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Title:
BOARD-PLUG-IN-CONTACT ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/016447
Kind Code:
A1
Abstract:
A board-plug-in-contact arrangement, comprising a plug-in-contact unit with at least one contact pin and a board that can be brought into electrical contact with said contact unit and fixed thereto. According to the invention, the at least one contact pin has a projecting snap-in lug that protrudes in a perpendicular position with respect to the axis of the contact pin and the board has at least one recess into which one respective snap-in lug can be inserted, whereby electrical contact is established and mechanical locking can be achieved with respect to said board.

Inventors:
BELAU HORST (DE)
HELD JOACHIM (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/002783
Publication Date:
March 23, 2000
Filing Date:
September 02, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BELAU HORST (DE)
HELD JOACHIM (DE)
International Classes:
H01R12/18; H01R12/04; H01R12/16; H01R12/55; H01R12/58; H01R13/52; (IPC1-7): H01R12/34
Foreign References:
US3693052A1972-09-19
DE19706281A11998-08-20
DE19609425A11997-09-18
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. l.
2. PlatinenSteckkontaktAnordnung mit einer mindestens einen Kontaktpin (1) aufweisenden Steck kontaktEinheit (6) und einer mit der SteckkontaktEinheit (6) in elektrischen Kon takt bringbaren Platine (7), dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kontaktpin (1) einen quer zur Kontaktpinachse (A) abstehenden Einrastvorsprung (2) und die Platine (7) mindestens eine Aus nehmung (13) aufweist, in die jeweils ein Einrastvorsprung (2) unter Herstellung eines elektrischen Kontakts und unter mechanischer Arretierung mit der Platine (7) einrastbar ist.
3. PlatinenSteckkontaktAnordnung nach Anspruch 1, da durch ge kennzeichnet, daß der Einrastvorsprung (2) eine jeweils in spitzem Winkel (wl, w2) zur Kontaktpinachse liegende Aufschiebflanke (3) und Rastflanke (4) aufweist, wo bei der spitze Winkel (wl) zwischen der Aufschiebflanke (3) und der Kontaktpinachse (A) kleiner als der spitze Winkel (w2) zwischen der Rastflanke (4) und der Kontaktpinachse ist.
4. PlatinenSteckkontaktAnordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kenn zeichnet, daß der mindestens eine Kontaktpin (1) ein sich an der Aufschiebflanke (3) an schließendes Endstück (5) aufweist, das in der Kontaktpinach se (A) liegt.
5. PlatinenSteckkontaktAnordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kontaktpin (1) im Bereich des Einrastvorsprungs (2) zur Ausnehmung (13) in der Platine (7) hin scharfkantig ausgebil det ist.
6. PlatinenSteckkontaktAnordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die mindestens eine Ausnehmung (13) in der Platine (7) als Bohrung (8) aus gebildet ist.
7. PlatinenSteckkontaktAnordnung nach Anspruch 5, da durch ge kennzei chnet, daß die Innenfläche der Boh rung (8) mit einer Metallbeschichtung versehen ist.
8. PlatinenSteckkontaktAnordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß mindestens zwei in Reihe angeordnete Bohrungen (8) an der Platine (7) ausge bildet und entsprechend Kontaktpins (1) derart angeordnet sind, daß die Einrastvorsprünge (2) jeweils abwechselnd an der Platinenoberseite und Platinenunterseite in die entspre chende Bohrung (8) einrasten.
9. PlatinenSteckkontaktAnordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (7) mehrere Ausnehmungen (13) in Reihe aufweist und entsprechend mehrere Kontaktpins (1) in einer Ebene, die vorzugsweise senkrecht zur Platine (7) liegt, derart angeordnet sind, daß die Länge der Rastflanke (4) bezogen auf jeweils eine Seite der Platine (7) zur Platinenmitte hin zunimmt.
10. Kontaktsteckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzei chnet, daß die einzelnen Kontakt pins (1) einer SteckkontaktEinheit (6) verschiedene Platinen (7) kontaktieren.
11. PlatinenSteckkontaktAnordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Gehäuse (10) an der SteckkontaktEinheit (6) angeordnet ist, wobei die Platine (7) in das Gehäuse (10) entlang einer an das Ge häuse angebrachten Führung (17) einschiebbar ist.
12. PlatinenSteckkontaktAnordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckkon taktEinheit (6) einstückig mit dem Gehäuse (10) ausgebildet ist, das eine Einschuböffnung (11) für die Platine (7) auf weist, wobei vorzugsweise die SteckkontaktEinheit (6) und das Gehäuse (10) aus Kunststoff gegossen sind.
13. PlatinenSteckkontaktAnordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der minde stens eine Kontaktpin (1) in der SteckkontaktEinheit (6) derart angeordnet, vorzugsweise eingebettet, ist, daß das ei ne seiner beiden freien Enden in einen von dem Gehäuse (10) umgebenden inneren Steckerbereich (18) und das andere in ei nen äußeren Steckerbereich (19) ragen, wobei die in das Ge häuse (10) geschobene Platine (7) am inneren Steckerbereich (18) aufgrund des Verrastens des Einrastvorsprungs (2) des mindestens einen Kontaktpins in Einschieberichtung (E) fest legbar ist.
14. PlatinenSteckkontaktAnordnung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein schuböffnung (11) des Gehäuses (10) von einem Deckel (20) wasserdicht verschlossen ist.
15. PlatinenSteckkontaktAnordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Steckerbereich (19) am Ende eines Kabelbaums angeordnet ist.
16. PlatinenSteckkontaktAnordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Pla tinen (7) in das Gehäuse (10) mittels entsprechender Führun gen (17) einschiebbar und unter Herstellung eines elektri schen Kontakts mit den entsprechenden Kontaktpins (1) ver rastbar sind.
Description:
Beschreibung Platinen-Steckkontakt-Anordnung Die Erfindung betrifft eine Platinen-Steckkontakt-Anordnung mit einer mindestens einen Kontaktpin aufweisenden Steckkon- takt-Einheit und mit einer mit der Steckkontakt-Einheit in elektrischen Kontakt bringbaren Platine.

Bei der Verbindung von Leiterbahnen oder Platinen mit exter- nen Schaltungskreisen, wie einem Hauptschaltungskreis, Kabel- bäumen, anderen Platinen u. dgl., werden die Signalzugänge bzw.-abgänge an den Platinen über eine Platinen-Steckkon- takt-Anordnung mit den Signalab-bzw.-zugangen des externen Schaltungskreises oder den Leitungen dorthin verbunden. Viele dieser Platinen-Steckkontakt-Anordnungen werden üblicherweise realisiert, indem die bekannten, zweiteiligen, eine Steck- buchsenleiste und eine Steckerstiftleiste umfassenden Steck- kontakt-Einheiten einerseits auf der Platine, andererseits an den externen Schaltungskreis oder den Leitungen dorthin auf- gelötet oder vernietet werden.

Aus der DE 19 609 425-A1 ist eine Platinen-Steckkontakt- Anordnung bekannt, bei der ein gewinkelter Kontaktpin in ein Loch in der Platine unter Herstellung eines elektrischen Kon- takts mit dem auf der Platine angeordneten Leiterbahnnetz eingepreßt wird. Zwischen der Lochwand und dem Kontaktpin be- findet sich eine Kontakthülse, die den elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktpin und dem Leiterbahnnetz sicherstellen soll. Der gewinkelte Kontaktpin umfaßt zwei Schenkel, wobei der erste senkrecht zur Platine, wie oben beschrieben, teil- weise in diese versenkt sowie eingepreßt wird und der zweite Schenkel den ersten in einem rechten Winkel in Steckrichtung über den Rand der Platine hinaus fortsetzt. Beim Verbinden dieser Platine mit einem externen Schaltungskreis wird der

Kontaktpin-Fortsatz schließlich in eine für diesen passende Kontaktpinaufnahme, nämlich eine Steckkontakt-Buchse des ex- ternen Schaltungskreises, unter Herstellung eines elektri- schen Kontakts mit den an den Kontaktpinempfänger anschlie- ßenden entsprechenden Leitungen eingeführt.

Bei diesen bekannten Ausführungsformen ist es von Nachteil, daß zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen der Platine und dem externen Schaltungskreis ein enormer Platzbe- darf für das Anbringen von Steckern oder Pins auf der Platine notwendig ist. Dadurch kann es zu lay-out-technischen Nach- teilen hinsichtlich der Platinenarchitektur kommen, was unter Umständen sehr geringe Leiterbahnbreiten und einen Wegfall von Prüfpunkten auf der Platine nach sich ziehen kann. Dies führt zu einer hohen Ausfallwahrscheinlichkeit des Platinen- Schaltungskreises.

Ferner bestehen bei den bekannten Platinen-Steckkontakt- Anordnungen fertigungstechnische Nachteile, da das Anordnen des Steckers und der Kontaktpins auf der Platine meist durch Handbestückung durchgeführt wird, was häufig zu Verwechslun- gen der Bauelemente führen kann.

Auch sind die bekannten Platinen-Steckkontakt-Anordnungen dann anfällig, wenn die mit den Platinen versehene Schaltung starken Vibrationen ausgesetzt ist. In den meist starren Ver- bindungen von Platinen-Steckkontakt-Anordnungen treten häufig durch Ermüdungsverschleiß bedingte Risse und Brüche auf, die zu Signalübertragungsfehler führen können.

Zusätzlich ist es bei Platinen mit aufgelöteten oder vernie- teten Steckerteilen von Nachteil, daß bei manchen dieser An- ordnungen ein wasserdichtes Verschließen einer Platine ferti- gungstechnisch nur noch mit sehr großem Aufwand realisierbar ist.

Aus der EP 0 546 804 A2 ist eine elektrische Kopplungsanord- nung für eine Platine mit streifenartigen Kontaktzonen an ih- rer Koppelseite bekannt. Die mit den Kontaktstreifen versehe- ne Koppelseite der Platine wird in einen Stecker eingesetzt und unter Zuhilfenahme einer an dem Stecker angeordneten Ver- rasteinrichtung fixiert, wobei der Stecker zu den Kontakt- streifen der Platine entsprechende Kontaktanschlüsse auf- weist. Bei dieser Anordnung ist es von Nachteil, daß zur Fi- xierung der Platine eine zusätzliche Einrichtung für eine me- chanische Arretierung der Platine in Form einer Verrastein- richtung notwendig ist. Außerdem erfordert die Benutzung von Kontaktflächen eine außerordentlich genaue Herstellung letz- terer, um einen sicheren elektrischen Kontakt zwischen Plati- ne und Anschlußelement zu gewährleisten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine leicht zu fertigende Platinen-Steckkontakt-Anordnung zu schaffen, die ihren Platz- bedarf auf der Platine für das Herstellen des elektrischen Kontakts und der mechanischen Arretierung mit einem externen Schaltungskreis auf ein Minimum reduziert.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der mindestens eine Kontaktpin einen quer zur Kontaktpinachse abstehenden Ein- rastvorsprung und die Platine mindestens eine Ausnehmung auf- weist, in die jeweils ein Einrastvorsprung unter Herstellung eines elektrischen Kontakts und unter mechanischer Arretie- rung mit der Platine einrastbar ist.

Hierbei ist es von Vorteil, daß durch die unsymmetrische Na- senform des Einrastvorsprungs keine weitere Arretierungsein- richtung auf der Platine für das Anbringen dieser notwendig ist. Außerdem werden jegliche Lötvorgänge durch das mechani- sche Einrasten der Einrastvorsprünge der Kontaktpins in die dafür vorgesehenen Ausnehmungen in der Platine ersetzt.

Insbesondere muß bei der erfindungsgemäßen Platinen-Steckkon- takt-Anordnung der Kontaktstecker nicht mehr auf der Platine angebracht werden. Aufgrund der parallelen sowie sehr nahen Anordnung der Kontaktpins an der Platine wird eine gute Fil- terung der Ein-und Ausgangssignale und somit eine geringe Koppelwirkung der Kontaktpins untereinander und zum inneren Bereich der Platine realisiert.

Um das Aufschieben der Platine für den Einrastvorgang beson- ders einfach durchführen zu können, weist der Einrastvor- sprung eine jeweils im spitzen Winkel zur Kontaktpinachse liegende Aufschiebflanke und Rastflanke auf, wobei der spitze Winkel zwischen der Aufschiebflanke und der Kontaktpinachse kleiner als der spitze Winkel zwischen der Rastflanke und der Kontaktpinachse ist.

Eine besonders zuverlässige Kontaktierung des Kontaktpins mit der Platine wird sichergestellt, indem der Kontaktpin im Be- reich des Einrastvorsprungs zur Ausnehmung in der Platine hin scharfkantig ausgebildet ist. Hierbei ist es günstig, die In- nenfläche der Platinenbohrung mit einer Metallbeschichtung zu versehen.

Eine platzsparende Kontaktpinanordnung bei der erfindungsge- mäßen Platinen-Steckkontakt-Anordnung wird geschaffen, indem mindestens zwei in Reihe angeordnete Platinenbohrungen an der Platine ausgebildet und entsprechend Kontaktpins derart ange- ordnet sind, daß die Einrastvorsprünge jeweils abwechselnd an der Platinenober-und-unterseite in die entsprechende Plati- nenanordnung einrasten. Eine solche Anordnung ist auch gerade bei solchen Systemen günstig, die Vibrationen ausgesetzt sind. Wenn mehrere Kontaktpins für eine Platine wechselweise von der Platinenober-und-unterseite aus verrasten, entsteht

dabei auf Grund der Elastizität der dünnen Kontaktpins eine Vibrationen aufnehmende, elastische Aufnahme der Platine.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform für eine erfin- dungsgemäße Platinen-Steckkontakt-Anordnung wird geschaffen, indem die Platine mehrere Ausnehmungen in Reihe aufweist und mehrere entsprechende Kontaktpins in einer Ebene, die vor- zugsweise senkrecht zur Platine liegt, derart angeordnet sind, daß die Länge der Rastflanke bezogen auf jeweils eine Seite der Platine zur Platinenmitte hin zunimmt.

Außerdem können die einzelnen Kontaktpins einer Steckkontakt- Einheit verschiedene Platinen kontaktieren.

Um die Platine wasserdicht abzuschließen, ist ein Gehause mit einer Einschuböffnung für die Platine an der Steckkontakt- Einheit angeordnet, wobei die Platine in das Gehäuse entlang einer an dem Gehäuse angebrachten Führung eingeschoben wird.

Herstellungstechnisch ist es günstig, die Steckkontakt- Einheit einstückig mit dem Gehäuse auszubilden, wobei vor- zugsweise die Steckkontakt-Einheit und das Gehäuse aus Kunst- stoff gegossen sind.

Eine vorteilhafte Ausführungsform wird realisiert, wenn der mindestens eine Kontaktpin in der Steckkontakt-Einheit einge- bettet ist, so daß das eine seiner beiden freien Enden in ei- nen von dem Gehäuse umgebenden inneren Steckerbereich und das andere freie Ende des Kontaktpins in einen äußeren Steckerbe- reich ragen. Die in das Gehäuse geschobene Platine ist am in- neren Steckerbereich aufgrund des Verrastens des Einrastvor- sprungs des mindestens einen Kontaktpins mit der jeweiligen Platinenausnehmung zumindest in Schieberichtung festlegbar.

Insofern ist es möglich, den äußeren Steckerbereich auch am Ende eines Kabelbaums anzuordnen.

Bei einer Platinen-Steckkontakt-Anordnung mit einem Gehäuse können größere Bauelemente, die viel Platz auf der Platine beanspruchen, an dem Gehäuse angeordnet werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ist der Beschrei- bung der beiliegenden Zeichnungen zu entnehmen, in denen zei- gen : Fig. 1 einen Kontaktpin der erfindungsgemäßen Platinen- Steckkontakt-Anordnung ; Fig. 2 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Platinen-Steckkontakt-Anordnung ; Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Platinen-Steckkontakt-Anordnung ; Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ge- häuses für eine Platinen-Steckkontakt-Anordnung ; und Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht einer erfin- dungsgemäßen Platinen-Steckkontakt-Anordnung mit einem Gehäuse.

In Fig. 1 ist ein Kontaktpin 1 ersichtlich, der einen Ein- rastvorsprung 2 in Form einer unsymmetrischen Nase aufweist.

Der Einrastvorsprung 2 umfaßt eine Aufschiebflanke 3 und eine Rastflanke 4. Beide Flanken 3,4 besitzen einen spitzen Win- kel zu der Kontaktpinachse A. Der spitze Winkel wl zwischen der Aufschiebflanke 3 und der Kontaktpinachse A ist kleiner als der spitze Winkel w2 zwischen der Rastflanke 4 und der

Kontaktpinachse. An die Aufschiebflanke 3 schließt ein End- stück 5 an, das in der Kontaktpinachse A liegt.

In Fig. 2 sind zwei Kontaktpins 1 mit zueinander parallelen Kontaktpinachsen A gezeigt, die in einer eine Kontaktpin- Halterung 9 umfassenden Steckkontakt-Einheit 6 eingebettet sind, wobei die Kontaktpin-Halterung 9 aus einem isolierenden Material gebildet ist. Die Einrastvorsprünge 2 der Kontakt- pins 1 sind axial versetzt angeordnet, wobei jeweils Rast- flanke 4 und Einschiebeflanke 3 von ihrer Kontaktpinachse A weg zum jeweils anderen Kontaktpin 1 gerichtet sind. Zwischen den beiden Kontaktpins 1 ist eine Platine 7 eingeschoben, die in demjenigen Platinen-Bereich, der der Steckkontakt-Einheit 6 am nächsten liegt, Bohrungen 8 aufweist.

Zum Einrasten der Einrastvorsprünge 2 des Kontaktpins 1 in die Bohrungen 8 wird die Platine 7 parallel zu den festste- henden Kontaktpins 1 derart in Einschieberichtung E bewegt, daß die Kontaktpins 1 aufgrund des Zusammenspiels zwischen Aufschiebeflanken 3 der Kontaktpins 1 und dem Randbereich 7' der Platine 7 sowie der Schiebebewegung der Platine 7 von dieser weg gebogen und somit elastisch vorgespannt werden.

Die maximale Vorspannung wird erreicht bzw. aufrechterhalten, wenn die Nase des Einrastvorsprungs 2 auf der Platine 7 auf- liegt bzw. auf dieser zur entsprechenden Bohrung 8 verschoben wird. In dem Augenblick, in dem die unsymmetrische Nase des Einrastvorsprungs 2 des Kontaktpins 1 mit der Bohrung 8 der Platine 7 fluchtet und in diese einschnappt, ist der elektri- sche Kontakt zwischen Kontaktpin und dem nicht dargestellten Leiterbahnnetz der Platine 7 hergestellt. Der guten Ordnung halber ist darauf hinzuweisen, daß der Einrastvorsprung 2 des unteren Kontaktpins 1 zuerst in die außere Bohrung 8 rastet, diese wieder verläßt und dann in die innere Bohrung 8 endgül- tig einrastet.

In Fig. 3 sind vier Kontaktpins mit den in die entsprechenden Bohrungen 8 der Platine 7 eingeschnappten Einrastvorsprüngen 2 gezeigt. Die vier Kontaktpins 1 liegen in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht zu der der Platine 7 liegt und der Pa- pierebene entspricht. Um eine gegenseitige Beeinflussung der Kontaktpins zu vermeiden, sind sie mit einem ausreichenden Abstand zueinander angeordnet, wobei die Länge der Rastflanke 4 der in einer Ebene liegenden Kontaktpins 1 bezogen auf je- weils eine Platinenseite zur Platinenmitte hin zunimmt.

In Fig. 4 ist ein Gehäuse 10 der erfindungsgemäßen Platinen- Steckkontakt-Anordnung aufgezeigt. Dieses Gehäuse umfaßt eine Einschuböffnung 11 sowie einen Gehäuseboden 12, der die in Fig. 4 nicht dargestellte Steckkontakt-Einheit aufweist. Die Platine 7 mit auf dieser angeordneten Elektronik-Komponenten 15 wird in Einschieberichtung E in das Gehäuse 10 eingeführt, wobei die vorzugsweise als Bohrungen 8 ausgebildete Ausneh- mungen 13 in der Platine an ihrem Randbereich 14 angeordnet sind, der sich im eingeschobenen Zustand in der Nahe des Ge- hausebodens 12 befindet. Ein bequemes Einschieben sowie ein treffsicheres Einschnappen der Einrastvorsprünge 2 der Kon- taktpins 1 in die Ausnehmungen 13 wird von den an den Gehäu- seseiten 16 angeordneten Führungsnuten 17 sichergestellt.

In Fig. 5 ist eine Platine 7 im eingeschobenen Zustand darge- stellt. In der Kontaktpin-Halterung 9 sind die Kontaktpins 1 eingebettet und an diese anschließend ist einstückig ein Ge- häuse 10 angeordnet, das einen inneren 18 sowie äußeren Stek- kerbereich 19 voneinander trennt. In den inneren Steckerbe- reich 18 ragen die Kontaktpins 1 mit ihren Einrastvorsprüngen 2, wobei in Fig. 5 nur zwei Kontaktpins dargestellt sind, die zusammen mit den nicht dargestellten Führungsnuten 17 die Po- sition der Platine 7 festlegen.

Um den inneren Steckerbereich 18 wasserdicht zu verschließen, wird die Einschuböffnung 11 mittels eines Deckels 20 gegebe- nenfalls mit Hilfe von Dichtungseinrichtungen verschlossen, insbesondere verklebt oder verschweißt.

In den äußeren Steckerbereich 19 ragen die freien Enden der Kontaktpins 1 ohne Einrastvorsprung 2, wobei der äußere Stek- kerbereich 19 als das freie Ende eines Kabelbaums ausgebildet sein kann. Mit anderen Worten schließt in diesem Fall an das freie Ende des Kabelbaums das Gehäuse 10 an. Die in dem Ge- häuseinneren aus dem freien Ende des Kabelbaums austretenden Kontaktgegenstücke sind als erfindungsgemäße Kontaktpins aus- gebildet, die die Aufnahme der in das Gehäuse eingeschobenen Platinen 7 realisiert.

Das in den Figuren 4 und 5 dargestellte Gehäuse 10 kann auch so dimensioniert sein, daß mehrere Platinen 7 in das Gehäuse 10 eingeschoben und von entsprechenden Kontaktpins 1 unter Herstellung eines elektrischen Kontakts verrastbar sind.