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Title:
CONNECTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/035287
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a connector (10) for electrically contacting a transmission control unit to a mating connector at an interface, wherein the transmission control unit has a printed circuit board having at least one contact means for electrically contacting the connector (10), a housing (20), an electrical conductor pair (18; 18.1, 18.2) having a first conductor (18.1) and a second conductor (18.2), wherein the conductors (18.1, 18.2) each have an interface-side region (22.1, 22.2) and a printed circuit board-side region (24.1, 24.2) wherein the printed circuit board-side region (24.1, 24.2) has a cross-section that is smaller with respect to the interface-side region (22.1, 22.2).

Inventors:
SCHOBER THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/070161
Publication Date:
February 20, 2020
Filing Date:
July 26, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
H01R12/91; H01R12/71; H01R12/57; H01R12/70
Foreign References:
DE102004010506A12005-09-22
DE102005046152A12007-04-05
DE102010062946A12012-06-14
DE102017100960A12017-07-27
DE10134053A12003-02-13
DE102013101823A12014-08-28
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Claims:
Patentansprüche

1. Verbinder (10) zum elektrischen Kontaktieren eines Getriebesteuergeräts mit einem Gegenverbinder an einer Schnittstelle, wobei das Getriebesteuergerät eine Leiterplatte mit zumindest einem Kontaktmittel zur elektrischen Kontaktierung des Verbinders (10) aufweist, mit einem Gehäuse (20) und mit

einem elektrischen Leiterpaar (18; 18.1, 18.2) mit einem ersten Leiter (18.1) und mit einem zweiten Leiter (18.2), wobei die Leiter (18.1 , 18.2) jeweils einen schnittstellenseitigen Bereich (22.1 , 22.2) und einen leiterplattenseitigen Bereich (24.1 , 24.2) aufweisen, wobei der leiterplat- tenseitige Bereich (24.1 , 24.2) gegenüber dem schnittstellenseitigen (22.1 , 22.2) Be- reich einen reduzierten Querschnitt aufweist.

2. Verbinder (10) nach Anspruch 1 , wobei der leiterplattenseitige Bereich (22.1 , 22.2) gekrümmt ist und insbesondere einen U-förmigen Teilabschnitt (25) aufweist, um eine Krafteinwirkung aufzunehmen.

3. Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (20) einen Anschlag (30) aufweist, um eine Bewegung des Verbinders (10) gegenüber ei- ner Leiterplatte zu begrenzen.

4. Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Verbinder (10) ein elektrisches Isoliermittel (28) aufweist, welches die Leiter (18.1 , 18.2) voneinan- der elektrisch isoliert.

5. Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (20) ein Rastmittel (26) zum Verrasten mit der Leiterplatte aufweist, welches bezüglich ei- ner Leiterplatte insbesondere schwimmend lagerbar ist.

6. Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Leiter (18;

18.1 , 18.2) in dem schnittstellenseitigen Bereich (22.1 , 22.2) jeweils als Messerkon- takte ausgebildet sind.

7. Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der schnittsteilen- seitige Bereich (22.1 22.2) und der leiterplattenseitige Bereich (24.1 24.2) der Leiter (18.1 , 18.2) jeweils über eine Lötverbindung verbunden sind.

8. Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Verbinder (10) einen Befestigungsrahmen (36) zur Befestigung an einer Leiterplatte aufweist, wobei der Verbinder (10) an dem Befestigungsrahmen (36) an einer Leiterplatte befestig- bar, insbesondere durch Heißverstemmen und/oder Verschrauben, ist.

9. Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (20) als Umspritzung, welche ein Thermplast aufweist, ausgebildet ist.

10. Verbindermodul (100) mit einer Mehrzahl an Verbindern (10) nach einem der vor- stehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl der Verbinder des Verbindermoduls (100) aneinander befestigt ist.

11. Steuergerät für ein Fahrzeuggetriebe mit einer Leiterplatte, welche mit wenigs- tens einem elektronischen Bauelement zur Steuerung einer Getriebehydraulik be- stückt ist, wobei an der Leiterplatte ein Verbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-9 befestigt ist.

Description:
Verbinder

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbinder zum elektrischen Kontaktieren ei- nes Getriebesteuergeräts mit einem Gegenverbinder.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Verbinder zum elektrischen Verbinden einer Leiterplatte eines Getriebes mit einer Getriebehyd- raulik zu schaffen, welcher einen Bewegungsausgleich und/oder einen Toleranzaus- gleich gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Verbinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Demgemäß ist vorgesehen:

- ein Verbinder zum elektrischen Kontaktieren eines Getriebesteuergeräts mit einem Gegenverbinder an einer Schnittstelle, wobei das Getriebesteuergerät eine Leiterplatte mit zumindest einem Kontaktmittel zur elektrischen Kontaktie- rung des Verbinders aufweist, mit einem Gehäuse, einem elektrischen Leiter- paar mit einem ersten Leiter und mit einem zweiten Leiter, wobei die Leiter je- weils einen schnittstellenseitigen Bereich und einen leiterplattenseitigen Be- reich aufweisen, wobei der leiterplattenseitige Bereich gegenüber dem schnitt- stellenseitige Bereich einen reduzierten Querschnitt aufweist.

Fahrzeuge im Sinne dieser Patentanmeldung sind motorgetriebene Landfahrzeuge. Davon sind auch Schienenfahrzeuge umfasst.

Ein Getriebe ist ein Maschinenelement, mit dem Bewegungsgrößen, z. B. ein Dreh- moment, geändert werden. Ein Getriebe besitzt im Allgemeinen einen Antrieb, an dem die zu übersetzende Kraft eingespeist wird, sowie einen Abtrieb, an dem die übersetzte Kraft abgeleitet wird.

Eine Schnittstelle ist der Teil eines Gegenstandes, der mit einem weiteren Gegen- stand interagiert. Eine Schnittstelle zwischen einem Verbinder und einem Gegenver- binder ist dementsprechend der Ort, an dem der Gegenverbinder und der Verbinder sich kontaktieren.

Ein Verbinder ist eine Einrichtung zwischen wenigstens zwei Funktionseinheiten, wel- che mittels des Verbinders elektrisch und/oder mechanisch verbunden sind. Ein Ge- genverbinder ist ein weiterer Verbinder, der mit dem Verbinder verbindbar ist. Bei- spielsweise umfassen Steck- oder Schraubverbindungen oft einen Verbinder und ei- nen Gegenverbinder.

Eine Leiterplatte, auch Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung, printed Circuit board oder PCB genannt, ist ein Träger für elektronische Bauteile. Eine Leiterplatte dient der mechanischen Befestigung der Bauteile und derer elektrischer Verbindung.

U-förmig sind Strukturen mit drei Schenkeln zwischen welchen im Wesentlichen ein rechter Winkel anliegt, wobei zwei äußere Schenkel länger sind als ein mittiger Schenkel.

Ein Isoliermittel dient der elektrischen Isolation von Teilen. Dementsprechend ist eine Isolation aus einem elektrisch nichtleitenden Material, häufig Kunststoff, gefertigt.

Ein Rastmittel ist eine mechanische Vorrichtung zum lösbaren Befestigen bewegli- cher Teile. So können beispielsweise Sitze in einem Fahrzeug in Laufschienen ver- schoben werden und dann in der für die Insassen passenden Lage verrastet werden. Eine weitere Anwendung ist das Sichern von Maschinen- oder Geräteteilen. Zum Verrasten werden beispielsweise Rasten, Bolzen, Stifte, Zapfen, Schrauben und Klemm- oder Spannvorrichtungen verwendet. Beim Verrasten bleibt häufig ein Spiel zwischen verrasteten Teilen. Rastverbindungen können sich lösen, wenn eine Krafteinwirkung einen bestimmten Schwellwert übersteigt. Schwimmend gelagerte Teile haben in einer Richtung ein Spiel, das heißt die Teile sind in der einen Richtung nicht eindeutig aneinander fixiert. Dadurch können mecha- nische oder thermische Längenänderungen aufgenommen werden, ohne dass sich die Lagerung verspannt.

Messerkontakte sind elektrische Kontakte mit einem nichtrunden Querschnitt. Mes- serkontakte werden häufig aus einem plattenförmigen Rohmaterial ausgeschnitten und weiterverarbeitet, beispielsweise mittels Stanzbiegeverfahren.

Ein elektrisches Leiterpaar sind zwei elektrische Leiter zur Übertragung von elektri- schen Signalen oder von elektrischen Strom. Die Leiter können beispielsweise als Stanzteile, Drehteile, Draht oder dergleichen ausgebildet sein.

Ein Steuergerät ist ein elektronisches Modul zur Steuerung oder Regelung. Steuer- geräte werden im Kfz-Bereich in allen erdenklichen elektronischen Bereichen einge- setzt, ebenso zur Steuerung von Maschinen, Anlagen und sonstigen technischen Prozessen. Ein Getriebesteuergerät ist ein Steuergerät in einem Getriebe.

Ein Gehäuse ist eine feste Hülle, die einen empfindlichen Inhalt schützend umgibt, oder die Umgebung vor einem schädlichen Inhalt schützt.

Thermoplaste sind Kunststoffe, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich ver- formen lassen. Dieser Vorgang ist hierbei reversible, das heißt, er kann durch Abküh- lung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wieder- holt werden.

Hydraulikelemente dienen der Signal-, Kraft- und Energieübertragung und der Schmierstoffversorgung mittels Flüssigkeiten.

Heißverstemmen gehört zu den Fertigungsverfahren, die dauerhafte formschlüssige, kraftschlüssige und teilweise darüber hinaus stoffschlüssige Verbindungen schaffen. Ein Befestigungsrahmen dient der Befestigung eines Bauelements am Rand des Bauelements an einem weiteren Bauelement. Befestigungsrahmen können recht- eckig, rund, polygonförmig oder dergleichen sein.

Löten ist ein thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Werkstoffen, wobei eine flüssige Phase durch Schmelzen eines Lotes oder durch Diffusion an den Grenzflächen entsteht. Dabei wird eine Oberflächenlegierung erzeugt, das Werkstück in der Tiefe aber nicht aufgeschmolzen. Nach dem Erstarren des Lotes ist wie beim Schweißen eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt.

Die grundlegende Idee der Erfindung ist es, einen Verbinder zu schaffen, welcher eine Bewegungsmöglichkeit von elektrischen Kontakten gewährleistet. Auf diese Weise können fest verbundene elektrische Leiter des Verbinders Bewegungen oder Fertigungstoleranzen einer zu verbindenden Getriebehydraulik oder einer zu verbin- denden Leiterplatte ausgleichen.

Die Erfindung sieht leiterplattenseitige Kontaktbereiche sowie schnittstellenseitige Kontaktbereiche vor, wobei die leiterplattenseitigen Kontaktbereiche gegenüber den schnittstellenseitigen Kontaktbereichen einen reduzierten Querschnitt aufweisen.

Dies ermöglicht eine besonders robuste Verbindung der leiterplattenseitigen Kontakt- bereiche auf einer Leiterplatte, da der Querschnitt der auf der Leiterplatte zu kontak- tierenden Kontaktbereiche reduziert ist. Beispielsweise ist es denkbar, die leiterplat- tenseitigen Kontaktbereiche auf einer Leiterplatte zu verlöten, wobei die Lötaugen klein dimensioniert sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der leiterplattenseitige Bereich gekrümmt und weist insbesondere einen U-förmigen Teilabschnitt auf. Auf- grund dieser entsprechenden Bogenform der leiterplattenseitigen Kontaktbereiche können diese Krafteinwirkungen besonders gut aufnehmen und somit Bewegungen von Ventilen bei einem Lastwechsel, Vibrationen und dergleichen ausgleichen. Kommt es dabei zu einer Krafteinwirkung wird die Kraft großteils durch die bogenför- mige Struktur der leiterplattenseitigen Kontaktbereiche aufgenommen und dement- sprechend die Verbindung der leiterplattenseitigen Kontaktbereiche mit der Leiter- platte geschont.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse einen Anschlag auf, um eine Bewegung des Verbinders gegenüber einer Leiterplatte zu be- grenzen. Somit lässt sich einer übermäßigen Belastung Vorbeugen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Verbinder ein elektrisches Isoliermittel auf, welches die Leiter voneinander elektrisch isoliert. Das Isoliermittel kann als Wandung aus Kunststoff zwischen den Leitern ausgebildet sein. Somit lassen sich Funken oder Kurzschlüsse zwischen den Leitern vermeiden, bei- spielsweise aufgrund von elektrisch leitenden Spänen. Dementsprechend kann das Isoliermittel ausgebildet sein, einen Schutz vor Spänen zu gewährleisten. Somit las- sen sich weitere Bauteile zur Absicherung gegen Kurzschlüsse einsparen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse ein Rast- mittel zum Verrasten mit der Leiterplatte auf, welches insbesondere schwimmend ge- lagert ist. Das Rastmittel kann beispielsweise als Schnapper bzw. Bügel mit Federei- genschaften ausgebildet sein und eingerichtet sein, durch eine Leiterplatte hindurch- zugreifen. Rastmittel können eingerichtet sein, Kräfte zum Lösen des Verbinders von dem Gegenverbinder aufzu nehmen. Dies verhindert eine Beschädigung der Verbin- dungsstellen der leiterplattenseitigen Kontaktbereiche zur Verbindung mit der Leiter- platte, wenn der Verbinder von einem Gegenverbinder gelöst werden soll. Besonders bei der Wartung oder Reparatur von Getriebesteuergeräten ist das Lösen des Ver- binders häufig erforderlich.

Eine schwimmende Lagerung eines Rastmittels gewährleistet den Erhalt einer gewis- sen Flexibilität bzw. eines Bewegungsspielraums. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Leiter in dem schnitt- stellenseitigen Bereich jeweils als Messerkontakte ausgebildet. Messerkontakte las- sen sich besonders kostengünstig hersteilen, beispielsweise mittels Stanz-Biegever- fahren.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der schnittstellenseitige Bereich und der leiterplattenseitige Bereich der Leiter jeweils über eine Lötverbin- dung verbunden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Leiter aus einem Werk- stück ausgeschnitten sind und somit keine weitere Verbindungsstelle erforderlich ist.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Verbinder einen Be- festigungsrahmen zur Befestigung an der Leiterplatte auf, wobei der Verbinder an dem Befestigungsrahmen an einer Leiterplatte befestigbar, insbesondere durch Heiß- verstemmen und/oder Verschrauben, ist. Ein Befestigungsrahmen ermöglicht eine besonders robuste und einfache Befestigung eines Verbinders an einer Leiterplatte. Insbesondere lassen sich in einem Befestigungsrahmen verschiedene Verbinder von verschiedenen Dimensionen an einer Leiterplatte befestigen. Somit lässt sich ein Verbinder zu einem Verbindermodul mit einer Mehrzahl von Verbindern erweitern.

Es versteht sich, dass Verbindermodule mit einer Mehrzahl an Verbindern, die anei- nander befestigt sind, aufgrund von einem reduzierten Montageaulwand bzw. einem standardisierbaren Montageverfahren besonders vorteilhaft sind.

Der Verbinder ist besonders zum Kontaktieren einer Leiterplatte, welche mit mehre- ren elektronischen Bauelementen zur Steuerung einer Getriebehydraulik bestückt ist, geeignet. Dementsprechend betrifft die Erfindung auch ein Steuergerät für ein Fahr- zeuggetriebe mit einer Leiterplatte, welche mit wenigstens einem elektronischen Bau- element zur Steuerung einer Getriebehydraulik bestückt ist, wobei an der Leiterplatte ein Verbinder befestigt ist. INHALTSANGABE DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figu- ren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Figur 1 eine schematische Schnittsicht einer Ausführungsform der Erfin dung;

Figur 2 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der Er- findung;

Figur 3 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der Er- findung;

Figur 4 eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 5 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der Er- findung.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsfor- men der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzep- ten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile erge- ben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.

In den Figuren der Zeichnungen sind gleiche, funktionsgleiche und gleichwirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nicht anders ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. BESCHREIBUNG VON AUSFUHRUNGSBEISPIELEN

Figur 1 zeigt eine schematische Schnittsicht eines Verbinders 10, welcher an einer Leiterplatte (nicht dargestellt) montierbar ist. Der Verbinder 10 umfasst ein Gehäuse 20 und ist mittels Befestigungsdomen 34 durch Heißverstemmen an der Leiterplatte befestigbar. Der Verbinder 10 weist zudem ein Leiterpaar 18 mit zwei elektrischen Leitern 18.1 und 18.2 zum Übertragen von elektrischem Strom bzw. elektrischen Sig nalen auf. Die Leiter 18.1 und 18.2 sind in jeweils einer Durchkontaktierung der Lei- terplatte verlötet. Die Durchkontaktierung bildet ein Kontaktmittel der Leiterplatte. Statt Durchkontaktierungen können alternativ oder zusätzlich Lötpads vorgesehen sein.

Die Leiter 18.1 und 18.2 weisen jeweils eine Schnittstelle zu jeweils einem Leiter ei- nes Gegenverbinders (nicht dargestellt) auf und sind aus zwei Teilen, einem schnitt- stellenseitigen Bereich 22.1 , 22.2 sowie einen leiterplattenseitigen Bereich 24.1 , 24.2 gefertigt. Der schnittstellenseitige Bereich 22.1 bzw. 22.2 ist mit dem leiterplattensei- tigem Bereich 24.1 bzw. 24.2 verlötet. In dem schnittstellenseitigen Bereich 22.1 ,

22.2 sind die Leiter 18.1 , 18.2 jeweils als Messerkontakte ausgebildet. In dem leiter- plattenseitigem Bereich 22.1 22.2 sind die Leiter 18.1 , 18.2 als dünnere Anschluss- kontakte, mit einem gegenüber den Messerkontakten reduzierten Querschnitt, aus- gebildet.

Die Leiter 18.1 und 18.2 weisen in dem leiterplattenseitigen Bereich 24.1 , 24.2 je- weils einen U-förmigen Teilabschnitt 25 auf. Der U-förmige Teilabschnitt 25 ist einge- richtet, Bewegungen bzw. Schwingungen von dem schnittstellenseitigen oder leiter plattenseitigen Ende des Verbinders 10 zu dämpfen, indem der U-förmige Teilab- schnitt 25 einer Krafteinwirkung nachgibt.

Das Gehäuse 20 weist zudem ein Isoliermittel 28, welches als Wandung ausgebildet ist, auf, welches die Leiter 18.1 und 18.2 voneinander isoliert. Um das Gehäuse 20 an einer Leiterplatte zu verrasten, ist ein Rastmittel 26, welches als Schnapphaken ausgebildet ist, vorgesehen. Die Schnapphaken sind eingerichtet, in einer Bohrung einer Leiterplatte zu verrasten und Kräfte, die beim Lösen des Ver- binders 10 von dem Gegenverbinder entstehen, aufzunehmen.

Figur 2 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Verbinders 10 gemäß Figur 1. Der Verbinder 10 ist in einem Befestigungsrahmen 36 zur Befestigung auf einer Leiterplatte dargestellt. Der Befestigungsrahmen 36 ist mittels Befestigungsdomen 34 an einer Leiterplatte befestigbar. Die Befestigung kann durch Schrauben oder Heiß- verstemmen erfolgen. Der Befestigungsrahmen 36 weist zudem Federbereiche 38 auf, die eingerichtet sind, Krafteinwirkungen auf den Verbinder 10 aufzunehmen bzw. abzufangen. Die Federbereiche 38 bilden einen gekrümmten Teilabschnitt des Be- festigungsrahmens 36. Der gekrümmte Teilabschnitt kann optional Sollknickkanten aufweisen, um Krafteinwirkungen noch effektiver abzufangen.

Der Verbinder 10 bzw. das Gehäuse 20 weist zudem mehrere Anschläge 30 auf, die in Zusammenwirkung mit einer Leiterplatte eingerichtet sind, eine Bewegungsfreiheit eines Verbinders, z.B. durch Verkippen, zu begrenzen.

Figur 3 zeigt eine schematische Unteransicht in einer perspektivischen Darstellung eines Verbinders 10 gemäß Figur 2.

Figur 4 zeigt eine schematische Draufsicht eines Verbinders 10 gemäß Figur 2.

Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbindermoduls 100 mit sechs Ver- bindern 10 gemäß den Figuren 1 -5. In der Figur 5 sind die sechs Verbinder 10 in ei- nem Befestigungsrahmen 36 mit sechs Slots bzw. Befestigungsplätzen montiert. Bezuqszeichen Verbinder

Leiterpaar

Leiter

Leiter

Gehäuse

schnittstellenseitiger Bereich

schnittstellenseitiger Bereich

leiterplattenseitiger Bereich

leiterplattenseitiger Bereich

U-förmiger Teilabschnitt

Rastmittel

Isoliermittel

Anschlag

Befestigungsdome

Befestigungsrahmen

Federbereich Verbindermodul