EP2481126A1 - Multi fork einpresspin - Google Patents

Multi fork einpresspin

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Publication number
EP2481126A1
EP2481126A1 EP10755182A EP10755182A EP2481126A1 EP 2481126 A1 EP2481126 A1 EP 2481126A1 EP 10755182 A EP10755182 A EP 10755182A EP 10755182 A EP10755182 A EP 10755182A EP 2481126 A1 EP2481126 A1 EP 2481126A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
male
contact hole
circuit board
plug
connector device
Prior art date
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Granted
Application number
EP10755182A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2481126B1 (de
Inventor
Werner Kallee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuerth Elektronik ICS GmbH and Co KG
Original Assignee
Wuerth Elektronik ICS GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuerth Elektronik ICS GmbH and Co KG filed Critical Wuerth Elektronik ICS GmbH and Co KG
Publication of EP2481126A1 publication Critical patent/EP2481126A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2481126B1 publication Critical patent/EP2481126B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/55—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals
    • H01R12/58—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals terminals for insertion into holes
    • H01R12/585—Terminals having a press fit or a compliant portion and a shank passing through a hole in the printed circuit board
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/10—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation
    • H01R4/18—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping
    • H01R4/183—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping for cylindrical elongated bodies, e.g. cables having circular cross-section
    • H01R4/184—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping for cylindrical elongated bodies, e.g. cables having circular cross-section comprising a U-shaped wire-receiving portion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.

Definitions

  • the present invention relates to a connector device for
  • the present invention relates to a
  • the invention further relates to a plug arrangement.
  • the invention provides a semi-finished connector made of a foldable material, which is usable for the production of the connector device.
  • the present invention relates to a method for electrically connecting a conductor to a printed circuit board by means of directly inserting a plug device into a contact hole of the printed circuit board.
  • the present invention relates to a vehicle with the connector device.
  • IPC class H01R 13/53 relates to base plates or housings for high electrical requirements.
  • IPC Class H01R 13/533 relates to base plates or housings for use in extreme conditions, e.g. High temperature, radiation, vibration, corrosive environment, pressure.
  • plug-in connections For the manufacture of electrical and / or electronic connections between different components, lines or the like plug-in connections are known which consist of a plug-in element and a female element. For example, there are normal sockets that can be plugged into the ends of leads are attached. Such connection arrangements are suitable and intended for very frequent production and release of the connection.
  • Plug-in operations between socket and plug Even when it comes to plugging between circuit boards and plug-in elements, it is customary to arrange on the circuit board a socket or even a socket, or even in another place, and then connect the socket with the help of cables to the circuit board.
  • EP 1,069,651 A1 discloses a metal terminal which is inserted into a contact hole of an electric circuit substrate and makes electrical contact at the contact hole.
  • the terminal has a stopper abutting against the substrate at the rear end of the contact hole, thereby avoiding further insertion of the terminal into the contact hole.
  • a removal preventing portion abuts the substrate at the front of the contact hole to contact a substrate
  • the removal preventing portion is resiliently deformable to
  • Stop element and the removal prevention section make an electrical contact in the contact hole.
  • Removal avoidance section through a tight contact hole and the requirement of generating a sufficiently high holding force by the removal avoidance section is an insurmountable with the system of EP 1,069,651 AI insurmountable technical contradiction.
  • connection disclosed in EP 1,069,651 AI is difficult to handle manually by a user.
  • this requires the application of a very large manual force for passing the removal-avoidance section through the contact hole, which causes the
  • US 2,755,453 discloses an electrical plug which can be passed through a hole in an electronic terminal. At the end of the plug and on the opposite side of the
  • Plug areas can be bent to achieve a mechanical fixation in the electrical terminal.
  • the invention is based on the object, an improved
  • the object is achieved by a plug device for electrical
  • connection arrangement by a method for electrically connecting a conductor to a printed circuit board by means of direct insertion of a plug device into a contact hole of the printed circuit board and by a vehicle with the plug device according to the independent claims.
  • a plug device for electrically connecting a conductor to a printed circuit board by means of direct plugging of the plug device into a contact hole of the printed circuit board.
  • the connector device has a mounting area for attaching the conductor to the connector device. Furthermore, the connector device has a
  • the plug device has at least three male elements, which are insertable together into the contact hole.
  • Each of the male members extends from a common body of the male connector and is separate from the other male members.
  • the male members are elastically deformable relative to the main body independently of each other and arranged such that when the male members are inserted in the contact hole, a plug connection of the Plug device can be provided with the circuit board. All other features are optional.
  • a plug assembly comprising a plug device with the above
  • Plug connection connected to the circuit board.
  • the present invention provides a method of electrically connecting a conductor to a circuit board by directly inserting a connector device into a contact hole of the circuit board.
  • the conductor is attached to a mounting area of the connector device. At least three male members of the connector device are inserted together in the contact hole. When the male members are inserted into the contact hole, a plug connection of the male connector to the printed circuit board is provided due to independent elastic deformation of the male members relative to the main body. A current is transmitted from the conductor to the circuit board via a transmission region of the connector device. All other features are optional. According to a further exemplary embodiment of the invention, a vehicle is described which is provided with a plug device or a connection arrangement with those described above
  • a conductor can be attached to the printed circuit board by means of direct insertion into a contact hole of the printed circuit board (releasably).
  • the contact hole of the circuit board may be through-contacted and, for example, an electrically conductive
  • the circuit board can be essentially flat and only the
  • the connector device can as described above directly into the
  • the at least three male members are inserted together in the contact hole.
  • the male elements extend from a common main body of the connector device, in particular in FIG.
  • the male members consist for example of Einsteckstäben or Einsteckpins and can for example be characterized in that each male has an extremely small diameter compared to its length. Furthermore, the male members and, for example, the entire
  • Plug device made of materials that are suitable for elastic deformation, such as certain metals or plastics, without the use of plastically deformable materials should be used.
  • the plug device is connected in the direction of a plug-in direction with the circuit board, wherein in particular the male elements are inserted in the insertion direction in the contact hole.
  • Insertion direction is defined substantially parallel to the extension direction of the contact hole. Furthermore, the insertion direction can be defined as the direction which is perpendicular to a surface normal of the inner surface of the contact hole or perpendicular to a plane of the surface of the circuit board.
  • the male elements are in the direction of insertion in the
  • the male elements are so elastic, or resiliently deformable relative to the base body, that the male elements can deform elastically transversely or perpendicular to the insertion direction.
  • the term "elastically deformable" refers in particular to a
  • Plug-in element or a material of a male element which is not functionally significant in external force
  • An elastically deformable material can be free or largely free up to a certain force from a plastic deformation or a cutting deformation.
  • Describes relationship between stress and strain in the deformation of a solid body with linear elastic behavior for example, in the elastically deformable material less than 1 kN / mm 2 , in particular less than 0.5 kN / mm 2 , more particularly less than 0.1 kN / mm Be 2 .
  • the modulus of elasticity of the elastically deformable material may be between 0.01 kN / mm 2 and 0.1 kN / mm 2 .
  • An “elastically deformable material” may in particular denote material having a hardness according to ISO 868-2003 (DIN 53505) of 20 to 110 Shore A, in particular of 30 to 90 Shore A, more particularly of 40 to 70 Shore A.
  • the elastically deformable material has a Shore hardness in a range between 90 ⁇ 5 Shore A to 30 ⁇ 5 Shore A.
  • the extension direction of a male member may be understood as the direction in which the male member extends from the parent body. This means that at least two of the three plug-in elements do not extend parallel to each other, but at an angle, in particular between 0 and 90 ° to each other.
  • the male elements may be in their extension direction
  • Plug-in elements are pressed together and inserted into the contact hole. By squeezing the male elements together have a smaller diameter than that
  • the male elements can be provided elastically and reversibly pluggable in the contact hole and be inserted, for example, with forces of at most 10 Newton. This can be a reliable
  • Plug connection achieved with the inner surface of the contact hole and good handling can be realized.
  • the A connector device according to the invention or connection arrangement for automotive applications, for example in tractors or buses, according to the invention a mechanical attachment of the plug and the circuit board is made possible.
  • Such compounds can transmit strong currents and withstand high mechanical loads.
  • the male elements are elastically deformed and stretched, so to speak.
  • the term “strained” means that the male members are deformed (elastically) by the inner surfaces of the contact hole in one direction and undergo a restoring force in the opposite direction, from which the elastic, deformed position tries
  • Plug device and circuit board is made.
  • the plug device according to the invention has at least three male elements which can be inserted into the contact hole. With a number of three male members or higher, one becomes
  • Plug device and the circuit board created. With at least three male elements, which can move in particular independently of each other, it is ensured that at least two
  • a plug connection (eg a press connection).
  • a plug connection eg a press connection
  • Plug device is movable with respect to the circuit board, or
  • the connector can be provided for example via a press connection, wherein the press connection by means of
  • Plug-in elements can be designed so strong that a
  • the connector on the degree of elastic deformation of the Insertion elements and / or provided and adjusted by the restoring forces of the male elements.
  • vibration-resistant mechanical fuse can be any vibration-resistant mechanical fuse.
  • the plug device and in particular its plug-in elements can be designed to realize the vibration robustness in accordance with the industry standard ISO TS 16750, in particular ISO TS 16750-3.
  • ISO 16750 defines a standard for mechanical load requirements for off-road vehicles.
  • connection arrangement can also be designed to meet the standard IEC 60512-4, in particular
  • IEC 68.2.6 Vehicle-to-vehicle
  • IEC 68-2-27 and IEC 68-2-29 multiple shocking
  • IEC 68-2-64 broadband noise
  • IEC-68-2-64 vibration in cold atmosphere
  • IEC-68 -2-50 and IEC-68-2-51 vibration in warm atmosphere
  • each of the male elements has a male portion.
  • the male portion is the portion which is inside the contact hole when the male members are inserted in the contact hole.
  • the male elements extend together from a main body of the connector device separate from the other male elements, so that each of the male elements has a free end.
  • the end portion which has each of the male elements, can for example go beyond the male portion of the male member, so that in an inserted state of the
  • Plug device in the contact hole on the opposite side of the base body with respect to the circuit board of the end portion protrudes with the free end of the male member of the contact hole.
  • Plug-in element in the insertion direction protrude from the contact hole when the plug device is inserted with the male elements in the contact hole.
  • each male between the male and the main body may have an intermediate portion.
  • the base body not directly on a surface of the
  • Insertion section at least partially on the transmission area. This means that the power transmission between the conductor via the connector device to the circuit board via a contact of the
  • Insertion portion is provided with the inner surface of the (contacted by) contact hole.
  • Insertion element can be coated with a conductive layer, for example.
  • the male or the entire plug device may consist of a conductive material, in which case in particular areas which are not intended to transmit electricity, can be coated with an insulating layer. Since the insertion portion already in contact with the inner surface of the. Due to the generation of the connector or the press connection
  • Plug-in element at the same time a mechanical support and an electrical conductivity of the connector device is provided.
  • each male member at least one convex surface.
  • the convexly extending surface is formed in particular on the side of the male elements, which aligns in the inserted state of the male elements in the direction of the inner surface of the contact hole.
  • the surface pressure is defined as the force per contact surface between two solids.
  • At least two of the three plug-in elements at least partially abut each other.
  • these can mutually support and stabilize, so that a higher mechanical load capacity can be provided.
  • these can still be free to move in the other directions and spreader at different locations in the contact hole.
  • At least two male members are spaced by a gap.
  • Plug-in elements which are separated by a gap, can deform elastically in the direction of the gap. This allows the
  • the male elements form, so to speak, interspace-free thighs.
  • Their opposite outer sides can optionally be formed convex curved, for example. By such a curvature, an undesirable spreading of the legs in contact with a flat surface can be avoided.
  • an elastic pluggability can be achieved.
  • the stop area is set up such that insertion of the male elements into the contact hole can be limited by the stop area.
  • the stop area prevents, for example, further insertion of the plug device in the insertion direction.
  • the stop region can be produced for example by a survey or a bulge on the base body, so that the main body with the stopper area, for example, has a larger diameter than the contact hole. Thus, the cross section with the stopper area can not be passed through the contact hole, so that automatically a stop is available.
  • the stop region can also be formed on at least one male element, in particular in the intermediate region or
  • Stop area or spacer may define a minimum distance between the circuit board and the connector device, thus preventing, for example, the formation of unwanted electrical contacts or the skipping of an electrical signal across a thin gap.
  • the male members extend parallel to each other.
  • the elastic deformability of the male members can be achieved by having at least two of the three male members have a gap between each other, which can be elastically deformed in the direction of the gap, these male members.
  • each of the male elements has an extension direction, wherein the distance between at least two male elements along its
  • each male member has a rounded surface.
  • a wedging of each male element upon insertion into the contact hole is prevented by the rounded end surface, since a rounded surface, for example, can find its way into the contact hole in a self-guiding manner.
  • at least one male element has an expansion at one end section. The end portion in this case has the free end of the male member and protrudes from the contact hole in the insertion direction, when the
  • Inserting element is inserted in the contact hole.
  • the widening is formed at the end portion such that the widening wedges or jams with a surface of the printed circuit board when the Inserting element is inserted in the contact hole.
  • the expansion may be formed as a survey and form an undercut, which extends substantially perpendicular to the insertion direction. In other words, the widening (undercut) can extend parallel to a surface plane of the printed circuit board and thus in the
  • the expansion prevents movement of the plug device counter to the insertion by the expansion abuts a surface of the circuit board and thus prevents further movement of the male against the insertion.
  • the male members may be compressed during insertion into the contact hole, for example, so that the cross-section of all the male members including the widening have a smaller diameter than the contact hole. If the
  • Inserting elements are inserted into the contact hole, the male members move back to their original position due to their elastic deformability, so that the press connection between the male members and the contact hole can form.
  • an inserted state of the plug device in the contact hole is usually on a surface side of the circuit board of the main body or in particular the paragraph on.
  • the male members may protrude with their end portions of the contact hole. In these end portions, the expansion is formed, which is consistent with this surface of the
  • Plug device prevents against insertion direction.
  • Cross-section of the male elements including the expansion is greater than the diameter of the contact hole, so that thereby a release of the connector is prevented.
  • the wedging or jamming of the expansion with the circuit board can be solved by the elastic deformability of the male elements. If the connector device is to be separated, for example, from the circuit board, the male elements can again, in
  • Plug-in elements are pulled out of the contact hole opposite to the insertion direction.
  • the expansion has a first surface.
  • the first surface rests on the surface of the circuit board when the
  • Inserting element is inserted in the contact hole.
  • the first surface is formed such that there is a slant angle between the plane of the first surface and the plane of the surface of the circuit board when the male member is inserted in the contact hole. "Slate angle" means that between the level of the first
  • Surface and the plane of the surface of the circuit board is an angle between 0 ° (degrees) and 90 °, in particular between 1 ° and 89 ° and more particularly between 20 ° and 60 ° is formed.
  • a wedge-shaped inclined plane is formed with the first surface.
  • the first surface forms an oblique
  • the widening forms a wedge, wherein the wedge may have a wedge tip and, opposite to one another, a base surface, the base surface and the wedge tip connected by the first surface.
  • the wedge tip is directed to the contact hole and the base is directed in the insertion direction of the contact hole in the insertion direction, when the
  • Inserting element is inserted in the contact hole.
  • Plug device or the male elements from.
  • angle of the first surface By adjusting the angle of the first surface, a force can be defined which results in that the expansion (undercut) is led out of the wedge position or concavity position.
  • a flat first surface at an angle to the plane of the surface of the circuit board of substantially 1 ° to 10 ° (degrees), so that
  • the plane of the first surface is formed almost parallel to the inner surface of the contact hole or perpendicular to a plane of the surface of the circuit board, resulting in a smaller force, which is necessary to release the male member from the wedging.
  • a steeper angle that is an angle at which the
  • the clamp connection can be provided, for example, by the plug device having two clamp tabs which can be bent around the conductor to transmit a clamping force to and fix the conductor.
  • the tabs can z. B.
  • the fastening region is designed such that the conductor can be clamped there by means of a clamping connection according to EN 60352-2, or according to DIN 41611.
  • Plug-in elements designed such that the connector device and the circuit board by means of the connector with a mechanical
  • each of the male members is designed with an insertion force of at most 10 N (Newton) plugged into one of the contact holes.
  • N Newton
  • Insertion force of at most 10 N in a contact hole in the insertion direction be designed plugged. According to another exemplary embodiment, the
  • Plug-in elements designed to provide an electrical load capacity according to ISO 16750-2.
  • the connector device according to the invention in particular for vibration-prone and high-current-demanding
  • the connector device or the connection arrangement should also be designed so that this with the IEC-60512-6 (fast
  • IEC-60512-6 and IEC-60512- 11-1 is configured (see especially IEC 68-2-1 (coldness), IEC 68-2-2 (dry heat) and IEC 68-2-30 (steam heat, cyclic)).
  • the connector device or the connection arrangement can also be consistent with a
  • IEC 60512-11-7 IEC 68-2-52 (salt spray, cyclic) or IEC 68-2-60 (corrosive gas (H 2 S, N0 2 , S0 2 )).
  • each of the male members and the transmission region of the connector device are designed for an electrical load capacity of at least 5 amps, in particular of at least 10 amps, more particularly of at least 20 amps.
  • the plug device, in particular the transmission area and the plug-in elements are therefore capable of high current.
  • the term "high-current capability" may in particular mean that the plug device, in particular the transmission region and the plug-in elements, are dimensioned in terms of dimension, material, mutual spacing, etc., in such a way that they are suitable for carrying a high electrical current
  • an electric current in the ampere range from the transmission area to the
  • Conductors are transmitted.
  • the connector device is specially designed to at least 5 amps in the transmission range, in particular at least 10 amps in the transmission range
  • the connector device should be designed in a high-current configuration so that undesirable heating of the connector device is avoided or any other technical function of the connector device suffers damage when such high currents are conducted by means of the contact elements.
  • the high-current resistant configuration of the connector device can be designed so that the
  • Transmission area in particular all male elements together, can carry cumulative currents of at least 50 amps, in particular of at least 100 amps.
  • the Hochstromnote the connector device can be considered as given when the connector device is connected to a vehicle battery and smoothly power from the vehicle battery to the connected
  • the high current capability can be considered as given when contact resistance according to the Einpressnorm meet the requirements of IEC 60512-2.
  • the high current capability can be considered as given when contact resistance according to the Einpressnorm meet the requirements of IEC 60512-2.
  • Plug device on at least three other male elements The at least three male elements form a first group, the
  • the at least three further plug-in elements form a second group which can be inserted together into a further contact hole of the printed circuit board.
  • the further male members may have the same physical properties as the male members described above and further extend from the same body of the male connector. This makes it possible to provide a connection with a plurality of contact holes with a connector device.
  • further conductors can be fastened to the plug device, wherein the first group of plug-in elements are electrically connected to a first conductor and the further plug-in elements of the second group are electrically connected to a second conductor.
  • the first conductor and the second conductor may form separate circuits, e.g. transmit different signals.
  • a multi-pin plug can be provided.
  • plug device may be formed from a single stamped and bent electrically conductive plate.
  • the connector device can be formed with very little production effort, since no other components are required in addition to a metal plate or the like.
  • the connector device may comprise two pairs of male members, ie at least four
  • Insertion elements have.
  • at least four, in particular exactly four plug-in elements can be provided.
  • Each pair of male members may be identical.
  • Two male elements of a respective pair can be arranged directly adjacent to each other, only spaced apart by a gap, starting from the main body.
  • Two male elements of a pair can be structurally be formed differently and interact with each other.
  • the pairs can also be designed identically.
  • the male members of one of the pairs may be arranged over the entire surface touching the male members of the other of the pairs resting.
  • one main surface of one male element may cover a whole corresponding surface area of the other male element in a touching manner, and vice versa. This creates a compact and at the same time extremely stable structure, which can also be reliably and precisely inserted into a contact hole.
  • Insertion elements have a locking mechanism which is adapted to lock the plug device on the circuit board when passing the connector device through the contact hole. In other words, it may be sufficient to push through the connector device through the contact hole of the circuit board, whereby the locking mechanism on one or more of the
  • the locking mechanism may be configured, upon compression of the male members and upon withdrawal of the connector device from the contact hole the
  • Such a locking mechanism may have a reversible characteristic, ie can be unlocked or locked essentially as often. This can be done by a locking and unlocking, which disregards a plastic deformation of the male and instead the
  • Plug-in elements elastically deformed during locking and unlocking.
  • a first of the male members may include or consist of a male portion located within the contact hole when the male members are inserted in the contact hole.
  • a second one of the male members may have a male portion located inside the contact hole when the male members are inserted in the contact hole and having an arc portion extending from the male portion through the contact hole back to the male portion of the first one of the male members is separated from this by a gap. The size of the gap can initially be reduced during the insertion of the connector device in the circuit board and increased again after emergence of the arc section of the circuit board.
  • the first and second male members may be
  • Arc section when inserted into the circuit board resiliently be performed through the contact hole and after passing through the
  • the first male member may be configured as a convex arc.
  • a corresponding concave portion of the arc portion is relative to the convex first one
  • Plug device in a contact hole of a circuit board a
  • the arcuate portion may comprise two opposing elongated portions which are interconnected by a curved arc which faces the male portions of the first and second of the male members.
  • the two elongated areas and the connecting them arc form a substantially U-shape.
  • a third and a fourth male element may be provided, one of which as the first male and another as the second
  • Plug-in element may be formed. Therefore, the above apply
  • the second and the fourth of the male elements may be axially symmetrical opposite each other.
  • the axis of symmetry is a longitudinal axis of the plug device, which runs along the gap between the male elements.
  • the second and the fourth of the male members may be in contact with each other in a contacting manner.
  • the second and the fourth male member may be in contact along a part of their extension, whereby a stabilizing effect is connected.
  • this contact allows a spring-like compression of the second and fourth male members during insertion of the
  • Plug device in the circuit board. It is also possible that a portion of the first male member contacts the fourth male member and that a portion of the second male member contacts the third male member.
  • a contact element with a fork press (Forkpress) and a self-locking function is provided.
  • a corresponding connector device can be used in many technical fields, for example in the automotive sector, in the industrial sector, in the computer sector, and as
  • Embodiment fuses, connectors, relays,
  • Capacitors, resistors, varistors, etc. are plugged directly into a circuit board and at each contact element by means of a
  • Connection can be made by a simple means or even by hand.
  • a plate-like contact element formed for example, as a semi-finished connector
  • two movable legs can be obtained, which move outwardly when plugged in.
  • a latching hook with a resilient property engages after a correct placement.
  • connector interfaces can be saved, and a complex secondary lock can be omitted.
  • a low-cost solution is created with a low installation cost.
  • the circuit board may include the contact hole provided with an electrically conductive contacting layer.
  • the connector device may be the circuit board in the
  • the semi-finished connector made of a bendable plate, which can be used to produce a connector device as described above.
  • the semi-finished connector along at least one Be bendable bending line, so that by bending the semifinished product, the connector device as described above can be produced.
  • the semi-finished connector can be provided as a thin, sheet-like (layer) material and formed in its symmetry line, the bending line.
  • the bending line can be perforated, for example, in particular, the bending line can provide a desired bending point at which the semi-finished connector preferably can be plastically deformed in particular.
  • the plug semi-finished product may further have an outline which has an outline of the plug device.
  • the semi-finished connector can serve in the initial state that, for example, the conductor is designed in the mounting area and by means of bending the
  • Plug semi-finished product is clamped along the bending line of the ladder at a defined location in the mounting area. After bending the semi-finished connector all male elements can on their
  • a plug assembly in which the mold is configured to compress the plug device latched to the circuit board, thereby unlocking the plug device latched to the circuit board.
  • a barbed lock on the one hand ensures a firm grip, but on the other hand, it can also be released again.
  • the solubility can be achieved with a corresponding mold, which is placed on it and the barbs deformed so far that a lock is no longer given.
  • the semifinished product or the finished connector device can be made in one piece from a piece of sheet metal by punching and bending.
  • Such an integral embodiment of the plug element of a piece of sheet metal leads to especially low cost.
  • a plug-in element can also be formed from a plurality of components, for example in order to integrate further functions.
  • the male connector e.g., the press connection
  • Insertion elements are sufficiently small that they are powered by the muscular strength of an average adult human user
  • the connector device can be manually inserted by a human user directly into the corresponding contact holes of the circuit board, without that between plug-in device and
  • Vibrationsrobustheit be ensured that a rigid mechanical security is provided by means of the male elements, which in the inserted state inadvertent removal of the
  • Plug device of the circuit board for example, caused by high vibration forces reliably prevent. Since the
  • Elastic deform plug-in elements is a plugging and unplugging by a user low-force and thus to allow manually and at the same time to operate the assembly of connector device and PCB even with robust external conditions without affecting the function can.
  • Compared to conventional high current capable connection arrangements can in an inventive
  • the invention represents a paradigm change, since the simultaneous fulfillment of high-current strength and vibration resistance requirements with the local architecture is impossible and also at the same time Contacting the connector device does not allow manual usability.
  • the invention can be a high current
  • Plug sockets or the like can be achieved, so that except for any optional soldering and possible purely mechanical
  • the connector device In the transmission area, the connector device
  • the transmission region can be made in particular of copper, aluminum, silver, gold or alloys such as brass or bronze.
  • the ohmic resistance can in
  • Transmission range between 10 ⁇ and 10 ⁇ , preferably between 100 ⁇ and 1 ⁇ .
  • a length of the transmission region through which the electric current passes can be in a range between 1 mm and 100 mm, preferably between 2 mm and 50 mm.
  • a thickness of the transfer region through which the electric current flows may be in a range between 0.1 mm and 6 mm, preferably between 0.5 mm and 3 mm.
  • a cross-sectional area of the transfer region may be in a range between 0.01 mm 2 and 30 mm 2 , preferably between 0.2 mm 2 and 25 mm 2 .
  • the vehicle is, for example, a motor vehicle, a passenger vehicle
  • Truck a bus, an agricultural vehicle, a baler, a combine harvester, a self-propelled sprayer, one
  • Road construction machine a tractor, an aircraft, an aircraft, a helicopter, a spaceship, a zeppelin, a watercraft, a ship, a rail vehicle or a train, the vehicle the Connector device or the connection arrangement having the features described above.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a connector device for electrically connecting a conductor to a printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of four male members according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a fixing portion of the connector device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • 4 shows a schematic illustration of a plug-in semifinished product made of a foldable material according to an exemplary embodiment of the present invention
  • Fig. 5 is a schematic representation of a plug blank made of a foldable material according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • Fig. 6 is a schematic representation of a connector device for electrically connecting a conductor to a printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention, wherein the connector device is formed by folding a semi-finished connector;
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of the connector device according to FIG. 6 along a section line A-A;
  • FIG. 8 shows a side view of the plug device according to FIG. 6;
  • FIG. 9 is another cross-sectional view of the connector device of FIG. 6 along a section line B-B;
  • FIG. 10 is an enlarged view of a portion of a plug assembly similar to FIG. 6 is formed and has a mold and a plug device with a predetermined breaking point.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the connector device 100 for electrically connecting a conductor 300 (see FIG. 3) to a printed circuit board by means of direct insertion of the plug device 100 into a contact hole of the printed circuit board.
  • the connector device 100 has a mounting portion 101 for attaching the conductor 300 to the
  • Plug device 100 on. Further, the connector device 100 has a transmission area for transmitting a current from the conductor 300 to the circuit board. Furthermore, the plug device 100 has at least three plug-in elements 102, which together in the
  • Each of the male elements 102 extends from a common main body 103 of the male connector 100. Further, each of the male members 102 is separated from the other male members 102.
  • the male members 102 are elastically deformable with respect to the main body 103 independently of each other and arranged such that when the male members 102 are inserted in the contact hole, a plug connection of
  • Plug device 100 can be provided with the circuit board.
  • the connector device 100 is shown in FIG. 1 is shown in a side view, wherein two male members 102 are visible. In the meantime, for example, a third or a fourth insertion element 102 can be arranged.
  • Each of the male elements 102 extends from a main body 103 of the connector device 100
  • Insertion elements 102 may be elastically deformed in the contact hole when installed. As a result, each of the male elements tries 102 is in its starting position (undeformed position)
  • Each of the male members 102 may be at a certain angle from each other, i. not parallel to each other, extend. This means that a distance of the male elements 102, starting from the main body 103 in the insertion direction 111 increases. If the plug device 100 is plugged into the contact hole in the insertion direction 111, the plug-in elements 102 for this purpose are first
  • a central gap 106 is provided between the male members 102.
  • the male members 102 may, for example, extend parallel to the main body 103, wherein at least two of the at least three male members 102 are spaced apart by the gap 106. During insertion of the male members 102 into the contact hole, they are compressed in the direction of the gap, so that the male members 102 due to the reduced
  • Diameter are inserted into the contact hole. After the
  • Plug device 100 is applied to the desired position, the male members 102 are released so that they try in their Turn back starting position. This creates the force which leads to a compression of the connector device 100 with the circuit board.
  • the position of the connector device 100 relative to the printed circuit board can be defined, for example, via a stop region 107.
  • the stop area may be, for example, a survey which extends transversely to the insertion direction 111 or parallel to a surface of the printed circuit board. This increases the diameter of the region of the plug device 100 on which the stop region 107 is defined, so that this region with the stop region 107 no longer passes through the contact hole and thus further movement in the insertion direction 111 can be prevented.
  • the stop region 107 can be defined, for example, on the main body 103 or else at all or even at one of the
  • Insertion elements 102 As shown in FIG. 1, a stopper portion 107 may be defined on the two male members 102. This means that the connector device 100 can finally be inserted into the contact hole in the insertion direction 111 until the abutment region 107 abuts the surface of the printed circuit board.
  • the portion of the male members 102 located in the contact hole when the male members 102 are inserted in the contact hole is defined as the male portion 105.
  • the plug-in section 105 may, for example, be coated with a conductive layer or consist entirely of a conductive material, so that, in addition to a mechanical press connection, electrical conductivity can likewise be provided via the contact hole to the printed circuit board.
  • the transmission area can thus be defined on the one hand in the plug-in section 105.
  • the transmission range can also at other contact areas of the connector device 100 with the Printed circuit board can be provided. For example, to the
  • Stop areas 107 a transmission area for transmitting a current to the circuit board are provided. As further shown in Fig. 1, the insertion portion 105 may
  • the convex surface shape is provided on the side of a male member 102, which side in the inserted state is oriented toward an inner surface of the contact hole.
  • Surface of the insertion portion 105 is the surface pressure, ie. increases the force per unit area between a male member 102 and the inner surface of the contact hole.
  • a higher pressing force can be achieved, so that the press connection and thus also the friction of the male members 102 are increased with the inner surface of the contact hole.
  • Plug-in direction 111 protrudes from the contact hole, can as
  • End portion 112 of the male members 102 are designated. In this end portion 112 are also the respective free ends 104 of the male members 102.
  • the free ends 104 may be rounded so that there is a reduced risk of wedging when inserting the male members 102 into the contact hole.
  • End portion 112 are located on at least one of
  • Plug-in elements 102 a widening 108, which can act as an undercut when the male member 102 is sufficiently inserted in the contact hole.
  • the expansion 108 may be a
  • a solution of the wedging may be provided, for example, by compressing the male members 102 in the end portion 112 and simultaneously moving the
  • the widening 108 may have a first surface 109 with an oblique or inclined plane, so that for releasing the
  • the inclined plane 109 of the first surface 109 forms a wedge shape of the widening 108, wherein the wedge tip is oriented in the direction of the contact hole in the inserted state and, starting from the wedge tip, the first surface or the inclined plane in the insertion direction 111 to the outside extends, so that in the insertion direction 111, the thickness of the male member 102 increases with the first surface 108.
  • the inclined plane ie. the plane of the first surface 109, an angle with the plane of the surface of the
  • Printed circuit board which may have a value between 0 to 90 °, where 0 ° means that the wedging surface 109 perpendicular to
  • Insertion direction 111 is formed and the angle 90 ° means that the first surface 109 may be formed parallel to the insertion direction 111.
  • the inclined plane of the wedging surface 109 is caused when pulling out the male members 102 against the insertion 111, a force from the abutment of the first surface 109 on the surface of the printed circuit board is generated inwardly, that is to the center of the contact hole or in the direction of the gap 106, and
  • the attachment region 101 to which the conductor 300 (see FIG. 3) can be fastened, for example by means of clamping or soldering, can be arranged on the opposite side of the connector device 100 with respect to the insertion elements 102.
  • the attachment region 101 can have two tabs 110, which can be deformed plastically, for example, and placed around the conductor 300 so that a clamping force can be transmitted to the conductor 300 and this can thus be held by means of a clamping connection.
  • the tabs 110 or other elements of the attachment region 101 can have electrically conductive properties, so that a current can be conducted from the conductor 300 via the attachment region 101 to the transfer region.
  • the length of a male member 102 may be 8 to 12 mm (millimeters).
  • the diameter of a male member 102 may be 0.5 to 1 mm.
  • the gap 106 between two male members 102 may be designed between 0.5 mm and 0.8 mm.
  • the insertion portion 105 can have a length of 2.5 mm to 3 mm, or can the
  • Insertion portion 105 are adapted to a thickness of the circuit board.
  • Fig. 2 shows the section A-A of FIG. 1.
  • A-A in Fig. 2 is a plan view of a connector device 100 with four
  • Insertion elements 102 shown.
  • the four male elements 102 each form two pairs, wherein two male elements 102 are in contact with each other.
  • the arrows in FIG. 2 put the
  • Contact hole is necessary on the one hand to provide the mechanical connection (press connection) and beyond, for example, an electrical connection.
  • the gap 106 is shown separating a first and second groups of male members 102.
  • Male members 102 may be compressed in pairs in the direction of the gap 106 and elastically deformed to fit in the
  • FIG. 3 shows the section BB from FIG. 1, wherein a plan view of the mounting portion 100 of the connector device 100 is shown.
  • the two tabs 110 are shown, which nestle around the conductor 300.
  • the tabs 110 may be formed plastically deformable, and the conductor be bent around so that a clamping force can be generated and the conductor 300 is fastened via a clamping connection to the connector device 100.
  • 4 shows an exemplary embodiment of a plug semi-finished product 400 of the plug device 100.
  • the plug semi-finished product 400 may, for example, consist of two halves which are separated by the bend line 401, the bend line 401 may represent a desired bending line, which is preferred, for example, by perforation or material weakening Can represent bending edge.
  • the conductor can first be inserted in the fastening region 101. Subsequently, each half of the semi-finished connector 400 along the bending line can be bent to each other, so that both halves of the semi-finished connector 400 abut each other. Subsequently, to fix the conductor 300, the tabs 110 of the semi-finished connector 400 can be plastically deformed so that the conductor 300 is clamped by means of the tabs 110. In a folded or
  • the four illustrated male members 102 may for example lie in pairs, so that a cross-section, as shown in FIG. 2 is produced.
  • the semi-finished connector 400 may already have all other configurations and features of the connector device 100.
  • the semi-finished connector 400 may already have the main body 103 and the stop region 107. Furthermore, the
  • Plug semi-finished product 400 already has the four male elements 102, including their insertion portions 105 and end portions 112.
  • FIG. 5 shows a plug blank 500 made of a foldable sheet material according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a connector device 600 for electrically connecting a conductor, which is engageable by means of tabs 110, with a printed circuit board 602 shown in cross-section.
  • the connector device 600 has two pairs of male members 502, 504 (see FIG. 5).
  • the total of four plug-in elements 502, 502, 504, 504 are introduced together into a single contact hole of the printed circuit board 602 and thereby spring-compressed in the direction of a central axis 620.
  • the male portions 105 abut on an electrically conductive contact 604 at the contact hole in the printed circuit board 602, the male portions 105 push outward, thus providing an electrically conductive connection between them
  • Insert portions 105 and the electrically conductive contact 604 ago When one end of the male members 504 comes out of the contact hole and thus out of the printed circuit board 602, the male members 504 are no longer compressed and relax by moving outward. This leads to a locking effect. More specifically, one of the male members 504 itself has the underlying locking mechanism. This is based on in passing the connector device 600 through the
  • the connector device 600 is locked to the circuit board 602 by means of a resilient barb.
  • Locking mechanism is by repeated compression of the male members 504 and subsequent withdrawal of the
  • a first of the male members 502 consists of a convex
  • Insertion portion 105 which is located within the contact hole and in direct contact with the electrically conductive contact 604 when the male members 502, 504 are inserted into the contact hole.
  • a second of the male members 504 has one
  • Insertion portion 105 extending from the main body 103 as well as the insertion portion 105 of the first male member 502. Also, the insertion portion 105 of the second male member 504 is located within the contact hole when the male members 502, 504 are inserted in the contact hole.
  • the second male member 504 further includes an arc portion 506 extending from the
  • Insertion portion 105 extends through the contact hole back to the insertion portion 105 of the first of the male members 502 and is separated therefrom by a narrow gap 1000 (see FIG. 10) of variable size. If the male members 504 laterally compressed by insertion into the contact hole, so also reduces the size of the gap 1000 springs after inserting the connector device 600 in the circuit board 602 the male members 504 back, so the size of the gap 1000 increases again until the resilient system is again in a power-free state. Thus, the size of the gap 1000 decreases during the insertion process the connector device 600 in the circuit board 602 first and increases after emergence of the arc portion 506 from the circuit board 602 again. This causes the reversible locking.
  • the locking mechanism is formed by a barb, which is formed at a position of the substantially pear-shaped structure of the male members 502, 504, at which point the contiguous structure of the male members 502, 504 is interrupted by means of the gap 1000.
  • Bow portion 506 is resiliently compressible upon insertion of the connector device in the circuit board 602 and feasible through the contact hole and springs back after passing through the contact hole to the outside, whereby the connector device 600 is automatically locked by means of the end portion 506d to the circuit board 602.
  • the rounded end portion 506d of the arcuate portion 506 forms a concave portion that conforms to the convex insertion portion 105 of the first of Figs
  • the arcuate portion 506 includes two opposing and parallel extending elongated regions 506a, 506c interconnected by a bow 506b spaced by the elongated regions 506a, 506c
  • Plug-in elements 502, 504 opposite.
  • Plug-in elements 502, 504 provided. These are in folded
  • a third male element 502 structurally corresponds to the first male element 502.
  • a fourth male element 504 corresponds to the second male element 504.
  • the second and the fourth of the male members 504, 504 are axially symmetrical to each other.
  • the corresponding axis of symmetry is shown in FIG. 9 oriented perpendicular to the plane of the paper and in one
  • This symmetry axis corresponds to the central axis 620 shown in FIG. 6.
  • the first and the third of the male elements 502, 502 face each other axially symmetrically.
  • the second and the fourth of the male members 504, 504 are touching each other and thus contact each other.
  • the second and the fourth of the male members 504, 504 are in contact with each other in a top area according to FIG. 6.
  • the first and the fourth of the male members 502, 504 lie in one of FIG. 6 lower area touching each other.
  • the second and the third of the male members 502, 504 lie in one of FIG. 6 lower area touching each other.
  • folding of the male members 502, 504 lie in one of FIG. 6 lower area touching each other.
  • Half plug connector 500 two movable legs are obtained, which can move during insertion of the connector device 600 in a contact hole of the circuit board 602 to the outside (see position 1).
  • the latching hook of the arcuate portion 504 has resilient properties and snaps to the correct placement on the circuit board 602 (see Position 2).
  • the bore edge of the printed circuit board 602 can be seen as position 3.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of the connector device 600 along a section line A-A.
  • Fig. FIG. 7 shows that in a rear portion of the connector device 600 in which a cylindrical conductor or the like can be accommodated, the two half-folds remain at a certain distance from each other.
  • Fig. 8 shows a side view of the connector device 600. All
  • Plug-in elements 502, 504 are made of a flat plate
  • the male members 502, 504 of the connector device 600 therefore have a direction perpendicular to the spring direction of the
  • FIG. 8 thus shows that in the rear conductor receiving area
  • Plug device 600 the two Falthpathn form a substantially cylindrical conductor receiving opening.
  • the two Falthpathn form a substantially cylindrical conductor receiving opening.
  • Plug-in area of the connector device 600 are the mutually folded plate sections planar with each other
  • FIG. 9 shows another cross-sectional view of the connector device 600 along a section line B-B. From Fig. 9, the relative position of the male members 502, 502, 504, 505 at location B-B can be seen.
  • FIG. 10 there is schematically shown a mold 1004 (with two jaws movable toward each other) configured to actuate the connector device locked to the circuit board 602 such that the connector device latched to the circuit board 602 is unlockable. More specifically, the mold is configured to compress the connector device latched to the circuit board 602, thereby unlocking the connector device latched to the circuit board 602.
  • the mold 1004 is shown schematically in FIG. 10 in the form of two jaws which can be moved towards each other along arrows shown. This will be the
  • Plug-in elements 504 compressed, so that an unlocking takes place.
  • the molding tool 104 in very many
  • a predetermined breaking point 1002 is formed, which leads to a break between the arc portion 506 and the insertion portion 105 when a predetermined predetermined breaking load is exceeded.
  • the predetermined breaking point 1002 is formed in the embodiment shown as material weakening, ie. as a thin spot, but can also accept many other configurations or can be arranged elsewhere. In particular, in a transition from the electrical contact zone (insertion portion 105) to the
  • Locking hook (arc section 506) may be a predetermined breaking point 1002 included.
  • the contact can be solved, for example, in an emergency, so to speak, by force.
  • the locking hook releases from the connector, and a further locking, possibly even a renewed connection, is then no longer possible.
  • “encompassing” does not exclude other elements or steps, and "a” or “an” does not exclude a multitude.
  • features or steps described with reference to one of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steckervorrichtung (100) zum elektrischen Verbinden eines Leiters (300) mit einer Leiterplatte mittels direktem Einstecken der Steckervorrichtung (100) in ein Kontaktloch der Leiterplatte. Die Steckervorrichtung (100) weist einen Befestigungsbereich (101) zum Befestigen des Leiters (300) an der Steckervorrichtung (100), einen Übertragungsbereich zum Übertragen eines Stromes von dem Leiter (300) auf die Leiterplatte und zumindest drei Einsteckelemente (102), die gemeinsam in das Kontaktloch einführbar sind, auf. Jedes der Einsteckelemente (102) erstreckt sich von einem gemeinsamen Grundkörper (103) der Steckervorrichtung (100) und verläuft getrennt von den anderen Einsteckelementen (102). Die Einsteckelemente (102) sind unabhängig voneinander gegenüber dem Grundkörper (103) elastisch verformbar und derart eingerichtet, dass, wenn die Einsteckelemente (102) in dem Kontaktloch eingeführt sind, eine Steckverbindung der Steckervorrichtung (100) mit der Leiterplatte bereitstellbar ist.

Description

Multi Fork Einpresspin
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steckervorrichtung zum
elektrischen Verbinden eines Leiters mit einer Leiterplatte mittels direkten Einsteckens der Steckervorrichtung in ein Kontaktloch der Leiterplatte. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine
Verbindungsanordnung mit der Steckervorrichtung und der Leiterplatte. Die Erfindung betrifft ferner eine Stecker-Anordnung. Darüber hinaus stellt die Erfindung ein Steckerhalbzeug aus einem faltbaren Material bereit, welches zur Herstellung der Steckervorrichtung verwendbar ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum elektrischen Verbinden eines Leiters mit einer Leiterplatte mittels direkten Einsteckens einer Steckervorrichtung in ein Kontaktloch der Leiterplatte. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit der Steckervorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
IPC-Klasse H01R 13/53 betrifft Grundplatten oder Gehäuse für hohe elektrische Anforderungen. IPC-Klasse H01R 13/533 betrifft Grundplatten oder Gehäuse für den Gebrauch unter extremen Bedingungen, z. B. hoher Temperatur, Strahlung, Vibration, korrodierender Umgebung, Druck.
Zum Herstellen von elektrischen und/oder elektronischen Verbindungen zwischen verschiedenen Bauteilen, Leitungen oder dergleichen sind Steckverbindungen bekannt, die aus einem Steckelement und einem Buchsenelement bestehen. Beispielsweise gibt es normale Steckdosen, in die Stecker eingesteckt werden können, die an Enden von Leitungen angebracht sind . Derartige Verbindungsanordnungen sind für auch sehr häufiges Herstellen und Lösen der Verbindung geeignet und gedacht.
Bei Relais, Sicherungen oder dergleichen ist es ebenfalls bekannt, an einem Gerät einen Sockel anzubringen, in den die Sicherung oder das Relais eingesteckt werden kann. Auch hier soll ein Auswechseln möglich sein, allerdings ist hier das Auswechseln seltener als bei den
Steckvorgängen zwischen Steckdose und Stecker. Selbst dann, wenn es sich um Steckvorgänge zwischen Leiterplatten und Steckelementen handelt, ist es üblich, auf der Leiterplatte einen Sockel beziehungsweise eine Steckbuchse anzuordnen oder sogar an einer anderen Stelle, und die Steckbuchse dann mithilfe von Leitungen mit der Leiterplatte zu verbinden.
EP 1,069,651 AI offenbart einen Metallanschluss, der in ein Kontaktloch eines elektrischen Schaltkreissubstrates eingeführt wird und einen elektrischen Kontakt an dem Kontaktloch herstellt. Der Anschluss hat ein Stoppelement, das an dem rückseitigen Ende des Kontaktlochs gegen das Substrat anstößt, wodurch ein weiteres Einführen des Anschlusses in das Kontaktloch vermieden wird. Ein Entfernvermeidungsabschnitt stößt an der Vorderseite des Kontaktlochs an das Substrat an, um einem
unerwünschten Zurückziehen des Anschlusses zu widerstehen. Der Entfernvermeidungsabschnitt ist federnd deformierbar, um zu
ermöglichen, ihn während des Einführens des Anschlusses durch das Kontaktloch hindurchzuführen. Kontaktelemente zwischen dem
Stoppelement und dem Entfernvermeidungsabschnitt stellen einen elektrischen Kontakt in dem Kontaktloch her. Allerdings haben Untersuchungen eines solchen beschriebenen
Metallanschlusses ergeben, dass der anschaulich als Ring ausgebildete Entfernvermeidungsabschnitt sich beim Einführen durch das Kontaktloch leicht plastisch deformiert und daher häufig zerstört wird . Anders ausgedrückt stellen das Durchführen dieses breiten
Entfernvermeidungsabschnitts durch ein enges Kontaktloch und das Erfordernis des Erzeugens einer ausreichend hohen Haltekraft durch den Entfernvermeidungsabschnitt einen mit dem System der EP 1,069,651 AI unüberwindbaren technischen Widerspruch dar.
Darüber hinaus ist der in EP 1,069,651 AI offenbarte Anschluss seitens eines Benutzers schlecht manuell handhabbar. Insbesondere wenn mehrere Kontakte gleichzeitig hergestellt werden sollten, erfordert dies das Aufbringen einer sehr großen manuellen Kraft zum Durchführen des Entfernvermeidungsabschnitts durch das Kontaktloch, was die
Fähigkeiten eines menschlichen Benutzers schnell überfordert, wenn nachfolgend eine ausreichend hohe Haltekraft im eingeführten Zustand erreicht werden soll . Ferner ist die mechanische Belastung, die auf die Platine einwirkt, gemäß EP 1,069,651 AI groß. Ein mehrfaches Stecken gemäß einer Sockel-Stecker-Methode ist mit einem solchen System ebenfalls nicht möglich, da es bei hohen Haltekräften zu plastischen Deformationen des Entfernvermeidungsabschnitts kommt.
US 2,755,453 offenbart einen elektrischen Stecker, welcher durch ein Loch eines elektronischen Terminals hindurchgeführt werden kann. An dem Ende des Steckers und an der gegenüberliegenden Seite des
Steckers können Bereiche verbogen werden, um eine mechanische Fixierung in dem elektrischen Terminal zu erreichen. Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Steckverbindung einer Leiterplatte mit einer Steckervorrichtung zu erreichen.
Die Aufgabe wird durch eine Steckervorrichtung zum elektrischen
Verbinden eines Leiters mit einer Leiterplatte mittels direkten Einsteckens der Steckervorrichtung in ein Kontaktloch der Leiterplatte, durch eine Stecker-Anordnung, durch ein Steckhalbzeug aus einem faltbaren
Material, durch eine Verbindungsanordnung, durch ein Verfahren zum elektrischen Verbinden eines Leiters mit einer Leiterplatte mittels direkten Einsteckens einer Steckervorrichtung in ein Kontaktloch der Leiterplatte und durch ein Fahrzeug mit der Steckervorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel eines ersten Aspekts der Erfindung wird eine Steckervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Leiters mit einer Leiterplatte mittels direkten Einsteckens der Steckervorrichtung in ein Kontaktloch der Leiterplatte beschrieben. Die Steckervorrichtung weist einen Befestigungsbereich zum Befestigen des Leiters an der Steckervorrichtung auf. Ferner weist die Steckervorrichtung einen
Übertragungsbereich zum Übertragen eines Stroms von dem Leiter auf die Leiterplatte auf. Darüber hinaus weist die Steckervorrichtung zumindest drei Einsteckelemente auf, die gemeinsam in das Kontaktloch einführbar sind. Jedes der Einsteckelemente erstreckt sich von einem gemeinsamen Grundkörper der Steckervorrichtung und verläuft getrennt von den anderen Einsteckelementen. Die Einsteckelemente sind gegenüber dem Grundkörper unabhängig voneinander elastisch verformbar und derart eingerichtet, dass, wenn die Einsteckelemente in dem Kontaktloch eingeführt sind, eine Steckverbindung der Steckervorrichtung mit der Leiterplatte bereitstellbar ist. Alle weiteren Merkmale sind optional .
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine Stecker-Anordnung geschaffen, aufweisend eine Steckervorrichtung mit den oben
beschriebenen Merkmalen und ein Formwerkzeug, wobei das
Formwerkzeug eingerichtet ist, die an der Leiterplatte verriegelte
Steckervorrichtung derart zu betätigen, dass die an der Leiterplatte verriegelte Steckervorrichtung entriegelbar ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Verbindungsanordnung mit der oben beschriebenen
Steckervorrichtung und der Leiterplatte beschrieben. Gemäß der
Verbindungsanordnung wird die Steckervorrichtung mittels einer
Steckverbindung mit der Leiterplatte verbunden.
Gemäß einem weiteren Aspekt eines Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum elektrischen Verbinden eines Leiters mit einer Leiterplatte mittels direkten Einsteckens einer Steckervorrichtung in ein Kontaktloch der Leiterplatte bereitgestellt.
Gemäß dem Verfahren wird der Leiter an einen Befestigungsbereich der Steckervorrichtung befestigt. Zumindest drei Einsteckelemente der Steckervorrichtung werden gemeinsam in das Kontaktloch eingefügt. Wenn die Einsteckelemente in dem Kontaktloch eingeführt sind, wird eine Steckverbindung der Steckervorrichtung mit der Leiterplatte aufgrund unabhängiger elastischer Verformung der Einsteckelemente gegenüber dem Grundkörper bereitgestellt. Ein Strom wird von dem Leiter auf die Leiterplatte über einen Übertragungsbereich der Steckervorrichtung übertragen. Alle weiteren Merkmale sind optional. Gemäß einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Fahrzeug beschrieben, welches mit einer Steckervorrichtung oder einer Verbindungsanordnung mit den oben beschriebenen
Merkmalen versehen ist.
Mit der dargestellten Steckervorrichtung kann insbesondere ein Leiter mittels direkten Einsteckens in ein Kontaktloch der Leiterplatte an diese (lösbar) befestigt werden. Das Kontaktloch der Leiterplatte kann durchkontaktiert sein und beispielsweise eine elektrisch leitende
Beschichtung aufweisen, so dass eine Stromübertragung in diesem Bereich bereitstellbar ist. Mit dem direkten Einstecken der
Steckervorrichtung in das Kontaktloch der Leiterplatte kann eine sogenannte Direktstecktechnik angewendet werden, bei welcher keine Buchsen oder andere Hilfsmittel zwischen der Steckervorrichtung und der Leiterplatte angebracht werden müssen. Somit kann die
Steckervorrichtung mittels Einsatzes der Direktstecktechnik zu einem vereinfachten Baugruppenschutz führen, da nur noch eine
zweidimensionale Beschichtungsnotwendigkeit besteht. Die Leiterplatte kann im Wesentlichen flach sein und nur die
Kontaktlöcher und deren Kontaktierungsfläche aufweisen. Allenfalls flache Lötbauteile können darauf vorhanden sein. Mit anderen Worten ist es mit der Direktstecktechnologie auch möglich, komplette Gehäuse (und die erforderliche Werkzeuge) einzusparen, indem die Baugruppen vergossen bzw. beschichtet und damit mechanisch bzw. chemisch vollständig geschützt werden. Während herkömmlich ein aufwändiges Abkleben von dreidimensionalen Komponenten, wie beispielsweise der Steckerbuchsen, vor dem Vergießen oder Lackieren einer 3D-Oberfläche oder ein aufwändiges selektives Beschichtungsverfahren erforderlich ist, könnte erfindungsgemäß mit einer einfachen Maske der Bereich der
Kontaktlochbohrung und der darin enthaltenen Kontaktierungen abgedeckt werden, und ein vollständiger verbleibender
Oberflächenabschnitt der Leiterbahnen mit einer Lackierung besprüht oder ein Verguss ausgestattet werden. Ein entsprechendes Verfahren zum Bilden eines Baugruppenschutzes ist erfindungsgemäß bereitgestellt.
Die Steckervorrichtung kann wie oben beschrieben direkt in das
(durchkontaktierte) Kontaktloch der Leiterplatte eingeführt werden.
Hierbei werden die zumindest drei Einsteckelemente gemeinsam in das Kontaktloch eingeführt. Die Einsteckelemente erstrecken sich von einem gemeinsamen Grundkörper der Steckervorrichtung, insbesondere in
Richtung des Kontaktlochs. Die Einsteckelemente bestehen beispielsweise aus Einsteckstäben oder Einsteckpins und können sich beispielsweise dadurch auszuzeichnen, dass jedes Einsteckelement einen äußerst kleinen Durchmesser im Vergleich zu seiner Länge aufweist. Ferner können die Einsteckelemente und beispielsweise die gesamte
Steckervorrichtung aus Materialien bestehen, welche sich für eine elastische Verformung eignen, wie beispielsweise bestimmte Metalle oder Kunststoffe, ohne dass dabei plastisch verformbare Materialien zum Einsatz kommen sollten.
Die Steckervorrichtung wird in Richtung einer Einsteckrichtung mit der Leiterplatte verbunden, wobei insbesondere die Einsteckelemente in Einsteckrichtung in das Kontaktloch eingeführt werden. Die
Einsteckrichtung ist im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsrichtung des Kontaktlochs definiert. Ferner kann die Einsteckrichtung als diejenige Richtung definiert werden, welche senkrecht zu einer Flächennormale der inneren Oberfläche des Kontaktlochs oder auch senkrecht zu einer Ebene der Oberfläche der Leiterplatte ist. Die Einsteckelemente werden in Richtung der Einsteckrichtung in das
Kontaktloch eingeführt. Dabei sind die Einsteckelemente derart elastisch, bzw. nachgiebig gegenüber dem Grundkörper verformbar, dass sich die Einsteckelemente quer bzw. senkrecht zur Einführrichtung elastisch verformen können . Der Begriff„elastisch verformbar" bezeichnet insbesondere ein
Einsteckelement bzw. ein Material eines Einsteckelements, das bei äußerer Krafteinwirkung eine funktionell nicht unerhebliche
Formveränderung erfährt, die sich bei Nachlassen der äußeren Kraft zurückbildet, so dass das elastisch verformbare Material dann wieder in die ursprüngliche Form (Ausgangsform) zurückgeht. Ein elastisch verformbares Material kann bis zu einer bestimmten Krafteinwirkung von einer plastischen Deformation oder einer spanenden Deformation frei oder weitestgehend frei sein . Der Elastizitätsmodul, der den
Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers bei linear elastischem Verhalten beschreibt, kann bei dem elastisch verformbaren Material zum Beispiel kleiner als 1 kN/mm2, insbesondere kleiner als 0.5 kN/mm2, weiter insbesondere kleiner als 0.1 kN/mm2sein . Zum Beispiel kann der Elastizitätsmodul bei dem elastisch verformbaren Material (zum Beispiel Gummi, Elastomere) zwischen 0.01 kN/mm2 und 0.1 kN/mm2 liegen . Diese Werte des Elastizitätsmoduls können sich auf eine Temperatur von 20°C beziehen . Ein„elastisch verformbares Material" kann insbesondere Material mit einer Härte nach ISO 868-2003 (DIN 53505) von 20 bis 110 Shore A, insbesondere von 30 bis 90 Shore A, weiter insbesondere von 40 bis 70 Shore A, bezeichnen . Zum Beispiel kann das elastisch verformbare Material eine Shore-Härte in einem Bereich zwischen 90±5 Shore A bis 30±5 Shore A aufweisen .
Mit der elastischen Verformbarkeit der Einsteckelemente können diese beispielsweise während dem Einstecken in das Kontaktloch
zusammengedrückt werden . Nach dem Einführen der Einsteckelemente in das Kontaktloch versuchen die elastisch verformten Einsteckelemente in ihre Ausgangsposition zurückzugelangen und werden durch die
Innenwand des Kontaktlochs daran gehindert. Die Kraft, welche versucht, jedes elastisch verformbare Einsteckelement in seine Ausgangsposition zu bringen, wird durch das an der Innenoberfläche des Kontaktlochs anliegende Einsteckelement an die Leiterplatte übertragen. Dadurch entsteht eine Kraft, welche zu einer hohen Reibung und Presskraft führt und die Steckverbindung (z. B. Pressverbindung) der Einsteckelemente mit dem Kontaktloch, bzw. der gesamten Steckervorrichtung mit der Leiterplatte bereitstellt.
Die Erstreckungsrichtung eines Einsteckelements kann als diejenige Richtung verstanden werden, in welcher sich das Einsteckelement von dem Grundköper aus erstreckt. Dies bedeutet, dass zumindest zwei der drei Einsteckelemente sich nicht parallel zueinander erstrecken, sondern in einem Winkel, insbesondere zwischen 0 und 90° zueinander aufweisen. Die Einsteckelemente können sich in ihrer Erstreckungsrichtung
auseinanderspreizen bzw. nicht parallel zur Einsteckrichtung verlaufen. Bei Einführen der Einsteckelemente in das Kontaktloch können die
Einsteckelemente zusammengedrückt werden und in das Kontaktloch eingeführt werden. Durch das Zusammendrücken der Einsteckelemente weisen diese zusammen einen geringeren Durchmesser als das
Kontaktloch auf, so dass die Einsteckelemente eingeführt werden können. Durch das Verlangen der Einsteckelemente, sich wieder in ihre
Ausgangsposition elastisch zu verformen, wird die Presskraft
bereitgestellt, um die Steckverbindung bereitzustellen.
Die Einsteckelemente können elastisch und reversibel in das Kontaktloch steckbar vorgesehen werden und zum Beispiel mit Kräften von höchstens 10 Newton einsteckbar sein. Damit kann eine zuverlässige
Steckverbindung mit der Innenoberfläche des Kontaktlochs erreicht und eine gute Handhabbarkeit realisiert werden. Zum Beispiel eignet sich die erfindungsgemäße Steckervorrichtung bzw. Verbindungsanordnung für Automobilanwendungen, zum Beispiel bei Traktoren oder Bussen, wobei erfindungsgemäß eine mechanische Befestigung des Steckers und der Leiterplatte ermöglicht wird . Derartige Verbindungen können starke Ströme übertragen und hohe mechanische Belastungen aushalten.
Gleichzeitig sind sie von Hand mehrfach steckbar. Somit können hohe Befestigungskräfte bei geringen Einbring- und Auszugskräften erreicht werden, zum Beispiel wenn ein Traktor auf dem Feld von einem Benutzer repariert werden soll.
In dem eingebauten Zustand der Steckervorrichtung in dem Kontaktloch sind die Einsteckelemente elastisch verformt und sozusagen gespannt. Der Begriff„gespannt" bedeutet, dass die Einsteckelemente durch die Innenoberflächen des Kontaktlochs in eine Richtung (elastisch) verformt werden und entgegen dieser Richtung eine Rückstellkraft erfahren. Aus dieser gespannten, elastisch verformten Position versuchen die
Einsteckelemente in ihre Ausgangsposition zurückzufedern und erzeugen durch die Anpressung der Einsteckelemtente an der Seitenwand des Kontaktloches eine Druckkraft, Reibungskraft, bzw. Presskraft, welche die Steckverbindung erzeugt. Unter der gespannten Position, bzw. unter der elastisch verformten Position, kann somit verstanden werden, dass sich die Einsteckelemente nicht in einer natürlichen, unverformten
Ausgangsposition befinden, sondern in einer elastischen verformten Position. Aufgrund der elastisch verformten, gespannten Position und des dadurch bedingten Dranges des Einsteckelements, in seine
Ausgangsposition zu gelangen, entsteht die Feder- bzw. Presskraft zwischen dem Einsteckelement und der Innenoberfläche des
Kontaktlochs, so dass eine Halte- bzw. Pressverbindung zwischen
Steckervorrichtung und Leiterplatte hergestellt wird . Insbesondere weist die erfindungsgemäße Steckervorrichtung zumindest drei Einsteckelemente auf, welche in das Kontaktloch einführbar sind . Bei einer Anzahl von drei Einsteckelementen oder höher wird eine
verbesserte Halterung und Stromübertragung zwischen der
Steckervorrichtung und der Leiterplatte geschaffen . Bei zumindest drei Einsteckelementen, welche sich insbesondere unabhängig voneinander bewegen können, wird sichergestellt, dass sich zumindest zwei
Einsteckelemente in dem Kontaktloch verspreizen und eine
Steckverbindung (z. B. eine Pressverbindung) bereitstellen. Bei der Verwendung von lediglich zwei Einsteckelementen kann es insbesondere bei unsauber geformten (z. B. unrunden und kantigen) Kontaktlöchern dazu führen, dass lediglich ein Einsteckelement an einer Innenoberfläche des Kontaktlochs anliegt, so dass keine stabile Steckverbindung der Steckervorrichtung mit der Leiterplatte bereitstellbar ist und die
Steckervorrichtung in Bezug auf die Leiterplatte beweglich ist, bzw.
wackelt. Gerade durch Vibrationen, welche auf die Leiterplatte wirken, kann sich dann das Einsteckelement unabsichtlicherweise von der
Leiterplatte lösen. Durch das Hinzufügen zumindest eines weiteren dritten Einsteckelements erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass selbst bei unsauber geformten Kontaktlöchern zumindest zwei Einsteckelemente sich in dem Kontaktloch verspreizen, so dass eine beständige und sichere Steckverbindung bereitstellbar ist. Dies führt zu einer qualitativen
Aufwertung einer Steckervorrichtung und zu einer Verringerung der Fehleranfälligkeit, beispielsweise eine Verringerung des Risikos, dass sich die Steckervorrichtung selbsttätig von der Leiterplatte löst.
Die Steckverbindung kann beispielsweise über eine Pressverbindung, bereitgestellt werden, wobei die Pressverbindung mittels der
Einsteckelemente derart stark ausgebildet sein kann, dass eine
vibrationsrobuste mechanische Sicherung bereitgestellt wird . Zudem kann die Steckverbindung über den Grad der elastischen Verformung der Einsteckelemente und/oder über die Rückstellkräfte der Einsteckelemente bereitgestellt und eingestellt werden.
Der Begriff„vibrationsrobuste mechanische Sicherung" kann
insbesondere die Bedeutung haben, dass selbst bei Vorhandensein von Vibrationen, die auf ein die Steckervorrichtung bzw. die
Verbindungsanordnung aufweisendes technisches System einwirken, ein unbeabsichtigtes Ablösen der Steckervorrichtung von der Leiterplatte vermieden ist. Insbesondere Vibrationen, wie sie bei einem
motorbetriebenen, insbesondere verbrennungsmotorbetriebenen Gerät (insbesondere Fahrzeug) auftreten, führen bei einer vibrationsrobust ausgestalteten mechanischen Steckverbindung bzw. Pressverbindung zu keiner negativen Beeinflussung der Systemfunktion. Insbesondere sollen bei Installation der Einsteckvorrichtung bzw. der Verbindungsanordnung im Motorraum eines Geländefahrzeugs die dort üblicherweise
auftretenden Vibrationen nicht zu einem unerwünschten Verlust des elektrischen Kontakts zwischen der die Einsteckvorrichtung und dem Gegenkontakt in dem jeweils zugeordneten Kontaktloch der Leiterplatte führen. Somit kann zum Erreichen der Vibrationsrobustheit die
mechanische Steckverbindung durch die Einsteckelemente, insbesondere hinsichtlich des Material, der Dimensionen, der Befestigungskräften der Einsteckelemente, etc. so ausgelegt werden, dass die entsprechenden Vibrationen zu keinem unerwünschten Ablösen der Steckervorrichtung von der Leiterplatte führen. Die Steckervorrichtung und insbesondere deren Einsteckelemente können zum Realisieren der Vibrationsrobustheit in Übereinstimmung mit der Industrienorm ISO TS 16750, insbesondere ISO TS 16750-3, ausgestaltet sein. ISO 16750 definiert eine Norm für mechanische Belastungsanforderungen für Geländefahrzeuge. Zum
Erreichen der Vibrationsrobustheit kann die Verbindungsanordnung ferner ausgelegt sein, die Norm IEC 60512-4 zu erfüllen, insbesondere
zumindest eine der Untererfordernisse nach IEC 68.2.6 (Vibration sinusoidal), IEC 68-2-27 und IEC 68-2-29 (multiple shocking), IEC 68-2- 64 (broad band noise), IEC-68-2-64 (Vibration in cold atmosphere) und IEC-68-2-50 und IEC-68-2-51 (Vibration in warm atmosphere) zu erfüllen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist jedes der Einsteckelemente einen Einsteckabschnitt auf. Der Einsteckabschnitt ist derjenige Abschnitt, welcher sich innerhalb des Kontaktlochs befindet, wenn die Einsteckelemente in dem Kontaktloch eingeführt sind . Die Einsteckelemente erstrecken sich gemeinsam von einem Grundkörper der Steckervorrichtung getrennt von den anderen Einsteckelementen, so dass jedes der Einsteckelemente ein freies Ende aufweist.
Der Endabschnitt, welcher jedes der Einsteckelemente aufweist, kann beispielsweise über den Einsteckabschnitt des Einsteckelements hinausgehen, so dass in einem eingesteckten Zustand der
Steckervorrichtung in dem Kontaktloch an der gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers in Bezug auf die Leiterplatte der Endabschnitt mit dem freien Ende des Einsteckelements aus dem Kontaktloch hinausragt. Mit anderen Worten kann der Endabschnitt bzw. das freie Ende des
Einsteckelements in Richtung Einsteckrichtung aus dem Kontaktloch hinausragen, wenn die Steckervorrichtung mit den Einsteckelementen in dem Kontaktloch eingeführt ist. Ferner kann jedes Einsteckelement zwischen dem Einsteckabschnitt und dem Grundkörper einen Zwischenabschnitt aufweisen. Mittels des
Zwischenabschnitts kann in einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung der Grundkörper nicht direkt auf einer Oberfläche der
Leiterplatte aufliegen, so dass in Einsteckrichtung die Einsteckelemente zunächst den Zwischenabschnitt aufweisen. Anschließend an dem
Zwischenabschnitt in Einsteckrichtung erstreckt sich der Einsteckabschnitt der Einsteckelemente, welcher beispielsweise durch den Endabschnitt des Einsteckelements abgeschlossen wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der
Einsteckabschnitt zumindest teilweise den Übertragungsbereich auf. Dies bedeutet, dass die Stromübertragung zwischen dem Leiter über die Steckervorrichtung auf die Leiterplatte über einen Kontakt des
Einsteckabschnitts mit der Innenoberfläche des (durch kontaktierten) Kontaktlochs bereitgestellt wird. Der Einsteckabschnitt des
Einsteckelements kann beispielsweise mit einer leitenden Schicht beschichtet werden. Ferner können die Einsteckelemente oder auch die gesamte Steckervorrichtung aus einem leitenden Material bestehen, wobei dann insbesondere Bereiche, welche keinen Strom übertragen sollen, mit einer Isolierschicht beschichtet werden können. Da der Einsteckabschnitt aufgrund der Erzeugung der Steckverbindung bzw. der Pressverbindung bereits in Kontakt mit der Innenoberfläche des
Kontaktlochs ist, kann ohne weitere konstruktive Ausgestaltung gleichzeitig der Übertragungsbereich bereitgestellt werden, so dass mittels einer einfachen Konstruktion durch die zumindest drei
Einsteckelement gleichzeitig eine mechanische Halterung und eine elektrische Leitfähigkeit der Steckervorrichtung bereitgestellt wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der
Einsteckabschnitt jedes Einsteckelements zumindest eine konvex verlaufende Oberfläche auf. Die konvex verlaufende Oberfläche wird insbesondere an der Seite der Einsteckelemente ausgebildet, welche in eingestecktem Zustand der Einsteckelemente sich in Richtung der Innenoberfläche des Kontaktlochs ausrichtet. Durch die konvexe
Ausgestaltung einer Oberfläche der Einsteckabschnitte kann die
Kontaktfläche zwischen dem Einsteckelement und der Innenoberfläche des Kontaktlochs reduziert werden. Somit kann die Kraft (Presskraft, Federkraft) auf einen kleineren Bereich konzentriert werden, nämlich auf den Bereich, welcher durch die konvexe Wölbung mit der Innenoberfläche des Kontaktlochs in Kontakt steht. Durch die Konzentration des
Kontaktbereichs erhöht sich die Flächenpressung . Die Flächenpressung wird definiert als Kraft pro Kontaktfläche zwischen zwei Festkörpern. Durch die Erhöhung der Flächenpressung kann die Pressverbindung zwischen der Steckervorrichtung und der Leiterplatte verbessert werden. Mit anderen Worten führt die konvex verlaufende Oberfläche zu einer höheren Flächenpressung, so dass eine stabilere Pressverbindung bereitgestellt werden kann und zudem ein stabilerer Kontakt und auch eine stabilere Leitfähigkeit zwischen der Steckervorrichtung und der Leiterplatte.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform liegen zumindest zwei der drei Einsteckelemente zumindest teilweise gegenseitig an. Durch das Anliegen zweier Einsteckelemente können sich diese gegenseitig stützen und stabilisieren, so dass eine höhere mechanische Belastbarkeit bereitgestellt werden kann. Trotz des Anliegens zweier Einsteckelemente können diese dennoch in den weiteren Richtungen frei beweglich sein und sich an unterschiedlichen Stellen in dem Kontaktloch verspreizen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind zumindest zwei Einsteckelemente durch einen Spalt beabstandet. Die
Einsteckelemente, welche durch einen Spalt getrennt sind, können sich in Richtung des Spalts elastisch verformen. Dadurch können sich die
Einsteckelemente während des Einführens in das Kontaktloch in Richtung des Spalts elastisch verformen, so dass die Steckervorrichtung mittels der Einsteckelemente in das Kontaktloch einführbar ist. Die Einsteckelemente bilden sozusagen Zwischenraum freilassende Schenkel aus. Deren voneinander abgewandte Außenseiten können optional zum Beispiel konvex gekrümmt ausgebildet sein. Durch eine solche Krümmung kann ein unerwünschtes Spreizen der Schenkel bei Kontakt mit einer planen Fläche vermieden werden. Bei Verwendung von Gabelkontakten kann eine elastische Steckbarkeit erreicht werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der
Grundkörper einen Anschlagbereich auf. Der Anschlagbereich ist derart eingerichtet, dass ein Einführen der Einsteckelemente in das Kontaktloch durch den Anschlagbereich begrenzbar ist. Der Anschlagbereich verhindert beispielsweise ein weiteres Einführen der Steckervorrichtung in Einsteckrichtung . Der Anschlagbereich kann beispielsweise durch eine Erhebung oder eine Auswölbung am Grundkörper hergestellt werden, so dass der Grundkörper mit dem Anschlagbereich beispielsweise einen größeren Durchmesser als das Kontaktloch aufweist. Somit kann der Querschnitt mit dem Anschlagbereich nicht durch das Kontaktloch hindurchgeführt werden, so dass automatisch ein Anschlag bereitstellbar ist. Der Anschlagbereich kann auch an zumindest einem Einsteckelement ausgebildet sein, insbesondere in dem Zwischenbereich bzw.
Zwischenabschnitt des Einsteckelements. So ist es nicht notwendig, dass der Grundkörper an einer Oberfläche der Leiterplatte anliegt, sondern lediglich der Anschlagbereich einer der Einsteckelemente. Ein solcher Anschlagbereich als Positionierhilfe kann es einem Benutzer intuitiv erleichtern, das Einstecken zwischen Einsteckelement und Leiterplatte in korrekter Weise vorzunehmen und somit elektrische Fehlfunktionen zu vermeiden. Der Anschlagbereich dient somit zur Begrenzung des
Einschiebens der Steckervorrichtung in die Leiterplatte. Der
Anschlagbereich oder Abstandshalter kann einen Mindestabstand zwischen Leiterplatte und Steckervorrichtung definieren, und somit zum Beispiel das Ausbilden unerwünschter elektrischer Kontakte oder den Übersprung eines elektrischen Signals über einen dünnen Spalt verhindern. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform erstrecken sich die Einsteckelemente parallel zueinander. Die elastische Verformbarkeit der Einsteckelemente kann dadurch erreicht werden, indem zumindest zwei der drei Einsteckelemente einen Spalt zwischen einander aufweisen, wobei sich diese Einsteckelemente in Richtung des Spalts elastisch verformen können. Durch eine
Rückführkraft entgegen der Spaltrichtung können die Einsteckelemente dann an eine Innenoberfläche des Kontaktlochs gepresst werden, so dass eine Pressverbindung bereitstellbar ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist jedes der Einsteckelemente eine Erstreckungsrichtung auf, wobei der Abstand zwischen zumindest zwei Einsteckelementen entlang ihrer
Erstreckungsrichtungen inkonstant ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Ende jedes Einsteckelements eine abgerundete Oberfläche auf. Im Gegensatz zu einer abgekanteten End-Oberfläche wird durch die abgerundete End- Oberfläche eine Verkeilung jedes Einsteckelements bei Einführen in das Kontaktloch unterbunden, da eine abgerundete Oberfläche beispielsweise selbstführend ihren Weg in das Kontaktloch finden kann. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist zumindest ein Einsteckelement an einem Endabschnitt eine Aufweitung auf. Der Endabschnitt weist dabei das freie Ende des Einsteckelements auf und ragt aus dem Kontaktloch in Einsteckrichtung hinaus, wenn das
Einsteckelement in dem Kontaktloch eingeführt ist. Die Aufweitung ist derart am Endabschnitt ausgebildet, dass die Aufweitung sich mit einer Oberfläche der Leiterplatte verkeilt oder verklemmt, wenn das Einsteckelement in dem Kontaktloch eingeführt ist. Die Aufweitung kann als Erhebung ausgebildet sein und eine Hinterschneidung ausbilden, welche sich im Wesentlichen senkrecht zur Einsteckrichtung erstreckt. Mit anderen Worten kann sich die Aufweitung (Hinterschneidung) parallel zu einer Oberflächenebene der Leiterplatte erstrecken und somit im
Wesentlichen senkrecht zur Innenoberfläche des Kontaktlochs sein.
Damit kann erreicht werden, dass die Aufweitung eine Bewegung der Steckervorrichtung entgegen zur Einsteckrichtung verhindert, indem die Aufweitung an einer Oberfläche der Leiterplatte anliegt und somit eine weitere Bewegung des Einsteckelements entgegen der Einsteckrichtung verhindert. Die Einsteckelemente können während des Einführens in das Kontaktloch beispielsweise zusammengedrückt werden, so dass der Querschnitt aller Einsteckelemente einschließlich der Aufweitung einen kleineren Durchmesser als das Kontaktloch aufweisen. Wenn die
Einsteckelemente in das Kontaktloch eingeführt sind, bewegen sich die Einsteckelemente aufgrund ihrer elastischen Verformbarkeit zurück in ihre Ausgangsposition, so dass sich die Pressverbindung zwischen den Einsteckelementen und dem Kontaktloch ausbilden kann . In einem eingesteckten Zustand der Steckervorrichtung in dem Kontaktloch liegt üblicherweise auf einer Oberflächenseite der Leiterplatte der Grundkörper oder insbesondere der Absatz auf. An der gegenüberliegenden Oberfläche der Leiterplatte können die Einsteckelemente mit ihren Endabschnitten aus dem Kontaktloch hinausragen. In diesen Endabschnitten ist die Aufweitung ausgebildet, welche sich mit dieser Oberfläche der
Leiterplatte verkeilt oder verklemmt, um somit ein Lösen der
Steckervorrichtung entgegen zur Einsteckrichtung verhindert. Das
Verkeilen oder Verklemmen kann zustande kommen, wenn ein
Querschnitt der Einsteckelemente einschließlich der Aufweitung größer als der Durchmesser des Kontaktlochs ist, so dass hierdurch ein Lösen der Steckverbindung verhindert wird. Somit wird die mechanische
Verbindung zwischen der Steckervorrichtung und der Leiterplatte verhindert. Die Verkeilung bzw. das Verklemmen der Aufweitung mit der Leiterplatte ist durch die elastische Verformbarkeit der Einsteckelemente lösbar. Wenn die Steckervorrichtung beispielsweise von der Leiterplatte getrennt werden soll, können die Einsteckelemente erneut, im
wesentlichen senkrecht zur Einsteckrichtung, zusammengedrückt werden, sodass der Durchmesser der Einsteckelemente einschließlich deren Aufweitungen kleiner als das Kontaktloch ist. Damit ist ein Lösen der Steckervorrichtung von der Leiterplatte möglich, indem die
Einsteckelemente aus dem Kontaktloch entgegen der Einsteckrichtung hinausgezogen werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Aufweitung eine erste Oberfläche auf. Die erste Oberfläche liegt auf der Oberfläche der Leiterplatte auf, wenn das
Einsteckelement in dem Kontaktloch eingeführt ist. Die erste Oberfläche ist derart ausgebildet, dass zwischen der Ebene der ersten Oberfläche und der Ebene der Oberfläche der Leiterplatte schiefer Winkel besteht, wenn das Einsteckelement in dem Kontaktloch eingeführt ist. „Schiefer Winkel" bedeutet, dass zwischen der Ebene der ersten
Oberfläche und der Ebene der Oberfläche der Leiterplatte ein Winkel zwischen 0° (Grad) und 90°, insbesondere zwischen 1° und 89° und weiter insbesondere zwischen 20° und 60° gebildet wird . Mit anderen Worten wird eine keilförmige, schiefe Ebene mit der ersten Oberfläche gebildet. Die erste Oberfläche bildet beispielsweise eine schräge
Keilfläche an der Aussparung aus, um somit eine Hinterschneidung zu bilden. Die erste Oberfläche der Aufweitung verläuft entlang der
Erstreckungsrichtung nach außen, z. B. radial nach außen bezüglich eines Mittelpunkts des Kontaktlochs. Die Aufweitung bildet mit anderen Worten einen Keil aus, wobei der Keil eine Keilspitze und gegenüberliegend eine Grundfläche aufweisen kann, wobei die Grundfläche und die Keilspitze mittels der ersten Oberfläche verbunden sind . Die Keilspitze ist zu dem Kontaktloch gerichtet und die Grundfläche ist in Einsteckrichtung von dem Kontaktloch in Einsteckrichtung ab gerichtet, wenn das
Einsteckelement in dem Kontaktloch eingeführt ist.
Wird die Steckervorrichtung entgegen der Einsteckrichtung bewegt, wird eine Kraft von der Leiterplatte über einen Kontaktpunkt zwischen
Leiterplatte und Aufweitung auf die schiefe, erste Oberfläche übertragen, welches zu einem elastischen Verformen des Einsteckelements in
Richtung des Mittelpunkts des Kontaktlochs führt. Die Verformung eines Einsteckelements mit der Verkeilungsfläche hängt einerseits von der Zugkraft ab, mit welcher die Steckervorrichtung entgegen der
Einsteckrichtung gezogen wird . Zudem hängt die elastische Verformung der Einsteckelemente durch die erste Oberfläche von den
Materialeigenschaften, beispielsweise dem E-Modul, der
Steckervorrichtung bzw. der Einsteckelemente ab. Mittels Einstellens des Winkels der ersten Oberfläche kann eine Kraft definiert bzw. justiert werden, welche dazu führt, dass die die Aufweitung (Hinterschneidung) aus der Keilposition bzw. Verkiemmungsposition herausgeführt wird . Eine flache erste Oberfläche mit einem Winkel zur Ebene der Oberfläche der Leiterplatte von im Wesentlichen 1° bis 10° (Grad), so dass
beispielsweise die Ebene der ersten Oberfläche nahezu parallel zu der Innenoberfläche des Kontaktlochs oder senkrecht zu einer Ebene der Oberfläche der Leiterplatte ausgebildet ist, führt zu einer geringeren Kraft, die notwendig ist, um das Einsteckelement aus der Verkeilung zu lösen. Ein steilerer Winkel, das heißt ein Winkel, bei dem die
Verkeilungsfläche nahezu senkrecht zu der Innenoberfläche des
Kontaktlochs oder nahezu parallel zu der Ebene der Oberfläche der Leiterplatte ist, führt zu einer höheren Kraft, welche notwendig ist, um das Einsteckelement aus dem Kontaktloch herauszuziehen. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist an dem
Befestigungsbereich der Leiter mittels einer Klemmverbindung befestigt. Die Klemmverbindung kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, indem die Steckervorrichtung zwei Einklemmlaschen aufweist, welche um den Leiter gebogen werden können, um eine Klemmkraft auf den Leiter zu übertragen und diesen zu befestigen. Die Laschen können z. B.
plastisch verformbar sein. Insbesondere ist der Befestigungsbereich derart ausgebildet, dass dort der Leiter mittels einer Klemmverbindung nach EN 60352-2, bzw. nach DIN 41611 einklemmbar ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die
Einsteckelemente derart ausgebildet, dass die Steckervorrichtung und die Leiterplatte mittels der Steckverbindung mit einer mechanischen
Belastungsfähigkeit gemäß ISO 16750, insbesondere gemäß ISO 16750- 3, verbindbar sind.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die
Einsteckelemente ausgebildet, (zusammen) die Steckervorrichtung und die Leiterplatte mit einer mechanischen Befestigungskraft (z. B. erzeugbar durch Pressverbindung und Aufweitung) von mindestens 100 N (Newton), insbesondere von mindestens 200 N, weiter insbesondere von
mindestens 300 N, zu verbinden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist jedes der Einsteckelemente mit einer Einsteckkraft von höchstens 10 N (Newton) in eine der Kontaktlöcher einsteckbar ausgelegt. Insbesondere können alle Einsteckelemente zusammen mit einer gemeinsamen, summierten
Einsteckkraft von höchstens 10 N in ein Kontaktloch in Einsteckrichtung einsteckbar ausgelegt sein. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die
Einsteckelemente ausgebildet, eine elektrische Belastungsfähigkeit gemäß ISO 16750-2 bereitzustellen. Um die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Steckervorrichtung insbesondere für vibrationsanfällige und hochstromerfordernde
Automotive-Applikationen und dergleichen nutzbar zu machen, kann zusätzlich oder alternativ zu der Erfüllung der oben genannten
Industrienormen die Steckervorrichtung bzw. die Verbindungsanordnung auch so ausgestaltet sein, dass diese mit der IEC-60512-6 (schnelle
Temperaturzyklen nach Einpressnorm) verträglich ist, insbesondere auch gemäß IEC-68-2-14 (dry heat) verträglich ist. Es ist auch möglich, dass die Steckervorrichtung bzw. die Verbindungsanordnung in Einklang mit Tests mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen nach der
Einpressnorm IEC-60512-6 und IEC-60512- 11-1 ausgestaltet ist (vgl. hierzu insbesondere IEC 68-2-1 (coldness), IEC 68-2-2 (dry heat) und IEC 68-2-30 (damp heat, cyclic)). Die Steckervorrichtung bzw. die Verbindungsanordnung kann auch in Einklang mit einem
Industrieklimatest gemäß IEC 60512-11-7 (IEC 68-2-52 (salt spray, cyclic) bzw. IEC 68-2-60 (corrosive gas (H2S, N02, S02) ausgestaltet sein.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind jedes der Einsteckelemente und der Übertragungsbereich der Steckervorrichtung für eine elektrische Belastungsfähigkeit von mindestens 5 Ampere, insbesondere von mindestens 10 Ampere, weiter insbesondere von mindestens 20 Ampere, ausgelegt. Die Steckervorrichtung, insbesondere der Übertragungsbereich und die Einsteckelemente, sind daher hochstromfähig. Der Begriff„hochstromfäh ig" kann insbesondere die Bedeutung haben, dass die Steckervorrichtung, insbesondere der Übertragungsbereich und die Einsteckelemente, hinsichtlich Dimension, Material, gegenseitiger Beabstandung, etc. derart ausgelegt sind, dass sie zum Tragen eines hohen elektrischen Stroms geeignet sind . Anders ausgedrückt kann bei Verwendung einer hochstromfähigen Steckervorrichtung ein elektrischer Strom im Ampere-Bereich von dem Übertragungsbereich auf die
Leiterbahnen übertragen werden. Von einem hohen Strom kann insbesondere gesprochen werden, wenn die Steckervorrichtung speziell ausgelegt ist, um mindestens 5 Ampere im Übertragungsbereich, insbesondere mindestens 10 Ampere im Übertragungsbereich
transportieren zu können, ohne die bestimmungsgemäße Verwendung der Steckervorrichtung zu gefährden. Anders ausgedrückt soll die Steckervorrichtung in einer Hochstromkonfiguration so ausgelegt sein, dass eine unerwünschte Erwärmung der Steckervorrichtung vermieden wird oder eine sonstige technische Funktion der Steckervorrichtung Schaden erleidet, wenn solch hohe Ströme mittels der Kontaktelemente geleitet werden. Insbesondere kann die hochstromfeste Ausgestaltung der Steckervorrichtung so ausgeführt sein, dass der
Übertragungsbereich, insbesondere alle Einsteckelemente gemeinsam, kumulative Ströme von mindestens 50 Ampere, insbesondere von mindestens 100 Ampere tragen können. Die Hochstromfähigkeit der Steckervorrichtung kann als gegeben angesehen werden, wenn die Steckervorrichtung an eine Fahrzeugbatterie anschließbar ist und störungsfrei Strom von der Fahrzeugbatterie an die angeschlossene
Leiterplatte liefern kann. Insbesondere kann die Hochstromfähigkeit als gegeben angesehen werden, wenn Übergangswiderstände nach der Einpressnorm die Erfordernisse von IEC 60512-2 erfüllen. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die
Steckervorrichtung zumindest drei weitere Einsteckelemente auf. Die zumindest drei Einsteckelemente bilden eine erste Gruppe, die
gemeinsam in das Kontaktloch einführbar sind. Die zumindest drei weiteren Einsteckelemente bilden eine zweite Gruppe, die gemeinsam in ein weiteres Kontaktloch der Leiterplatte einführbar sind. Die weiteren Einsteckelemente können dieselben physikalischen Eigenschaften aufweisen, wie die oben beschriebenen Einsteckelemente und erstrecken sich ferner von demselben Grundkörper der Steckervorrichtung. Damit ist es möglich, mit einer Steckervorrichtung eine Verbindung mit einer Vielzahl von Kontaktlöchern bereitzustellen. Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass weitere Leiter an die Steckervorrichtung befestigbar sind, wobei die erste Gruppe an Einsteckelementen elektrisch leitend einem ersten Leiter zugeordnet sind und die weiteren Einsteckelemente der zweiten Gruppe elektrisch leitend einem zweiten Leiter zuordenbar sind. Der erste Leiter und der zweite Leiter können getrennte Stromkreise bilden und z.B. unterschiedliche Signale übertragen. Somit kann beispielsweise ein mehrpoliger Stecker bereitgestellt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann Steckervorrichtung aus einer einzigen gestanzten und gebogenen elektrisch leitfähigen Platte gebildet sein. In dieser Ausgestaltung ist die Steckervorrichtung mit sehr geringem Herstellungsaufwand ausbildbar, da außer einer Metallplatte oder dergleichen keine weiteren Komponenten erforderlich sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Steckervorrichtung zwei Paare von Einsteckelementen, das heißt mindestens vier
Einsteckelemente, aufweisen. Anders ausgedrückt können mindestens vier, insbesondere genau vier Einsteckelemente vorgesehen sein. Jedes Paar von Einsteckelementen kann identisch ausgebildet sein. Zwei Einsteckelemente eines jeweiligen Paares können ausgehend von dem Grundkörper direkt nebeneinander, nur beabstandet durch einen Spalt, angeordnet sein. Zwei Einsteckelemente eines Paares können strukturell unterschiedlich ausgebildet sein und miteinander zusammenwirken. Die Paare können aber auch identisch ausgebildet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Einsteckelemente eines der Paare vollflächig berührend auf den Einsteckelementen des anderen der Paare aufliegend angeordnet sein. Anders ausgedrückt kann eine Hauptfläche eines Einsteckelements eine gesamte korrespondierende flächengleiche Hauptfläche des anderen Einsteckelements berührend bedecken und umgekehrt. Damit ist eine kompakte und gleichzeitig äußerst stabile Struktur geschaffen, die zudem zuverlässig und präzise in ein Kontaktloch einführbar ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zumindest eines der
Einsteckelemente einen Verriegelungsmechanismus aufweisen, der eingerichtet ist, bei Hindurchführen der Steckervorrichtung durch das Kontaktloch die Steckervorrichtung an der Leiterplatte zu verriegeln. Anders ausgedrückt kann es ausreichend sein, die Steckervorrichtung durch das Kontaktloch der Leiterplatte durchzustecken, womit der Verriegelungsmechanismus an einem oder mehreren der
Einsteckelemente selbsttätig, d.h. ohne Einwirkung eines Benutzers, an der Leiterplatte verriegelt wird . Dies ermöglicht einen hohen
Benutzerkomfort.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Verriegelungsmechanismus eingerichtet sein, bei Zusammendrücken der Einsteckelemente und bei Herausziehen der Steckervorrichtung aus dem Kontaktloch die
Steckervorrichtung von der Leiterplatte zu entriegeln. Somit kann durch einen zum Verriegeln inversen Bewegungsablauf, das heißt
Zusammendrücken der Einsteckelemente und nachfolgendes
Herausziehen der Steckervorrichtung aus der Leiterplatte, eine einfache Entriegelung ermöglicht werden. Ein solcher Verriegelungsmechanismus kann eine reversible Charakteristik aufweisen, d.h. kann im Wesentlichen beliebig oft entriegelt bzw. verriegelt werden. Dies kann durch eine Ver- und Entriegelungscharakteristik erfolgen, die von einer plastischen Verformung der Einsteckelemente absieht und stattdessen die
Einsteckelemente bei der Ver- und Entriegelung elastisch deformiert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein erstes der Einsteckelemente einen Einsteckabschnitt aufweisen oder daraus bestehen, der sich innerhalb des Kontaktlochs befindet, wenn die Einsteckelemente in dem Kontaktloch eingeführt sind . Ein zweites der Einsteckelemente kann einen Einsteckabschnitt aufweisen, der sich innerhalb des Kontaktlochs befindet, wenn die Einsteckelemente in dem Kontaktloch eingeführt sind, und einen Bogenabschnitt aufweisen, der sich von dem Einsteckabschnitt aus durch das Kontaktloch zurück bis zu dem Einsteckabschnitt des ersten der Einsteckelemente erstreckt und von diesem durch einen Spalt getrennt ist. Die Größe des Spalts kann während des Einsteckvorgangs der Steckervorrichtung in die Leiterplatte zunächst verkleinert und nach Heraustreten des Bogenabschnitts aus der Leiterplatte wieder vergrößert werden. Das erste und das zweite Einsteckelement können ein
zusammenwirkendes Paar bilden. Aufgrund des Bogenabschnitts kann ein Verhaken der Steckervorrichtung bei Einstecken in eine Leiterplatte vermieden werden. Ferner stellt die Kombination aus den beiden
Einsteckelementen sowohl ein reversibles Verriegeln sicher als auch ein stabiles Verankern der Steckervorrichtung in einem Kontaktloch einer Leiterplatte.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Endbereich des
Bogenabschnitts bei Einführen in die Leiterplatte federnd durch das Kontaktloch durchführbar sein und nach Durchführen durch das
Kontaktloch zurückfedern, womit die Steckervorrichtung mittels des Endbereichs an der Leiterplatte verriegelbar ist. Während der Bogenabschnitt durch das Kontaktloch hindurchgeführt wird, wird er durch eine seitliche Begrenzung des Kontaktlochs nach innen hin komprimiert. Nach Heraustreten aus der Leiterplatte fällt diese
Kompressionskraft weg, sodass der Bogenabschnitt nach außen zurückfedern kann, und dadurch wird die Verriegelung gewährleistet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein konkaver Bereich des
Bogenabschnitts an einen konvexen Bereich des Einsteckabschnitts des ersten der Einsteckelemente angrenzen. Das erste Einsteckelement kann als konvexer Bogen ausgestaltet sein. Ein korrespondierender konkaver Bereich des Bogenabschnitts ist bezüglich des konvexen ersten
Einsteckabschnitts so angeordnet, dass ein gegenseitiges Verhaken vermieden und ein gegenseitiges aneinander Abgleiten ermöglicht ist. Die Bezeichnungen„konvex" bzw.„konkav" beziehen sich auf nach außen hin wirkende Flächenbereiche der Steckervorrichtung, insbesondere auf Flächenbereiche der Steckervorrichtung, die beim Einführen der
Steckervorrichtung in ein Kontaktloch einer Leiterplatte einer
Kontaktlochwand zugewandt sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Bogenabschnitt zwei einander gegenüberliegende langgestreckte Bereiche aufweisen, die durch einen gekrümmten Bogen miteinander verbunden sind, der den Einsteckabschnitten des ersten und des zweiten der Einsteckelemente gegenüberliegt. Die beiden langgestreckten Bereiche und der diese verbindende Bogen bilden eine im Wesentlichen U-Form. Dadurch ist einerseits die Federwirkung und andererseits die mechanisch
stabilisierende Wirkung des zweiten Einsteckelements ermöglicht. Ferner vermeidet die Bogenform ein Verhaken der Steckervorrichtung beim Einführen in das Kontaktloch. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können bei der Steckervorrichtung ein drittes und ein viertes Einsteckelement vorgesehen sein, von denen eines wie das erste Einsteckelement und ein anderes wie das zweite
Einsteckelement ausgebildet sein kann. Daher gelten die obigen
Ausgestaltungen des ersten und des zweiten Einsteckelements in gleicher Weise für das dritte und das vierte Einsteckelement.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können das zweite und das vierte der Einsteckelemente einander achsensymmetrisch gegenüberliegen. Die Symmetrieachse ist dabei eine Längsachse der Steckervorrichtung, die entlang des Spalts zwischen den Einsteckelementen verläuft.
Das zweite und das vierte der Einsteckelemente können einander berührend aneinander anliegen. Mit anderen Worten können das zweite und das vierte Einsteckelement entlang eines Teils ihrer Erstreckung sich berühren, womit eine stabilisierende Wirkung verbunden ist. Gleichzeitig erlaubt diese Berührung ein federartiges Komprimieren des zweiten und vierten Einsteckelements während des Einsteckens der
Steckervorrichtung in die Leiterplatte. Es ist ebenfalls möglich, dass ein Teil des ersten Einsteckelements das vierte Einsteckelement berührt und dass ein Teil des zweiten Einsteckelements das dritte Einsteckelement berührt.
Mit den oben beschriebenen Ausgestaltungen ist ein Kontaktelement mit einer Gabelpressung (Forkpress) und einer Selbstverriegelungsfunktion geschaffen. Eine entsprechende Steckervorrichtung kann auf vielen technischen Gebieten eingesetzt werden, zum Beispiel im Automotive- Bereich, im Industriebereich, im Computerbereich, und als
Telekommunikationsstecker. Mit einer Steckervorrichtung gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel können Sicherungen, Steckverbinder, Relais,
Kondensatoren, Widerstände, Varistoren, etc. direkt in eine Leiterplatte eingesteckt werden und an jedem Kontaktelement mittels eines
Selbstverriegelungsmechanismus verriegelt werden. Ein Lösen der
Verbindung kann mittels eines einfachen Hilfsmittels oder sogar händisch erfolgen.
Durch Faltung eines zum Beispiel als Steckerhalbzeug ausgebildeten plattenartigen Kontaktelements können zwei bewegliche Schenkel erhalten werden, welche sich beim Einstecken nach außen bewegen. Ein Rasthaken mit einer federnden Eigenschaft rastet nach einem korrekten Bestücken ein. Dadurch können Steckerschnittstellen eingespart werden, und eine aufwendige Sekundärverriegelung kann entfallen. Ferner ist bei einem geringen Montageaufwand eine kostengünstige Lösung geschaffen .
Bei der Verbindungsanordnung kann die Leiterplatte das Kontaktloch enthalten, das mit einer elektrisch leitfähigen Kontaktierungsschicht versehen ist. Die Steckervorrichtung kann die Leiterplatte in dem
Kontaktloch mittels der elektrisch leitfähigen Kontaktierungsschicht lotfrei kontaktieren. Somit kann einzig durch das federnde Anlagern der
Einsteckabschnitte an die Plattierung in dem Kontaktloch eine
zuverlässige und durchgehende elektrische Ankopplung erreicht werden, ohne dass es einer aufwendigen Lotverbindung bedarf.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein
Steckerhalbzeug aus einer verbiegbaren Platte bereitgestellt, welche zur Herstellung einer oben beschriebenen Steckervorrichtung verwendet werden kann. Dazu kann das Steckerhalbzeug entlang zumindest einer Biegelinie verbiegbar sein, so dass mittels Biegens des Halbzeugs die Steckervorrichtung wie oben beschrieben herstellbar ist. So kann beispielsweise das Steckerhalbzeug als dünnes, blechartiges (Schicht-) Material bereitgestellt werden und in seiner Symmetrielinie die Biegelinie ausgebildet sein. Die Biegelinie kann beispielsweise perforiert sein, insbesondere kann die Biegelinie eine Soll-Biegestelle bereitstellen, an der sich das Steckerhalbzeug bevorzugt insbesondere plastisch verformen lässt. Das Steckerhalbzeug kann ferner einen Umriss aufweisen, welcher einen Umriss der Steckervorrichtung aufweist. Das Steckerhalbzeug kann dabei im Ausgangszustand dazu dienen, dass beispielsweise der Leiter in dem Befestigungsbereich ausgelegt wird und mittels Biegens des
Steckerhalbzeugs entlang der Biegelinie der Leiter an einer definierten Stelle in dem Befestigungsbereich eingeklemmt wird. Nach dem Biegen des Steckerhalbzeugs können alle Einsteckelemente an ihrer
vordefinierten Stelle anliegen, so dass mit anderen Worten durch das Falten das Endprodukt, d .h. die oben beschriebene Steckervorrichtung, bereitstellbar ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird eine Stecker- Anordnung bereitgestellt, bei der das Formwerkzeug eingerichtet ist, die an der Leiterplatte verriegelte Steckervorrichtung zusammenzudrücken, womit die an der Leiterplatte verriegelte Steckervorrichtung entriegelt wird . Eine Verriegelung per Widerhaken stellt einerseits einen festen Halt sicher, ist andererseits aber auch wieder lösbar. Die Lösbarkeit kann mit einem entsprechenden Formwerkzeug erreicht werden, welches aufgesetzt wird und dabei den oder die Widerhaken soweit verformt, dass eine Verriegelung nicht mehr gegeben ist.
Das Halbzeug oder die fertige Steckervorrichtung kann einstückig aus einem Stück Blech durch Stanzen und Biegen hergestellt sein. Eine solche integrale Ausführung des Steckelements aus einem Blechstück führt zu besonders geringen Kosten. Alternativ kann ein Steckelement aber auch aus mehreren Komponenten gebildet werden, zum Beispiel um weitere Funktionen zu integrieren. Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Steckervorrichtung
bereitgestellt, welche zumindest dreiunabhängig voneinander elastisch verformbare Einsteckelemente aufweist, womit eine verbesserte mechanische Befestigung in einem Kontaktloch erreichbar ist und ebenso eine verbesserte Leitfähigkeit zwischen dem Einsteckelement und der Leiterplatte bereitstellbar ist. Insbesondere bei einem nicht exakt kreisrunden Loch führt eine Vielzahl von unabhängig voneinander elastisch verformbaren Einsteckelementen zu einem verbesserten
Anliegen der Einsteckelemente und somit zu einer verbesserten
mechanischen wie auch elektrischen Befestigung bzw. Leitung . Eine Verbesserung der Leitfähigkeit führt wiederum zu einer erhöhten
Stromübertragung und einem geringeren Übergangswiderstand zwischen den Einsteckelementen und dem Kontaktloch bzw. der Leiterplatte, da sichergestellt werden kann, dass zumindest mehr als ein Einsteckelement in Kontakt mit einer Innenoberfläche des Kontaktlochs bereitgestellt werden kann. Daraus ergibt sich auch der Vorteil, dass bei der Fertigung der Leiterplatte eine geringere Exaktheit der Form der Kontaktlöcher benötigt wird.
Mittels der elastischen Verformung der Einsteckelemente ist es möglich, dass die Steckverbindung (z.B. die Pressverbindung) derart bereitgestellt wird, dass zum Herausziehen der Steckervorrichtung aus dem
Kontaktloch eine größere Kraft erforderlich ist als zum Einstecken. Ferner kann damit eine Einsteckbarkeit bzw. Entfernbarkeit der
Steckervorrichtung„von Hand" bereitgestellt werden. Unter einer
Einsteckbarkeit bzw. Entfernbarkeit des Steckelements„von Hand" kann im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden werden, dass die Einsteck- und Entfernkräfte selbst bei Vorsehen mehrerer
Einsteckelemente ausreichend gering sind, dass sie durch die Muskelkraft eines durchschnittlichen erwachsenen menschlichen Benutzers
aufgebracht werden können.
Die Steckervorrichtung kann durch einen menschlichen Benutzer händisch direkt in die entsprechende Kontaktlöcher der Leiterplatte eingesteckt werden, ohne dass zwischen Steckvorrichtung und
Leiterplatte ein separater Stecksockel erforderlich wäre, wie dies bei konventionellen hochstromfähigen Verbindungsanordnungen der Fall ist. Gleichzeitig kann trotz des einfachen und intuitiven Einsteckens der Steckervorrichtung direkt in die Leiterplatte eine hohe
Vibrationsrobustheit dadurch gewährleistet werden, dass eine rigide mechanische Sicherung mittels der Einsteckelemente vorgesehen wird, die im eingesteckten Zustand ein unbeabsichtigtes Abziehen der
Steckervorrichtung von der Leiterplatte, zum Beispiel hervorgerufen durch hohe Vibrationskräfte, zuverlässig verhindern. Da sich die
Einsteckelemente elastisch verformen ist ein Ein- und Abstecken durch einen Benutzer kraftarm und somit händisch zu erlauben und gleichzeitig die Anordnung aus Steckervorrichtung und Leiterplatte selbst bei robusten äußeren Bedingungen ohne Beeinträchtigung der Funktion betreiben zu können. Gegenüber konventionellen hochstromfähigen Verbindungsanordnungen können bei einer erfindungsgemäßen
Direktsteckanordnung separate Stecksockel eingespart werden, was zu Platzspar- und Kostenvorteilen führt und elektrische Verluste bzw.
Signalverzerrungen aufgrund eines verkürzten Übermittlungsweges bzw. der weggefallenen Kontaktstelle reduziert oder eliminiert. Gegenüber konventionellen Niederstromsystemen wie der EP 1,069,651 AI stellt die Erfindung einen Paradigmenwechsel dar, da das gleichzeitige Erfüllen von Hochstromfestigkeits- und Vibrationsfestigkeits-Anforderungen mit der dortigen Architektur unmöglich ist und zudem bei gleichzeitigem Kontaktieren der Steckervorrichtung eine händische Benutzbarkeit nicht erlaubt. Dagegen kann erfindungsgemäß eine hochstromfähige
Direktstecktechnik zum unmittelbaren Anbringen von
Steckervorrichtungen einer Leiterplatte ohne das Vorsehen von
Stecksockeln oder dergleichen erreicht werden, so dass bis auf eventuelle optionale Lötbauteile sowie mögliche rein mechanische
Befestigungselemente nur noch die Leiterplatte selbst erforderlich ist.
In dem Übertragungsbereich kann die Steckervorrichtung
hochstromfähiges Material aufweisen, um eine ausreichende
elektronische Leitfähigkeit aufzuweisen. Der Übertragungsbereich, oder auch die gesamte Steckervorrichtung, kann insbesondere aus Kupfer, Aluminium, Silber, Gold oder Legierungen wie beispielsweise Messing oder Bronze hergestellt sein. Der ohmsche Widerstand kann im
Übertragungsbereich zwischen 10 μΩ und 10 ΓΠΩ liegen, bevorzugt zwischen 100 μΩ und 1 ΓΠΩ. Eine Länge des Übertragungsbereichs, durch welche der elektrische Strom hindurchfließt, kann in einem Bereich zwischen 1 mm und 100 mm liegen, bevorzugt zwischen 2 mm und 50 mm. Eine Dicke des Übertragungsbereichs, durch welche der elektrische Strom hindurchfließt, kann in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 6 mm liegen, bevorzugt zwischen 0,5 mm und 3 mm. Eine Querschnittsfläche des Übertragungsbereichs kann in einem Bereich zwischen 0,01 mm2 und 30 mm2 liegen, bevorzugt zwischen 0,2 mm2 und 25 mm2. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Fahrzeug zum Beispiel ein Kraftfahrzeug, ein Personenkraftfahrzeug, ein
Lastkraftfahrzeug, ein Bus, ein landwirtschaftliches Kraftfahrzeug, eine Ballenpresse, ein Mähdrescher, eine Selbstfahrspritze, eine
Straßenbaumaschine, ein Traktor, ein Luftfahrzeug, ein Flugzeug, ein Hubschrauber, ein Raumschiff, ein Zeppelin, ein Wasserfahrzeug, ein Schiff, ein Schienenfahrzeug oder eine Bahn, wobei das Fahrzeug die Steckervorrichtung bzw. die Verbindungsanordnung mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist.
Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit
Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von
Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu
unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Steckervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Leiters mit einer Leiterplatte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung von vier Einsteckelementen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung eines Befestigungsbereichs der Steckervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Steckerhalbzeugs aus einem faltbaren Material gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Steckerhalbzeugs aus einem faltbaren Material gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig . 6 eine schematische Darstellung einer Steckervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Leiters mit einer Leiterplatte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Steckervorrichtung mittels Faltens eines Steckerhalbzeugs gebildet ist;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht der Steckervorrichtung gemäß Fig. 6 entlang einer Schnittlinie A-A;
Fig. 8 eine Seitenansicht der Steckervorrichtung gemäß Fig. 6;
Fig. 9 eine andere Querschnittsansicht der Steckervorrichtung gemäß Fig . 6 entlang einer Schnittlinie B-B; und
Fig. 10 eine vergrößerte Darstellung eines Teils einer Stecker-Anordnung, die ähnlich zu Fig . 6 ausgebildet ist und ein Formwerkzeug und eine Steckervorrichtung mit einer Sollbruchstelle aufweist. Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführunqsformen
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Steckervorrichtung 100 zum elektrischen Verbinden eines Leiters 300 (siehe Fig. 3) mit einer Leiterplatte mittels direkten Einsteckens der Steckervorrichtung 100 in ein Kontaktloch der Leiterplatte. Die Steckervorrichtung 100 weist einen Befestigungsbereich 101 zum Befestigen des Leiters 300 an der
Steckervorrichtung 100 auf. Ferner weist die Steckervorrichtung 100 einen Übertragungsbereich zum Übertragen eines Stroms von dem Leiter 300 auf die Leiterplatte auf. Ferner weist die Steckervorrichtung 100 zumindest drei Einsteckelemente 102 auf, die gemeinsam in das
Kontaktloch einführbar sind . Jedes der Einsteckelemente 102 erstreckt sich von einem gemeinsamen Grundkörper 103 der Steckervorrichtung 100. Ferner verläuft jedes der Einsteckelemente 102 getrennt von den anderen Einsteckelementen 102. Die Einsteckelemente 102 sind gegenüber dem Grundkörper 103 unabhängig voneinander elastisch verformbar und derart eingerichtet, dass, wenn die Einsteckelemente 102 in dem Kontaktloch eingeführt sind, eine Steckverbindung der
Steckervorrichtung 100 mit der Leiterplatte bereitstellbar ist. Die Steckervorrichtung 100 ist in Fig . 1 in einer Seitendarstellung gezeigt, wobei zwei Einsteckelemente 102 sichtbar sind . Dahinterliegend können beispielsweise ein drittes oder ein viertes Einsteckelement 102 angeordnet sein. Jedes der Einsteckelemente 102 erstreckt sich von einem Grundkörper 103 der Steckervorrichtung 100. Jedes der
Einsteckelemente 102 kann in eingebauten Zustand in dem Kontaktloch elastisch verformt sein. Dadurch versucht jedes der Einsteckelemente 102 sich in seine Ausgangsposition (undeformierte Position)
zurückzuverformen. Dieser Drang, in die Ausgangsposition sich
zurückzuverformen, erzeugt eine Kraft, welche auf die Innenoberfläche des Kontaktlochs übertragen werden kann, wodurch eine Presskraft entsteht, die zu der Steckverbindung bzw. der Pressverbindung zwischen der Steckervorrichtung 100 und der Leiterplatte führt.
Jedes der Einsteckelemente 102 kann sich in einem bestimmten Winkel voneinander, d.h. nicht parallel zueinander, erstrecken. Dies bedeutet, dass sich ein Abstand der Einsteckelemente 102 ausgehend von dem Grundkörper 103 in Richtung Einsteckrichtung 111 vergrößert. Wird die Steckervorrichtung 100 in Einsteckrichtung 111 in das Kontaktloch eingesteckt, werden hierfür die Einsteckelemente 102 zunächst
zusammengebogen und nach Erreichen einer finalen Einsteckposition der Steckervorrichtung 100 gelöst, so dass die Einsteckelemente 102 versuchen, in ihrer Ausgangsposition zurückzugelangen. Dadurch entsteht die benötigte Presskraft, um eine Pressverbindung zwischen der Steckervorrichtung 100 und der Leiterplatte bereitzustellen. Eine weitere Möglichkeit, eine Steckverbindung zu erreichen, kann darin bestehen, dass ein zentraler Spalt 106 zwischen den Einsteckelementen 102 vorgesehen wird. Dabei können sich die Einsteckelemente 102 beispielsweise parallel von dem Grundkörper 103 erstrecken, wobei sich zumindest zwei der zumindest drei Einsteckelemente 102 durch den Spalt 106 beabstanden. Während des Einführens der Einsteckelemente 102 in das Kontaktloch werden diese in Richtung des Spalts zusammengedrückt, so dass die Einsteckelemente 102 aufgrund des reduzierten
Durchmessers in das Kontaktloch einführbar sind. Nachdem die
Steckervorrichtung 100 an der gewünschten Position anliegt, werden die Einsteckelemente 102 gelöst, so dass diese versuchen sich in ihre Ausgangsposition zurückbiegen. Dadurch entsteht die Kraft, welche zu einer Verpressung der Steckervorrichtung 100 mit der Leiterplatte führt.
Die Position der Steckervorrichtung 100 relativ zu der Leiterplatte kann beispielsweise über einen Anschlagbereich 107 definiert werden. Der Anschlagbereich kann beispielsweise eine Erhebung sein, welche sich quer zur Einsteckrichtung 111 bzw. parallel zu einer Oberfläche der Leiterplatte erstreckt. Dadurch erhöht sich der Durchmesser des Bereichs der Steckervorrichtung 100, an dem der Anschlagbereich 107 definiert ist, so dass dieser Bereich mit dem Anschlagbereich 107 nicht mehr durch das Kontaktloch hindurchpasst und somit eine Weiterbewegung in Einsteckrichtung 111 unterbunden werden kann.
Der Anschlagbereich 107 kann beispielsweise an dem Grundkörper 103 definiert werden oder aber auch an allen oder auch nur an einem der
Einsteckelemente 102. Wie in Fig . 1 dargestellt, kann ein Anschlagbereich 107 an den zwei Einsteckelementen 102 definiert werden. Dies bedeutet, dass die Steckervorrichtung 100 schließlich so lange in Einsteckrichtung 111 in das Kontaktloch eingeführt werden kann, bis der Anschlagbereich 107 an der Oberfläche der Leiterplatte anstößt.
Der Abschnitt der Einsteckelemente 102, welcher sich in dem Kontaktloch befindet wenn die Einsteckelemente 102 in dem Kontaktloch eingeführt sind, wird als Einsteckabschnitt 105 definiert. Der Einsteckabschnitt 105 kann beispielsweise mit einer leitenden Schicht überzogen werden oder ganz aus einem leitenden Material bestehen, so dass neben einer mechanischen Pressverbindung ebenfalls eine elektrische Leitfähigkeit über das Kontaktloch zur Leiterplatte bereitgestellt werden kann. Der Übertragungsbereich kann somit einerseits in dem Einsteckabschnitt 105 definiert werden. Andererseits kann der Übertragungsbereich auch an anderen Kontaktbereichen der Steckervorrichtung 100 mit der Leiterplatte bereitgestellt werden. Beispielsweise können an den
Anschlagbereichen 107 ein Übertragungsbereich zum Übertragen eines Stroms auf die Leiterplatte bereitgestellt werden. Wie in Fig. 1 ferner dargestellt, kann der Einsteckabschnitt 105
beispielsweise eine konvexe Oberflächenform aufweisen. Die konvexe Oberflächenform wird insbesondere an der Seite eines Einsteckelements 102 bereitgestellt, welche Seite im eingesteckten Zustand sich zu einer Innenoberfläche des Kontaktlochs orientiert. Durch die konvexe
Oberfläche des Einsteckabschnitts 105 wird die Flächenpressung, d .h. die Kraft pro Flächeneinheit, zwischen einem Einsteckelement 102 und der Innenoberfläche des Kontaktlochs erhöht. Somit kann eine höhere Presskraft erzielt werden, so dass die Pressverbindung und somit auch die Reibung der Einsteckelemente 102 mit der Innenoberfläche des Kontaktlochs erhöht werden.
Der Bereich der Steckervorrichtung 100, welcher im eingesteckten Zustand der Steckervorrichtung 100 in dem Kontaktloch in
Einsteckrichtung 111 aus dem Kontaktloch hinausragt, kann als
Endabschnitt 112 der Einsteckelemente 102 bezeichnet werden. In diesem Endabschnitt 112 befinden sich zudem die jeweiligen freien Enden 104 der Einsteckelemente 102. Die freien Enden 104 können abgerundet sein, so dass es beim Einstecken der Einsteckelemente 102 in das Kontaktloch ein reduziertes Risiko der Verkeilung auftritt. In dem
Endabschnitt 112 befinden sich an zumindest einem der
Einsteckelemente 102 eine Aufweitung 108, welche als Hinterschneidung fungieren kann, wenn das Einsteckelement 102 in dem Kontaktloch ausreichend eingeführt ist. Die Aufweitung 108 kann eine
Einrastverbindung der Einsteckelemente 102 mit einer Oberfläche der Leiterplatte herstellen. In einem eingesteckten Zustand der
Einsteckelemente in das Kontaktloch der Leiterplatte können die Einsteckelemente 102 zu einem gewissen Grad nach außen schnappen. Somit ist eine Bewegung entgegen der Einsteckrichtung 111 durch die Aufweitungen 108 blockiert, da sich die Aufweitungen 108 mit der Oberfläche des Kontaktlochs verkeilen bzw. verklemmen.
Eine Lösung der Verkeilung kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, indem die Einsteckelemente 102 in dem Endabschnitt 112 zusammengedrückt werden und gleichzeitig eine Bewegung der
Steckervorrichtung 100 entgegen der Einsteckrichtung 111
vorgenommen wird.
Ferner kann die Aufweitung 108 eine erste Oberfläche 109 mit einer schrägen bzw. schiefen Ebene aufweisen, so dass zum Lösen der
Verkeilung lediglich eine Bewegung der Steckervorrichtung 100 entgegen der Einsteckrichtung 111 notwendig ist. Die schiefe Ebene 109 der ersten Oberfläche 109 bildet mit anderen Worten eine Keilform der Aufweitung 108 aus, wobei die Keilspitze in Richtung Kontaktloch im eingesteckten Zustand orientiert ist und sich ausgehend von der Keilspitze die erste Oberfläche bzw. die schiefe Ebene in Richtung Einsteckrichtung 111 nach außen erstreckt, so dass sich in Richtung Einsteckrichtung 111 die Dicke des Einsteckelements 102 mit der ersten Oberfläche 108 vergrößert. Mit anderen Worten bildet die schiefe Ebene, d .h. die Ebene der ersten Oberfläche 109, einen Winkel mit der Ebene der Oberfläche der
Leiterplatte aus, welcher einen Wert zwischen 0 bis 90° aufweisen kann, wobei 0° bedeutet, dass die Verkeilungsfläche 109 senkrecht zur
Einsteckrichtung 111 ausgebildet ist und der Winkel 90° bedeutet, dass die erste Oberfläche 109 parallel zur Einsteckrichtung 111 ausgebildet sein kann. Durch die schiefe Ebene der Verkeilungsfläche 109 wird bewirkt, dass bei Hinausziehen der Einsteckelemente 102 entgegen der Einsteckrichtung 111 eine Kraft von dem Anschlag der ersten Oberfläche 109 an der Oberfläche der Leiterplatte sich nach innen, das heißt zum Mittelpunkt des Kontaktlochs oder in Richtung des Spalts 106, erzeugt und
übertragen wird, so dass sich die Einsteckelemente 102 durch das Herausziehen in Richtung Spalt 106 selbsttätig elastisch verformen.
Dadurch wird der Querschnitt aller Einsteckelemente 102 derart reduziert, dass die Einsteckelemente einschließlich ihrer
Hinterschneidungen 108 durch das Kontaktloch passen, so dass die Steckervorrichtung 100 herausgezogen werden kann. Mittels der keilförmigen ersten Oberfläche kann sichergestellt werden, dass zum
Herausziehen der Steckervorrichtung aus dem Kontaktloch entgegen der Einsteckrichtung eine größere Kraft erforderlich ist als zum Einstecken.
Der Befestigungsbereich 101, an dem der Leiter 300 (siehe Fig. 3) beispielsweise mittels Einklemmens oder Lötens befestigbar ist, kann auf der gegenüberliegenden Seite der Steckervorrichtung 100 bezüglich der Einsteckelemente 102 angeordnet sein. Wie in Fig . 1 dargestellt, kann der Befestigungsbereich 101 zwei Laschen 110 aufweisen, welche sich beispielsweise plastisch verformen lassen und um den Leiter 300 gelegt werden können, so dass eine Klemmkraft auf den Leiter 300 übertragbar ist und dieser somit mittels einer Klemmverbindung gehalten werden kann. Die Laschen 110 bzw. andere Elemente des Befestigungsbereichs 101 können elektrisch leitende Eigenschaften aufweisen, so dass ein Strom von dem Leiter 300 über den Befestigungsbereich 101 zu dem Übertragungsbereich geleitet werden kann.
Beispielsweise kann die Länge eines Einsteckelements 102 8 bis 12 mm (Millimeter) sein. Der Durchmesser eines Einsteckelements 102 kann 0,5 bis 1 mm sein. Der Spalt 106 zwischen zwei Einsteckelementen 102 kann zwischen 0,5 mm und 0,8 mm ausgelegt sein. Der Einsteckabschnitt 105 kann ein Länge von 2,5 mm bis 3 mm aufweisen, bzw. kann der
Einsteckabschnitt 105 an eine Dicke der Leiterplatte angepasst werden.
Fig. 2 zeigt den Schnitt A-A aus Fig . 1. In der Schnittdarstellung A-A in Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Steckervorrichtung 100 mit vier
Einsteckelementen 102 dargestellt. Die vier Einsteckelemente 102 bilden dabei jeweils zwei Paare aus, wobei jeweils zwei Einsteckelemente 102 in Kontakt miteinander stehen. Die Pfeile in Fig . 2 stellen die
Bewegungsrichtungen dar, in welchen sich jedes der Einsteckelemente 102 individuell und unabhängig von den anderen elastisch verformen und bewegen kann. Durch dieses elastische Verformen kann sich jedes der Einsteckelemente 102 an eine bestimmte Stelle der Innenoberfläche des Kontaktlochs„hineinspreizen". Selbst bei unrunden, unsauber geformten Kontaktlöchern kann mittels der Einsteckelemente 102 eine mechanische Verbindung und ein elektrischer Kontakt sicher hergestellt werden . Der Kontakt der Einsteckelemente 102 mit der Innenoberfläche des
Kontaktlochs ist notwendig, um einerseits die mechanische Verbindung (Pressverbindung) bereitzustellen und darüber hinaus beispielsweise eine elektrische Verbindung.
Ferner wird in Fig . 2 der Spalt 106 dargestellt, welcher eine erste und eine zweite Gruppen von Einsteckelementen 102 trennt. Die
Einsteckelemente 102 können paarweise in Richtung des Spalts 106 zusammengedrückt und elastisch verformt werden, um in das
Kontaktloch eingeführt zu werden.
Fig. 3 zeigt den Schnitt B-B aus Fig . 1, wobei eine Draufsicht auf den Befestigungsbereich 100 der Steckervorrichtung 100 dargestellt wird . In dem Befestigungsbereich 101 sind beispielsweise die zwei Laschen 110 dargestellt, welche sich um den Leiter 300 anschmiegen. Die Laschen 110 können plastisch verformbar ausgebildet sein, und um den Leiter herum gebogen werden, so dass eine Klemmkraft erzeugbar ist und der Leiter 300 über eine Klemmverbindung an die Steckervorrichtung 100 befestigbar ist. Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Steckerhalbzeugs 400 der Steckervorrichtung 100. Das Steckerhalbzeug 400 kann beispielsweise aus zwei Hälften bestehen, welche durch die Biegelinie 401 getrennt sind , die Biegelinie 401 kann eine Soll-Biegelinie darstellen, welche beispielsweise durch Perforierung oder Materialschwächung eine bevorzugte Biegekante darstellen kann. In der Praxis kann beispielsweise der Leiter zunächst in dem Befestigungsbereich 101 eingelegt werden. Anschließend kann jede Hälfte des Steckerhalbzeugs 400 entlang der Biegelinie zueinander verbogen werden, so dass beide Hälften des Steckerhalbzeugs 400 aneinander anliegen. Anschließend können zur Fixierung des Leiters 300 die Laschen 110 des Steckerhalbzeugs 400 plastisch verformt werden so dass der Leiter 300 mittels der Laschen 110 eingeklemmt wird . In einem zusammengeklappten bzw.
zusammengefalteten Zustand beider Hälften des Steckerhalbzeugs 400 können die vier abgebildeten Einsteckelemente 102 beispielsweise paarweise anliegen, so dass ein Querschnitt, wie in Fig . 2 dargestellt, hergestellt wird. Das Steckerhalbzeug 400 kann dabei bereits alle weiteren Ausbildungen und Merkmale der Steckervorrichtung 100 aufweisen. So kann das Steckerhalbzeug 400 bereits den Grundkörper 103 und den Anschlagbereich 107 aufweisen. Ferner weist das
Steckerhalbzeug 400 bereits die vier Einsteckelemente 102 auf, einschließlich deren Einsteckabschnitte 105 und Endabschnitte 112.
Ebenfalls kann das Steckerhalbzeug 400 bereits die Aufweitung 108 einschließlich deren ersten Oberfläche 109 aufweisen. Ferner definiert das Steckerhalbzeug 400 bereits den Spalt 106 zwischen den später gruppierten Einsteckelementen 102, sowie die abgerundeten freien Enden 104. Fig. 5 zeigt ein Steckerhalbzeug 500 aus einem faltbaren Blechmaterial gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung .
Durch Faltung des Steckerhalbzeugs 500 entlang einer Symmetrieachse 510 erhält man eine Steckervorrichtung ähnlich jener, die in Fig. 6 gezeigt ist. Bezüglich der Beschreibung weiterer Komponenten des Steckerhalbzeugs 500 wird daher auf die Beschreibung von Fig . 6 verwiesen.
Fig. 6 zeigt eine Steckervorrichtung 600 zum elektrischen Verbinden eines Leiters, der mittels Laschen 110 in Eingriff nehmbar ist, mit einer im Querschnitt gezeigten Leiterplatte 602.
Die Steckervorrichtung 600 weist zwei Paare von Einsteckelementen 502, 504 auf (siehe Fig. 5). Die insgesamt vier Einsteckelemente 502, 502, 504, 504 werden in ein einziges Kontaktloch der Leiterplatte 602 gemeinsam eingeführt und dabei in Richtung auf eine Mittelachse 620 zu federnd komprimiert. Wenn die Einsteckabschnitte 105 an eine elektrisch leitfähige Kontaktierung 604 an dem Kontaktloch in der Leiterplatte 602 anstoßen, drücken die Einsteckabschnitte 105 nach außen und stellen somit eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den
Einsteckabschnitten 105 und dem elektrisch leitfähigen Kontakt 604 her. Tritt ein Ende der Einsteckelemente 504 aus dem Kontaktloch und somit aus der Leiterplatte 602 heraus, so werden die Einsteckelemente 504 nicht mehr komprimiert und entspannen sich durch eine Bewegung nach außen. Dadurch kommt es zu einem Verriegelungseffekt. Genauer ausgedrückt weist eines der Einsteckelemente 504 selbst den zugrundeliegenden Verriegelungsmechanismus auf. Dieser basiert darauf, dass bei Hindurchführen der Steckervorrichtung 600 durch das
Kontaktloch zwecks Befestigens der Steckervorrichtung 600 an der Leiterplatte 602 die Steckervorrichtung 600 an der Leiterplatte 602 mittels eines federnden Widerhakens verriegelt wird. Der
Verriegelungsmechanismus wird durch abermaliges Zusammendrücken der Einsteckelemente 504 und nachfolgendes Herausziehen der
Steckervorrichtung 600 aus dem Kontaktloch der Leiterplatte 602 entriegelt. Somit ist eine reversible und daher eine beliebige Anzahl von Malen verwendbare Verriegelungslogik geschaffen.
Ein erstes der Einsteckelemente 502 besteht aus einem konvexen
Einsteckabschnitt 105, der sich innerhalb des Kontaktlochs und in direktem Kontakt mit der elektrisch leitfähigen Kontaktierung 604 befindet, wenn die Einsteckelemente 502, 504 in das Kontaktloch eingeführt sind . Ein zweites der Einsteckelemente 504 hat einen
Einsteckabschnitt 105, der sich von dem Grundkörper 103 aus ebenso erstreckt wie der Einsteckabschnitt 105 des ersten Einsteckelements 502. Auch der Einsteckabschnitt 105 des zweiten Einsteckelements 504 befindet sich innerhalb des Kontaktlochs, wenn die Einsteckelemente 502, 504 in dem Kontaktloch eingeführt sind. Das zweite Einsteckelement 504 weist ferner einen Bogenabschnitt 506 auf, der sich von dem
Einsteckabschnitt 105 aus durch das Kontaktloch zurück bis zu dem Einsteckabschnitt 105 des ersten der Einsteckelemente 502 erstreckt und von diesem durch einen schmalen Spalt 1000 (vergleiche Fig . 10) variabler Größe getrennt ist. Werden die Einsteckelemente 504 durch Einführen in das Kontaktloch seitlich zusammengedrückt, so verringert sich auch die Größe des Spalts 1000. Federn nach dem Einführen der Steckervorrichtung 600 in die Leiterplatte 602 die Einsteckelemente 504 zurück, so erhöht sich die Größe des Spalts 1000 wieder, bis sich das federnde System wieder in einem kraftfreien Zustand befindet. Somit verkleinert sich die Größe des Spalts 1000 während des Einsteckvorgangs der Steckervorrichtung 600 in die Leiterplatte 602 zunächst und vergrößert sich nach Heraustreten des Bogenabschnitts 506 aus der Leiterplatte 602 wieder. Dies bewirkt die reversible Verriegelung .
Anschaulich wird der Verriegelungsmechanismus durch einen Widerhaken gebildet, der an einer Stelle des im Wesentlichen birnenförmigen Gebildes aus den Einsteckelementen 502, 504 gebildet ist, an welcher Stelle die zusammenhängende Struktur aus den Einsteckelementen 502, 504 mittels der Lücke 1000 unterbrochen ist. Ein frei beweglicher und abgerundeter Endbereich 506d des
Bogenabschnitts 506 ist beim Einstecken der Steckervorrichtung in die Leiterplatte 602 federnd komprimierbar und durch das Kontaktloch durchführbar und federt nach Durchführen durch das Kontaktloch nach außen zurück, womit die Steckervorrichtung 600 mittels des Endbereichs 506d an der Leiterplatte 602 selbsttätig verriegelt wird . Der abgerundete Endbereich 506d des Bogenabschnitts 506 bildet einen Konkavbereich, der an den konvexen Einsteckabschnitt 105 des ersten der
Einsteckelemente 502 angrenzt. Der Bogenabschnitt 506 enthält zwei einander gegenüberliegende und parallel zueinander verlaufende langgestreckte Bereiche 506a, 506c, die durch einen Bogen 506b miteinander verbunden sind, der durch die langgestreckten Bereiche 506a, 506c beabstandet den
Einsteckabschnitten 105 des ersten und des zweiten der
Einsteckelemente 502, 504 gegenüberliegt.
Wie in Fig . 5 und Fig. 6 gezeigt, sind insgesamt zwei Paare von
Einsteckelementen 502, 504 vorgesehen. Diese sind im gefalteten
Zustand des Steckerhalbzeugs 500, der in Fig . 6 gezeigt ist, derart relativ zueinander angeordnet, dass der Verriegelungsmechanismus nach
Einstecken der Steckervorrichtung 600 in die Leiterplatte 602 an zwei einander gegenüberliegenden Bereichen des Kontaktlochs zwei
Widerhaken ausbildet, die ein Abziehen der Steckervorrichtung 600 von der Leiterplatte 602 in symmetrischer Weise unterbinden. Ein drittes Einsteckelement 502 entspricht strukturell dem ersten Einsteckelements 502. Hingegen entspricht ein viertes Einsteckelement 504 dem zweiten Einsteckelement 504.
Das zweite und das vierte der Einsteckelemente 504, 504 liegen einander achsensymmetrisch gegenüber. Die entsprechende Symmetrieachse ist gemäß Fig . 9 senkrecht zu der Papierebene orientiert und in einem
Schwerpunkt der Lücke 106 angeordnet. Diese Symmetrieachse entspricht der in Fig. 6 gezeigten Mittelachse 620. In entsprechender Weise liegen das erste und das dritte der Einsteckelemente 502, 502 einander achsensymmetrisch gegenüber.
Das zweite und das vierte der Einsteckelemente 504, 504 liegen einander berührend aneinander an und kontaktieren sich somit. Das zweite und das vierte der Einsteckelemente 504, 504 liegen in einem gemäß Fig. 6 oberen Bereich einander berührend aneinander an . Das erste und das vierte der Einsteckelemente 502, 504 liegen in einem gemäß Fig . 6 unteren Bereich einander berührend aneinander an. Das zweite und das dritte der Einsteckelemente 502, 504 liegen in einem gemäß Fig . 6 unteren Bereich einander berührend aneinander an. Wie in Fig. 6 zu erkennen ist, können durch eine Faltung des
Steckerhalbzeugs 500 zwei bewegliche Schenkel erhalten werden, die sich beim Einstecken der Steckervorrichtung 600 in ein Kontaktloch der Leiterplatte 602 nach außen bewegen können (vergleiche Position 1). Der Rasthaken des Bogenabschnitts 504 hat federnde Eigenschaften und rastet nach korrekten Bestücken an der Leiterplatte 602 ein (vergleiche Position 2) . Die Bohrungskante der Leiterplatte 602 ist als Position 3 erkennbar.
Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht der Steckervorrichtung 600 entlang einer Schnittlinie A-A. Fig . 7 zeigt, dass in einem hinteren Bereich der Steckervorrichtung 600, in welcher ein zylindrischer Leiter oder dergleichen aufgenommen werden kann, die beiden Falthälften in einem gewissen Abstand voneinander verbleiben .
Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht der Steckervorrichtung 600. Alle
Einsteckelemente 502, 504 sind aus einer flächigen Platte
herausgearbeitet, insbesondere heraus gestanzt. Wie in Fig . 8 gezeigt, haben die Einsteckelemente 502, 504 der Steckervorrichtung 600 daher in einer Richtung, die senkrecht zu der Federrichtung des
Bogenabschnitts 506 orientiert ist, eine konstante Dicke. Fig . 8 zeigt somit, dass in dem hinteren Leiteraufnahmebereich der
Steckervorrichtung 600 die beiden Falthälften eine im Wesentlichen zylindrische Leiteraufnahmeöffnung bilden . In dem vorderen
Einsteckbereich der Steckervorrichtung 600 dagegen liegen die aufeinander gefalteten Plattenabschnitte planar aufeinander mit
Berührungskontakt auf.
Fig. 9 zeigt eine andere Querschnittsansicht der Steckervorrichtung 600 entlang einer Schnittlinie B-B. Aus Fig . 9 ist die Relativposition der Einsteckelemente 502, 502, 504, 505 an der Stelle B-B erkennbar.
Fig. 10 eine vergrößerte Darstellung eines Teils einer
Steckervorrichtung, die ähnlich zu jener gemäß Fig . 6 ausgebildet ist und einige zusätzliche Merkmale aufweist. In Fig . 10 ist schematisch ein Formwerkzeug 1004 (mit zwei aufeinander zu bewegbaren Klemmbacken) gezeigt, das eingerichtet ist, die an der Leiterplatte 602 verriegelte Steckervorrichtung derart zu betätigen, dass die an der Leiterplatte 602 verriegelte Steckervorrichtung entriegelbar ist. Genauer gesagt ist das Formwerkzeug eingerichtet, die an der Leiterplatte 602 verriegelte Steckervorrichtung zusammenzudrücken, womit die an der Leiterplatte 602 verriegelte Steckervorrichtung entriegelt wird. Das Formwerkzeug 1004 ist in Fig. 10 schematisch in Form von zwei Klemmbacken gezeigt, die entlang gezeigter Pfeile aufeinander zu bewegt werden können. Dadurch werden die
Einsteckelemente 504 komprimiert, so dass eine Entriegelung stattfindet. Selbstverständlich kann das Formwerkzeug 104 in sehr vielen
alternativen Ausgestaltungen vorgesehen werden, sofern es auf das Bogenelement 506 derart einwirkt, dass die Verriegelung selektiv deaktivierbar ist.
Zwischen dem Bogenabschnitt 506 und dem Einsteckabschnitt 105 des Einsteckelements 504 ist eine Sollbruchstelle 1002 gebildet, die bei Überschreiten einer vorgebbaren Sollbruchbelastung zu einem Bruch zwischen dem Bogenabschnitt 506 und dem Einsteckabschnitt 105 führt. Die Sollbruchstelle 1002 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Materialschwächung ausgebildet, d .h. als Dünnstelle, kann aber auch viele andere Ausgestaltungen annehmen bzw. kann an anderer Stelle angeordnet werden. Insbesondere kann in einem Übergang von der elektrischen Kontaktzone (Einsteckabschnitt 105) zu dem
Verriegelungshaken (Bogenabschnitt 506) eine Sollbruchstelle 1002 enthalten sein. Damit kann der Kontakt zum Beispiel in einem Notfall, also quasi gewaltsam, doch gelöst werden. Der Verriegelungshaken löst sich dabei von der Steckverbindung, und eine weitere Verriegelung, eventuell sogar eine erneute Steckung, ist dann nicht mehr möglich. Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Bezuqszeichenliste:
100 Steckervorrichtung
101 Befestigungsbereich
102 Einsteckelement
103 Grundkörper
104 freies Ende
105 Einsteckabschnitt
106 Spalt
107 Anschlagbereich
108 Aufweitung
109 erste Oberfläche
110 Lasche
111 Einsteckrichtung
112 Endabschnitt
300 Leiter
400 Steckerhalbzeug
401 Biegelinie
500 Steckerhalbzeug
502 erstes und drittes Einsteckelement
504 zweites und viertes Einsteckelement 506 Bogenabschnitt
506a langgestreckter Abschnitt
506b Halbkreisbogen
506c langgestreckter Abschnitt
506d konkaver Abschnitt
510 Symmetrieachse
600 Steckervorrichtung 602 Leiterplatte
604 elektrisch leitfähige Kontaktierung 620 Mittelachse 1000 Spalte
1002 Sollbruchstelle
1004 Formwerkzeug

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Steckervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Leiters (300) mit einer Leiterplatte mittels direkten Einsteckens der Steckervorrichtung (100) in ein Kontaktloch der Leiterplatte, wobei die Steckervorrichtung (100) aufweist:
einen Befestigungsbereich (101) zum Befestigen des Leiters (300) an der Steckervorrichtung (100),
einen Übertragungsbereich zum Übertragen eines Stromes von dem Leiter (300) auf die Leiterplatte, und
zumindest drei Einsteckelemente (102), die gemeinsam in das Kontaktloch einführbar sind,
wobei sich jedes der Einsteckelemente (102) von einem
gemeinsamen Grundkörper (103) der Steckervorrichtung (100) erstreckt und getrennt von den anderen Einsteckelementen (102) verläuft,
wobei die Einsteckelemente (102) gegenüber dem Grundkörper (103) unabhängig voneinander elastisch verformbar sind und derart eingerichtet sind, dass, wenn die Einsteckelemente (102) in dem
Kontaktloch eingeführt sind, eine Steckverbindung der
Steckervorrichtung (100) mit der Leiterplatte bereitstellbar ist,
wobei jedes der Einsteckelemente (102) einen Einsteckabschnitt (105) aufweist,
wobei der Einsteckabschnitt (105) derjenige Abschnitt der
Einsteckelemente (102) ist, welcher sich innerhalb des Kontaktlochs befindet, wenn die Einsteckelemente (102) in dem Kontaktloch eingeführt sind,
wobei der Einsteckabschnitt (105) zumindest eine konvex verlaufende Oberfläche aufweist.
2. Steckervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steckverbindung der Steckervorrichtung (100) über eine Pressverbindung, eine Rückstellkraft der Einsteckelemente (102) und/oder über einen Grad der elastischen Verformung der
Einsteckelemente (102) bereitstellbar ist.
3. Steckervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der Einsteckabschnitt (105) zumindest teilweise den
Übertragungsbereich aufweist.
4. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei zumindest zwei der Einsteckelemente (102) zumindest teilweise gegenseitig anliegen.
5. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei zumindest zwei Einsteckelemente (102) durch einen Spalt
(106) beabstandet sind.
6. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei der Grundkörper (103) einen Anschlagbereich (107) aufweist,
wobei der Anschlagbereich (107) derart eingerichtet ist, dass ein Einführen der Einsteckelemente (102) in das Kontaktloch durch den Anschlagbereich (107) begrenzbar ist.
7. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei sich zumindest zwei Einsteckelemente (102) parallel zueinander erstrecken.
8. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jedes der Einsteckelemente (102) eine Erstreckungsrichtung aufweist, in welcher Erstreckungsrichtung sich jedes der
Einsteckelemente (102) von dem Grundkörper (103) aus erstreckt,
wobei ein Abstand zwischen zumindest zwei Einsteckelementen (102) entlang deren Erstreckungsrichtungen inkonstant ist.
9. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei das freie Ende (104) jedes Einsteckelements (102) eine abgerundete Oberfläche aufweist.
10. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei zumindest ein Einsteckelement (102) an einem Endabschnitt (112) eine Aufweitung (108) aufweist,
wobei der Endabschnitt (112) das freie Ende (104) des
Einsteckelements (102) aufweist und aus dem Kontaktloch hinausragt, wenn das Einsteckelement (102) in dem Kontaktloch eingeführt ist,
wobei die Aufweitung (108) derart am Endabschnitt (112) eingerichtet ist, dass die Aufweitung (108) an einer Oberfläche der Leiterplatte derart aufliegt, dass ein Herausziehen des Einsteckelements aus dem Kontaktloch entgegen einer Einsteckrichtung verhinderbar ist.
11. Steckervorrichtung nach Anspruch 10,
wobei die Aufweitung (108) eine erste Oberfläche (109) aufweist, wobei die erste Oberfläche (109) an der Oberfläche der Leiterplatte anliegt, wenn das Einsteckelement (102) in dem Kontaktloch eingeführt ist,
wobei die erste Oberfläche (109) derart ausgebildet ist, dass zwischen der Ebene der ersten Oberfläche (109) und der Ebene der Oberfläche der Leiterplatte ein schiefer Winkel besteht, wenn das
Einsteckelement (102) in dem Kontaktloch eingeführt ist.
12. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
wobei an dem Befestigungsbereich ( 101) der Leiter (300) mittels einer Klemmverbindung befestigt ist.
13. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner aufweisend
zumindest drei weitere Einsteckelemente ( 102),
wobei die zumindest drei Einsteckelemente ( 102) eine erste
Gruppe bilden, die gemeinsam in das Kontaktloch einführbar sind,
wobei die zumindest drei weiteren Einsteckelemente ( 102) eine zweite Gruppe bilden, die gemeinsam in ein weiteres Kontaktloch der
Leiterplatte einführbar sind .
14. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
wobei die Einsteckelemente ( 102) derart ausgebildet sind, dass die Steckervorrichtung ( 100) und die Leiterplatte mittels der
Steckverbindung mit einer mechanischen Belastungsfähigkeit gemäß ISO 16750, insbesondere gemäß ISO 16750-3, verbindbar sind .
15. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
wobei die Einsteckelemente ( 102) ausgebildet sind, die
Steckervorrichtung ( 100) und die Leiterplatte mit einer mechanischen Befestigungskraft von mindestens 100 N, insbesondere von mindestens 200 N, weiter insbesondere von mindestens 300 N, zu verbinden .
16. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
wobei die Einsteckelemente ( 102) ausgebildet sind, eine
elektrische Belastungsfähigkeit gemäß ISO 16750-2 bereitzustellen .
17. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei jedes der Einsteckelemente (102) für eine elektrische Belastungsfähigkeit von mindestens 5 Ampere, insbesondere von mindestens 10 Ampere, weiter insbesondere von mindestens 20 Ampere ausgelegt ist.
18. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
wobei jedes der Einsteckelemente (102) mit einer Einsteckkraft von höchstens 10 N in ein Kontaktloch einsteckbar ausgelegt ist.
19. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
gebildet aus einer einzigen gestanzten und gebogenen elektrisch leitfähigen Platte.
20. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, aufweisend zwei Paare, insbesondere zwei identisch ausgebildete Paare, von
Einsteckelementen (102; 502, 504).
21. Steckervorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Einsteckelemente (102) von einem der Paare vollflächig berührend auf den
Einsteckelementen (102) von dem anderen der Paare aufliegend angeordnet sind .
22. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei zumindest eines der Einsteckelemente (504) einen
Verriegelungsmechanismus (506), insbesondere einen Widerhaken- Verriegelungsmechanismus (506), aufweist, der eingerichtet ist, bei Hindurchführen der Steckervorrichtung durch das Kontaktloch die
Steckervorrichtung an der Leiterplatte (602) zu verriegeln.
23. Steckervorrichtung nach Anspruch 22, wobei der
Verriegelungsmechanismus (506) eingerichtet ist, bei Zusammendrücken der Einsteckelemente (502, 504) und bei Herausziehen der
Steckervorrichtung aus dem Kontaktloch die Steckervorrichtung von der Leiterplatte (602) wieder zu entriegeln.
24. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
wobei ein erstes der Einsteckelemente (502) aus dem
Einsteckabschnitt (105) besteht, der sich innerhalb des Kontaktlochs befindet, wenn die Einsteckelemente (502, 504) in dem Kontaktloch eingeführt sind;
wobei ein zweites der Einsteckelemente (504) den
Einsteckabschnitt (105) aufweist, der sich innerhalb des Kontaktlochs befindet, wenn die Einsteckelemente (502, 504) in dem Kontaktloch eingeführt sind, und einen Bogenabschnitt (506) aufweist, der sich von dem Einsteckabschnitt (105) aus durch das Kontaktloch zurück bis zu dem Einsteckabschnitt (105) des ersten der Einsteckelemente (502) erstreckt und von diesem durch einen Spalt (1000) getrennt ist.
25. Steckervorrichtung nach Anspruch 24, wobei zwischen dem
Bogenabschnitt (506) und dem Einsteckabschnitt (105) des zweiten der Einsteckelemente (504) eine Sollbruchstelle (1002) gebildet ist, die bei Überschreiten einer vorgebbaren Sollbruchbelastung zu einem Bruch zwischen dem Bogenabschnitt (506) und dem Einsteckabschnitt (105) des zweiten der Einsteckelemente (504) führt.
26. Steckervorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, wobei die Größe des Spalts (1000) während des Einsteckvorgangs der Steckervorrichtung in die Leiterplatte (602) zunächst verkleinert und nach Heraustreten des Bogenabschnitts (506) aus der Leiterplatte (602) wieder vergrößert wird.
27. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei ein freier Endbereich (506d) des Bogenabschnitts (506) beim Einstecken der Steckervorrichtung in die Leiterplatte (602) federnd durch das
Kontaktloch durchführbar ist und nach Durchführen durch das
Kontaktloch zurückfedert, womit die Steckervorrichtung mittels des Endbereichs (506d) an der Leiterplatte (602) verriegelbar ist.
28. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, wobei ein konkaver Bereich (506d) des Bogenabschnitts (506) an den konvexen Bereich des Einsteckabschnitts (105) des ersten der Einsteckelemente (502) angrenzt.
29. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, wobei der Bogenabschnitt (506) zwei einander gegenüberliegende langgestreckte Bereiche (506a, 506c) aufweist, die durch einen Bogen (506b), insbesondere durch einen Halbkreisbogen, miteinander verbunden sind, wobei der Bogen (506b) durch die langgestreckten Bereiche (506a, 506c) beabstandet den Einsteckabschnitten (105) des ersten und des zweiten der Einsteckelemente (502, 504) gegenüberliegt.
30. Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29,
wobei ein drittes der Einsteckelemente (502) aus dem
Einsteckabschnitt (105) besteht, der sich innerhalb des Kontaktlochs befindet, wenn die Einsteckelemente (502, 504) in dem Kontaktloch eingeführt sind;
wobei ein viertes der Einsteckelemente (504) den
Einsteckabschnitt (105) aufweist, der sich innerhalb des Kontaktlochs befindet, wenn die Einsteckelemente (102) in dem Kontaktloch eingeführt sind, und einen weiteren Bogenabschnitt (506) aufweist, der sich von dem Einsteckabschnitt (105) aus durch das Kontaktloch zurück bis zu dem Einsteckabschnitt (105) des dritten der Einsteckelemente (502) erstreckt und von diesem durch einen Spalt (1000) getrennt ist.
31. Steckervorrichtung nach Anspruch 30, wobei das zweite und das vierte der Einsteckelemente (504, 504) einander achsensymmetrisch gegenüberliegen .
32. Steckervorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, wobei das zweite und das vierte der Einsteckelemente (504, 504) einander berührend aneinander anliegen .
33. Stecker-Anordnung, aufweisend eine Steckervorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 32 und ein Formwerkzeug ( 1004), wobei das Formwerkzeug ( 1004) eingerichtet ist, die an der Leiterplatte (602) verriegelte Steckervorrichtung derart zu betätigen, dass die an der Leiterplatte (602) verriegelte Steckervorrichtung mittels des
Formwerkzeugs ( 1004) entriegelbar ist.
34. Stecker-Anordnung nach Anspruch 33, wobei das Formwerkzeug ( 1004) eingerichtet ist, die an der Leiterplatte (602) verriegelte
Steckervorrichtung zusammenzudrücken, womit die an der Leiterplatte (602) verriegelte Steckervorrichtung entriegelt wird .
35. Steckerhalbzeug aus einer verbiegbaren Platte, zur Herstellung einer Steckervorrichtung ( 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 32,
wobei das Steckerhalbzeug (400) entlang zumindest einer
Biegelinie (401) verbiegbar ist, so dass mittels Biegens des Halbzeugs die Steckervorrichtung ( 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 32 herstellbar ist.
36. Verbindungsanordnung, aufweisend
eine Steckervorrichtung ( 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 32, und
eine Leiterplatte (602), wobei die Steckervorrichtung (100) mittels einer Steckverbindung, insbesondere ausschließlich mittels einer Steckverbindung, mit der Leiterplatte (602) verbunden ist.
37. Verbindungsanordnung nach Anspruch 36, wobei die Leiterplatte (602) das Kontaktloch enthält, das mit einer elektrisch leitfähigen
Kontaktierungsschicht (604) versehen ist.
38. Verbindungsanordnung nach Anspruch 37, wobei die
Steckervorrichtung (100) die Leiterplatte (602) in dem Kontaktloch mittels der elektrisch leitfähigen Kontaktierungsschicht (604) lotfrei kontaktiert.
39. Verfahren zum elektrischen Verbinden eines Leiters (300) mit einer Leiterplatte (602) mittels direkten Einsteckens einer Steckervorrichtung (100) in ein Kontaktloch der Leiterplatte (602), wobei das Verfahren aufweist
Befestigen des Leiters (300) an einem Befestigungsbereich (101) der Steckervorrichtung (100),
gemeinsames Einführen von zumindest drei Einsteckelementen
(102) der Steckervorrichtung (100) in das Kontaktloch,
Bereitstellen einer Steckverbindung der Steckervorrichtung (100) mit der Leiterplatte (602) aufgrund unabhängiger elastischer Verformung der Einsteckelemente (102) gegenüber dem Grundkörper (103), wenn die Einsteckelemente (102) in dem Kontaktloch eingeführt sind, und
Übertragen eines Stromes von dem Leiter (300) auf die Leiterplatte (602) über einen Übertragungsbereich der Steckervorrichtung (100), wobei jedes der Einsteckelemente (102) einen Einsteckabschnitt (105) aufweist,
wobei der Einsteckabschnitt (105) derjenige Abschnitt der
Einsteckelemente (102) ist, welcher sich innerhalb des Kontaktlochs befindet, wenn die Einsteckelemente (102) in dem Kontaktloch eingeführt sind,
wobei der Einsteckabschnitt (105) zumindest eine konvex verlaufende Oberfläche aufweist.
40. Fahrzeug mit einer Steckervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 32 oder einer Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 36 bis 38.
41. Fahrzeug nach Anspruch 39, eingerichtet als eines aus der Gruppe bestehend aus einem Kraftfahrzeug, einem Personenkraftfahrzeug, einem Lastkraftfahrzeug, einem Bus, einem landwirtschaftlichen Kraftfahrzeug, einer Ballenpresse, einem Mähdrescher, einer Selbstfahrspritze, einer Straßenbaumaschine, einem Traktor, einem Luftfahrzeug, einem
Flugzeug, einem Hubschrauber, einem Raumschiff, einem Zeppelin, einem Wasserfahrzeug, einem Schiff, einem Schienenfahrzeug und einer Bahn.
42. Verwendung einer Steckervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 32 zum Übertragen eines elektrischen Stroms von mindestens 5 Ampere, insbesondere von mindestens 10 Ampere, weiter insbesondere von mindestens 20 Ampere, zwischen den
Einsteckelementen (102) der Steckervorrichtung (100) und der daran befestigten Leiterplatte.
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