird.
Das Kontaktelement besteht vorteilhafterweise aus Metall und ist weiter vorteilhafterweise einstückig hergestellt. Durch die Ausbildung des Kontaktelements aus Metall können unterschiedliche Abschnitte des Kontaktelements, beispielsweise der Verformungsabschnitt, der Schaftabschnitt und der Bund, die Innenwandung der Kontaktbohrung und/oder andere metallisierte Abschnitte der Kontaktstelle um die Kontaktbohrung herum elektrisch kontaktieren, so dass eine niederohmige Verbindung des Kontaktelements mit der Kontaktstelle hergestellt werden kann.
Die Kontakteinrichtung mit ihrem Kontaktelement dient zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte. Über die Kontakteinrichtung kann vorzugsweise ein elektrischer Leiter mit der Kontaktstelle der Leiterplatte verbunden werden, wobei das Kontaktelement beispielsweise einen Steckkontakt zum Anschließen eines elektrischen Steckers aufweisen kann. Mittels des Steckkontakts und eines an den Steckkontakt anzuschließenden elektrischen Steckers kann somit eine elektrische Leitung lösbar mit dem Kontaktelement verbunden werden, so dass durch Lösen der Steckverbindung ein anderer elektrischer Leiter an das Kontaktelement angeschlossen oder die Leiterplatte mit daran angeordnetem Kontaktelement ausgetauscht werden kann.
Eine Leiterplattenanordnung umfasst eine Leiterplatte, die mindestens eine Kontaktstelle und eine an der Kontaktstelle angeordnete Kontaktbohrung aufweist. Dabei ist eine in die Kontaktbohrung einzusteckende Kontakteinrichtung nach der vorangehenden beschriebenen Art zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Kontaktstelle der Leiterplatte vorgesehen, wobei der Verformungsabschnitt der Kontakteinrichtung in einem Vormontagezustand in eine Einsteckrichtung in die Kontaktbohrung einzustecken ist und in einem Montagezustand durch das in das Kontaktelement zumindest teilweise eingeschraubte Schraubelement derart verformt ist, dass das Kontaktelement an der Kontaktstelle gehalten ist.
Der Verformungsabschnitt hält das Kontaktelement in dem Montagezustand vorzugsweise formschlüssig an der Kontaktstelle. Das Schraubelement kann dabei einen Kopf aufweisen, der in dem Montagezustand an einer von dem Verformungsabschnitt abgewandten Seite der Leiterplatte zu liegen kommt, so dass der Kopf und der Verformungsabschnitt in dem Montagezustand die Leiterplatte zwischen sich aufnehmen.
Das Kontaktelement kann weiter einen Bund aufweisen, der in dem Montagezustand mit der Leiterplatte in Anlage ist, wobei der Bund und der Verformungsabschnitt in dem Montagezustand an unterschiedlichen Seiten der Leiterplatte zu liegen kommen. Der Bund, der vorzugsweise axial an den Schaftabschnitt des Kontaktelements anschließt, ist in dem Montagezustand in flächiger Anlage mit der Kontaktstelle beispielsweise an der Oberseite der Leiterplatte, an der sich auch Leiterbahnen der Leiterplatte erstrecken, während der Verformungsabschnitt an einer gegenüberliegenden Rückseite der Leiterplatte aus der Kontaktbohrung herausragt und in seinem radial aufgeweiteten, verformten Zustand einen klemmenden, formschlüssigen Halt des Kontaktelements an der Leiterplatte herstellt. Der Bund und der Verformungsabschnitt fassen somit in dem Montagezustand die Leiterplatte zwischen sich ein, so dass die Leiterplatte zwischen dem Bund und dem Verformungsabschnitt gehalten ist.
An der Kontaktbohrung der Leiterplatte ist vorzugsweise eine Durchkontaktierung angeordnet. Mittels der Durchkontaktierung wird die (zylindrische) Innenwandung der Kontaktbohrung metallisiert und somit elektrisch leitfähig, so dass das Kontaktelement die Innenwandung der Kontaktbohrung elektrisch kontaktieren kann.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte gelöst. Die Leiterplatte weist dabei mindestens eine Kontaktstelle und eine an der Kontaktstelle angeordnete Kontaktbohrung auf. Eine Kontakteinrichtung wird zum Herstellen der elektrischen Verbindung in die Kontaktbohrung eingesteckt. Dabei ist vorgesehen, dass die Kontakteinrichtung ein Kontaktelement mit einem Verformungsabschnitt und ein in das Kontaktelement einzuschraubendes Schraubelement aufweist. Zum Herstellen der elektrischen Verbindung wird der Verformungsabschnitt in eine Einsteckrichtung in die Kontaktbohrung eingesteckt, und das Schraubelement wird in das Kontaktelement zumindest teilweise eingeschraubt, so dass der Verformungsabschnitt zum Halten des Kontaktelements an der Kontaktstelle verformt wird, wobei das Schraubelement einen Gewindeschaft aufweist, der den Verformungsabschnitt durchgreift.
Die vorangehend für die Leiterplattenanordnung beschriebenen Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen finden analog auch auf das Verfahren Anwendung, so dass auf das oben Ausgeführte verwiesen werden soll.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

1 eine Leiterplattenanordnung vor Anbringen einer Kontakteinrichtung an einer Kontaktstelle einer Leiterplatte;
2A eine perspektivische Ansicht einer Kontakteinrichtung in einem Vormontagezustand;
2B eine perspektivische Ansicht der Kontakteinrichtung in einem Montagezustand bei verformtem Verformungsabschnitt;
3A eine andere perspektivische Ansicht der Kontakteinrichtung in dem Vormontagezustand;
3B eine andere perspektivische Ansicht der Kontakteinrichtung in dem Montagezustand;
4 eine schematische Ansicht der Kontakteinrichtung im Montagezustand an einer Leiterplatte; und
5 eine schematische Schnittansicht einer Leiterplatte im Bereich einer Kontaktstelle mit an einer Kontaktbohrung angeordneter Durchkontaktierung.

1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Leiterplattenanordnung 1, die eine Leiterplatte 10 mit einer daran angeordneten Kontaktstelle 11 und einer an die Kontaktstelle 11 anschließenden Leiterbahn 12 aufweist. An der Kontaktstelle 11 ist eine Kontaktbohrung 110 angeordnet, die einen Durchbruch durch die Leiterplatte 10 bereitstellt und im Bereich ihrer Innenwandung, wie beispielhaft in 5 dargestellt, zum Beispiel mittels einer Durchkontaktierung 111 metallisiert sein kann.
An die Kontaktstelle 11 soll eine Kontakteinrichtung 2 mit einem Kontaktelement 20 angeschlossen werden, um auf diese Weise eine elektrische Verbindung mit der Kontaktstelle 11 der Leiterplatte 10 herzustellen. Die Kontakteinrichtung 2 weist einen Steckkontakt 21 zum Anschließen eines elektrischen Leiters auf, so dass über die Kontakteinrichtung 2 ein elektrischer Leiter mit der Kontaktstelle 11 verbunden und dadurch elektrisch kontaktierend an der Leiterplatte 10 angebracht werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Kontakteinrichtung 2 ist in unterschiedlichen Ansichten und Zuständen in 2A, 2B und 3A, 3B dargestellt. 2A und 3A zeigen hierbei die Kontakteinrichtung 2 in einem Vormontagezustand, in dem die Kontakteinrichtung 2 mit ihrem Kontaktelement 20 in die Kontaktbohrung 110 der Kontaktstelle 11 eingesteckt werden kann. 2B und 3B hingegen zeigen die Kontakteinrichtung 2 in einem Montagezustand, den die Kontakteinrichtung 2 einnimmt, wenn die Kontakteinrichtung 2 mit ihrem Kontaktelement 20 an der Leiterplatte 10 gehalten ist.
Die Kontakteinrichtung 2 besteht aus dem aus einem metallischen Material einstückig hergestellten Kontaktelement 20, dem einstückig mit dem Kontaktelement 20 ausgebildeten Steckkontakt 21 und einem in das Kontaktelement 20 einzuschraubenden Schraubelement 22, das zur Überführung des Kontaktelements 20 aus dem Vormontagezustand (2A, 3A) in den Montagezustand (2B, 3B) dient.
Das Kontaktelement 20 weist einen Verformungsabschnitt 201 auf, an den axial ein Gewindeabschnitt 200 an einem Ende des Verformungsabschnitts 201 und ein Schaftabschnitt 202 an einem anderen Ende des Verformungsabschnitts 201 anschließen. Der Schaftabschnitt 202 geht in einen Bund 203 über, der radial über den Schaftabschnitt 202 hinaus vorsteht und mit dem der Steckkontakt 21 einstückig verbunden ist.
Der Verformungsabschnitt 201 weist Aussparungen 204 auf, die umfänglich verteilt an dem in einem dem Vormontagezustand entsprechenden Längserstreckungszustand im Wesentlichen zylindrischen Verformungsabschnitt 201 angeordnet sind und zwischen sich Stege 205 bilden. Durch die Aussparungen 204 wird der Verformungsabschnitt 201 insbesondere gegenüber dem ringförmigen Gewindeabschnitt 200 und dem ringförmigen Schaftabschnitt 202 abschnittsweise geschwächt, so dass der Verformungsabschnitt 201 durch Einschrauben des Schraubelements 22 in das Kontaktelement 20 in gezielter, definierter Weise verformt werden kann.
Das Schraubelement 22 weist einen Kopf 220 und einen Schaftabschnitt 221 auf. Der Schaftabschnitt 221 trägt ein Außengewinde, das mit einem Innengewinde des Gewindeabschnitts 200 in Gewindeeingriff steht. Der Kopf 220 liegt an einer dem Gewindeabschnitt 200 abgewandten Seite des Bunds 203 an und weist einen Werkzeugeingriff 222 auf, über den das Schraubelement 22 relativ zum Kontaktelement 20 verdreht werden kann.
Zum Anbringen der Kontakteinrichtung 2 an der Leiterplatte 10 wird das Kontaktelement 20 mit seinem Verformungsabschnitt 201 und dem am Kontaktelement 20 gehaltenen Schraubelement 22 in eine Einsteckrichtung E in die Kontaktbohrung 110 eingesteckt. Dadurch, dass sich der Verformungsabschnitt 201 in dem Vormontagezustand im Wesentlichen zylindrisch erstreckt, kann das Kontaktelement 20 mit dem Verformungsabschnitt 201 ohne weiteres in die Kontaktbohrung 110 eingesetzt werden, wobei der Bund 203 und der Kopf 220 des Schraubelements 22 an einer Oberseite 100 der Leiterplatte 10 zu liegen kommen, an der sich auch die Leiterbahn 12 erstreckt.
Nach dem Einsetzen des Kontaktelements 20 in die Kontaktbohrung 110 wird das Schraubelement 22 zum Befestigen des Kontaktelements 20 an der Leiterplatte 10 in eine Schraubrichtung V in das Kontaktelement 20 eingeschraubt. Dadurch wird der mit dem Gewinde 222 des Gewindeschafts 221 in Gewindeeingriff stehende Gewindeabschnitt 200 dem Schaftabschnitt 202 und dem Bund 203 angenähert, so dass der zwischen dem Gewindeabschnitt 200 und dem Schaftabschnitt 201 gelegene Verformungsabschnitt 201 axial entlang der Einsteckrichtung E gestaucht wird und sich dadurch die zwischen den Aussparungen 204 gebildeten Stege 205 nach außen wölben. Der Verformungsabschnitt 201 wird auf diese Weise radial aufgeweitet, wie dies in 2B und 3B dargestellt ist.
4 zeigt in einer schematischen Ansicht die an der Leiterplatte 10 angeordnete Kontakteinrichtung 2 in ihrem Montagezustand. In dem Montagezustand durchgreift der Schaftabschnitt 202 des Kontaktelements 20 die Kontaktbohrung 110 der Leiterplatte 10, wobei der Bund 203 und der Verformungsabschnitt 201 an unterschiedlichen Seiten 100, 101 der Leiterplatte 10 zu liegen kommen und somit die Leiterplatte 10 zwischen sich aufnehmen. Dadurch, dass der Verformungsabschnitt 201 radial aufgeweitet ist, ist das Kontaktelement 20 klemmend an der Kontaktstelle 11 der Leiterplatte 10 gehalten, wobei ein elektrischer Kontakt sowohl durch flächige Anlage des Bunds 203 oberseitig an der Kontaktstelle 11 als auch durch Anlage des Schaftabschnitts 202 und des Verformungsabschnittes 201 an der Innenwandung der Kontaktbohrung 110 hergestellt wird. Es ergibt sich eine feste, niederohmige Verbindung des Kontaktelements 20 mit der Kontaktstelle 11 der Leiterplatte 10.
Die Verformung des Verformungsabschnitts 201 ist vorzugsweise plastisch. Die Verformung ist somit irreversibel und stellt sich auch nicht zurück, wenn das Schraubelement 22 nach erfolgter Montage aus dem Kontaktelement 20 herausgeschraubt wird. Die Verbindung des Kontaktelements 20 mit der Leiterplatte 10 ist somit nicht zerstörungsfrei lösbar, wobei zur Sicherung der Verbindung das Schraubelement 22 vorzugsweise auch nach Herstellung des Montagezustands in dem Kontaktelement 20 verbleibt.
Über die Kontakteinrichtung 2 wird eine elektrische Verbindung mit der Kontaktstelle 11 der Leiterplatte 10 hergestellt. Durch Aufstecken eines elektrischen Steckers 30 einer elektrischen Leitung 3 kann die elektrische Leitung 3 lösbar mit der Kontakteinrichtung 2 verbunden werden, wobei zum Anschließen einer anderen elektrischen Leitung 3 oder zum Austauschen der Leiterplattenanordnung 1 mit daran angeordneter Kontakteinrichtung 2 die Verbindung zwischen dem Steckkontakt 21 und dem elektrischen Stecker 30 gelöst werden kann.
5 zeigt schematisch eine an der Kontaktbohrung 110 angeordnete Durchkontaktierung 111, die die Kontaktbohrung 110 durchgreift und somit eine metallene Innenwandung der Kontaktbohrung 110 bereitstellt. Mittels einer solchen Durchkontaktierung 111 kann eine zuverlässige, niederohmige elektrische Verbindung der Kontakteinrichtung 2 mit der Kontaktstelle 11 hergestellt werden.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch bei gänzlich anders gearteten Ausführungsformen verwirklichen.
An einer Leiterplatte können grundsätzlich beliebig viele Kontakteinrichtungen der geschilderten Art angebracht werden, wobei auch denkbar ist, mehrere Kontakteinrichtungen miteinander zu kombinieren, so dass ein Kontaktelement beispielsweise zwei oder mehr Verformungsabschnitte aufweist, in die zwei oder mehr Schraubelemente einzuschrauben sind.
Eine Kontakteinrichtung der geschilderten Art kann zur Anbindung ganz unterschiedlicher elektrischer Leiter oder elektrischer Einrichtungen an eine Leiterplatte dienen. Unter einer Leiterplatte ist in diesem Zusammenhang ein jegliches Trägerelement zu verstehen, das eine Kontaktstelle zur elektrischen Kontaktierung mit einer Kontakteinrichtung aufweist. Die Leiterplatte ist insbesondere nicht notwendigerweise in einer Ebene erstreckt.
Bezugszeichenliste

1: Leiterplattenanordnung
10: Leiterplatte
100, 101: Seite
11: Kontaktstelle
110: Kontaktbohrung
111: Durchkontaktierung
12: Leiterbahn
2: Kontakteinrichtung
20: Kontaktelement
200: Gewindeabschnitt
201: Verformungsabschnitt
202: Schaftabschnitt
203: Bund
204: Aussparungen
205: Stege
21: Steckkontakt
22: Schraubelement
220: Kopf
221: Gewindeschaft
222: Gewinde
223: Werkzeugeingriff
3: Elektrische Leitung
30: Stecker
E: Einsteckrichtung
V: Schraubrichtung

Claims

Kontakteinrichtung (2) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Kontaktstelle (11) einer Leiterplatte (10), wobei die Kontakteinrichtung (2) in eine an der Kontaktstelle (11) angeordnete Kontaktbohrung (110) der Leiterplatte (10) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Kontaktstelle (11) der Leiterplatte (10) einsteckbar ist, wobei die Kontakteinrichtung (2) ein Kontaktelement (20) mit einem Verformungsabschnitt (201) und ein in das Kontaktelement (20) einzuschraubendes Schraubelement (22) aufweist, wobei der Verformungsabschnitt (201) in einem Vormontagezustand sich in einem Längserstreckungszustand befindet und in einem Montagezustand durch das in das Kontaktelement (20) zumindest teilweise eingeschraubte Schraubelement (22) aus dem Längserstreckungszustand heraus verformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (22) einen Gewindeschaft (221) aufweist, der den Verformungsabschnitt (201) durchgreift.
Kontakteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20) sich in dem Vormontagezustand mit seinem im Längserstreckungszustand befindlichen Verformungsabschnitt (201) entlang einer Einsteckrichtung (E) erstreckt.
Kontakteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20) einen axial entlang der Einsteckrichtung (E) an den Verformungsabschnitt (201) anschließenden Schaftabschnitt (202) aufweist, der in dem Montagezustand die Kontaktbohrung (110) durchgreift.
Kontakteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20) einen Gewindeabschnitt (200) aufweist, der axial entlang der Einsteckrichtung (E) an ein vom Schaftabschnitt (202) abgewandtes Ende des Verformungsabschnitts (201) anschließt und der mit dem Schraubelement (22) in Gewindeeingriff steht.
Kontakteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (22) bereits in dem Vormontagezustand mit dem Gewindeabschnitt (200) in Gewindeeingriff steht und zum Überführen des Kontaktelements (20) in den Montagezustand in eine um die Einsteckrichtung (E) weisende Schraubrichtung (V) in den Gewindeabschnitt (200) einzuschrauben ist.
Kontakteinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeabschnitt (200) in dem Montagezustand dem Schaftabschnitt (202) gegenüber dem Vormontagezustand angenähert ist.
Kontakteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsabschnitt (201) eine gegenüber zumindest einem axial anschließenden Abschnitt (200, 202) des Kontaktelements (20) reduzierte Wandungsstärke und/oder umfänglich um die Einsteckrichtung (E) verteilte Aussparungen (204) aufweist.
Kontakteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung des Verformungsabschnitts (201) in dem Montagezustand gegenüber dem Vormontagezustand plastisch ist.
Kontakteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20) aus Metall besteht.
Kontakteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20) einen Steckkontakt (21) zum Anschließen eines elektrischen Steckers (30) aufweist.
Leiterplattenanordnung (1), mit einer Leiterplatte (10), die mindestens eine Kontaktstelle (11) und eine an der Kontaktstelle (11) angeordnete Kontaktbohrung (110) aufweist, gekennzeichnet durch eine in die Kontaktbohrung (110) einzusteckende Kontakteinrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Kontaktstelle (11) der Leiterplatte (10), wobei der Verformungsabschnitt (201) der Kontakteinrichtung (2) in einem Vormontagezustand in eine Einsteckrichtung (E) in die Kontaktbohrung (110) einzustecken ist und in einem Montagezustand durch das in das Kontaktelement (20) zumindest teilweise eingeschraubte Schraubelement (22) derart verformt ist, dass das Kontaktelement (20) an der Kontaktstelle (11) gehalten ist.
Leiterplattenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsabschnitt (201) das Kontaktelement (20) in dem Montagezustand formschlüssig an der Kontaktstelle (11) hält.
Leiterplattenanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (22) einen Kopf (220) aufweist, der in dem Montagezustand an einer von dem Verformungsabschnitt (201) abgewandten Seite (100) der Leiterplatte (10) zu liegen kommt.
Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20) einen Bund (203) aufweist, der in dem Montagezustand mit der Leiterplatte (10) in Anlage ist, wobei der Bund (203) und der Verformungsabschnitt (201) in dem Montagezustand an unterschiedlichen Seiten (100, 101) der Leiterplatte (10) zu liegen kommen.
Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kontaktbohrung (110) eine Durchkontaktierung (111) angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte (10), wobei die Leiterplatte (10) mindestens eine Kontaktstelle (11) und eine an der Kontaktstelle (11) angeordnete Kontaktbohrung (110) aufweist und eine Kontakteinrichtung (2) zum Herstellen der elektrischen Verbindung in die Kontaktbohrung (110) eingesteckt wird, wobei die Kontakteinrichtung (2) ein Kontaktelement (20) mit einem Verformungsabschnitt (201) und ein in das Kontaktelement (20) einzuschraubendes Schraubelement (22) aufweist, wobei der Verformungsabschnitt (201) zum Herstellen der elektrischen Verbindung in eine Einsteckrichtung (E) in die Kontaktbohrung (110) eingesteckt wird und das Schraubelement (22) in das Kontaktelement (20) zumindest teilweise eingeschraubt wird, so dass der Verformungsabschnitt (201) zum Halten des Kontaktelements (20) an der Kontaktstelle (11) verformt wird, wobei das Schraubelement (22) einen Gewindeschaft (221) aufweist, der den Verformungsabschnitt (201) durchgreift.