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Die Erfindung betrifft ein Steckbuchsenelement, das an einer Leiterplatte dauerhaft befestigt wird.
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Es ist bereits eine Steckhülse für Leiterplatten bekannt (
DE 19724581 ), die in einem aus Kunststoff bestehenden Gehäuse ein Klemmelement aufweist, das mit zwei Ansätzen aus der einen Fläche des Gehäuses herausragt. Mithilfe dieser Ansätze lässt sich das Klemmelement in durchkontaktierte Bohrungen einer Leiterplatte einpressen. In diese Steckhülse lässt sich eine Flachsteckzunge einstecken. Solche Flachsteckzungen sind an elektronischen Bauteilen angeordnet und weisen eine bestimmte definierte Form und Größe auf. Die Anordnung der Flachsteckzungen ist durch das Bauelement, an dem sie vorhanden sind, festgelegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Verbindung von Leitungselementen mit Leiterplatten zu vereinfachen und zu verbessern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Steckbuchsenelement mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen und eine mit solchen Steckbuchsen versehene Leiterplatte vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche.
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Das Steckbuchsenelement enthält also einen Aufnahmeraum, der vorzugsweise in zwei zueinander senkrecht verlaufenden Richtungen die gleiche Abmessung aufweist, also beispielsweise quadratisch oder kreisrund im Querschnitt ist. Durch die quer zur Einsteckrichtung geschlossene Form kann ein in den Aufnahmeraum eingesteckter Draht nicht seitlich ausweichen, sondern wird in dem Aufnahmeraum festgehalten. Der Aufnahmeraum kann auch als eine Art Käfig bezeichnet werden. Die mindestens eine Kontaktzunge beaufschlagt den eingesteckten Draht in der Weise, dass sie ihn nicht nur berührt, sondern dies auch mit einer bestimmten Kraft tut. Dadurch wird der Draht nicht nur mechanisch festgehalten, sondern auch kontaktiert. Die Beaufschlagung geschieht in einer Richtung quer zur Einsteckrichtung. Insbesondere ist die Kontaktzunge schräg verlaufend angeordnet, so dass sie durch den Draht bei dessen Einschieben zur Seite bewegt wird, um den Draht weiterschieben zu können.
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Erfindungsgemäß kann es ausreichen, dass eine Kontaktzunge in dem Aufnahmeraum wirksam ist, die den eingeschobenen Draht gegen die Wand des Aufnahmeraums andrückt. Die quer zur Einschieberichtung des Drahtes gemessene Breite der Kontaktzunge beziehungsweise ihrer Berührungsfläche ist so gewählt, dass der Draht innerhalb des Aufnahmeraums nicht seitlich in eine Position ausweichen kann, in der er von der Kontaktzunge nicht mehr beaufschlagt wird.
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In Weiterbildung kann jedoch ebenfalls vorgesehen sein, dass das Steckbuchsenelement in der Aufnahme zwei Kontaktzungen aufweist, die gegeneinander vorgespannt sind. Wenn der Draht noch nicht eingesteckt ist, liegen diese Kontaktzungen beispielsweise aneinander an. Erst beim Einstecken des Drahtes werden sie auseinander gerückt und liegen dann an der Außenseite des Drahtes an.
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Sehr verständlich ist es auch möglich, beispielsweise mehr als zwei Kontaktzungen anzuordnen, die dann vorzugsweise gleichmäßig über einen Umfang verteilt angeordnet sind.
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Der Zugang in den Aufnahmeraum des Steckbuchsenelements kann zwischen den genannten mindestens zwei Verbindungselementen angeordnet sein. Mit anderen Worten sind die Verbindungselemente, mit denen das Steckbuchsenelement mit der Leiterplatte mechanisch und elektrisch verbunden wird, an der gleichen Seite des Aufnahmeraums angeordnet, von dem aus der Draht in den Aufnahmeraum eingesteckt wird.
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Erfindungsgemäß kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass der Aufnahmeraum an dem seinem Zugang abgewandten Ende geschlossen ist, also beispielsweise einen geschlossenen Boden aufweist. Dadurch wird gleichzeitig ein Anschlag für das Einstecken des Drahtendes gebildet. Außerdem kann dieser geschlossene Boden dazu dienen, die Stabilität des Steckbuchsenelements zu vergrößern.
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Es ist aber auch möglich und wird von der Erfindung vorgeschlagen, dass der Zugang in den Aufnahmeraum des Steckbuchsenelements von der entgegengesetzten Seite erfolgen kann, also von der gleichen Seite, von der aus die Steckbuchse mit der Leiterplatte verbunden wird. Natürlich ist es auch möglich, eine Steckbuchse so anzuordnen, dass von beiden einander gegenüberliegenden Stirnseiten aus ein Draht oder Stift in den Aufnahmeraum eingeführt werden kann.
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Wenn das Steckbuchsenelement zwei Verbindungselemente aufweist, kann vorgesehen sein, dass diese diametral angeordnet sind, also eine Verbindungslinie durch sie etwa durch die Achse des festgehaltenen Drahtes verläuft.
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Das von der Erfindung vorgesehene Steckbuchsenelement lässt sich insbesondere als einstückiges Blechteil durch Ausstanzen und Umbiegen herstellen. Es benötigt kein Gehäuse, was nicht nur den Aufwand an Material verringert, sondern insbesondere die Kosten des Zusammensetzens aus einem Blechteil und einem Kunststoffgehäuse vermeidet.
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Eine weitere Vereinfachung der Herstellung wird dadurch verwirklicht, dass, wie erfindungsgemäß vorgesehen sein kann, mindestens eine Kontaktzunge aus einer Seitenwand des Aufnahmeraums ausgestanzt und dann entsprechend gebogen ist. Die Kontaktzunge bleibt also an ihrem einen Ende mit der Wand des Aufnahmeraums verbunden.
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In nochmaliger Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Wände des Aufnahmeraums mit dem Boden des Aufnahmeraums einstückig verbunden sind. Hier kann vorgesehen sein, dass das ausgestanzte Blechteil zur Herstellung des Steckbuchsenelements die Form eines Sterns beziehungsweise eines Kreuzes aufweist.
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Eine andere Möglichkeit zur Herstellung des Steckbuchsenelements kann darin bestehen, dass die Wände des Aufnahmeraums längs ihrer Kante miteinander verbunden sind. In diesem Fall kann das ausgestanzte Blechteil zur Herstellung des Steckbuchsenelements die Form eines mit Vorsprüngen versehenen Rechtecks aufweisen. Die Vorsprünge bilden dann die Verbindungselemente.
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Zur Verbindung des Steckbuchsenelements mit der Leiterplatte kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Verbindungselement als Kontaktstift ausgebildet ist, der so dimensioniert ist, dass er in eine durchkontaktierte Bohrung der Leiterplatte eingepresst werden kann.
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Es ist andererseits auch möglich, ein Verbindungselement derart auszubilden, dass es zur Verbindung in SMT Technik mit der Leiterplatte verwendet werden kann.
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Die Erfindung schlägt, wie bereits erwähnt, auch eine Leiterplatte mit mindestens einem, vorzugsweise einer Vielzahl von Steckbuchsenelementen vor, wie sie hierin beschrieben wurden und werden. Dabei können die Steckbuchsenelemente in der Weise mit der Leiterplatte verbunden, dass der Zugang in den Aufnahmeraum mit einem Loch der Leiterplatte fluchtet, durch das hindurch das Drahtende gesteckt und in das Steckbuchsenelement eingeführt werden kann. Mit anderen Worten erfolgt das Stecken von Drahtenden oder Bauteilen mit Drahtenden von der Vorderseite der Leiterplatte her, während die Steckbuchsenelemente auf der Rückseite der Leiterplatte angeordnet sind, von vorne also gar nicht gesehen werden können.
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Aber auch die Einführung der Stifte oder Drahtenden von der anderen Seite ist möglich, wenn das Steckbuchsenelement ohne Boden ausgebildet ist.
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In Sonderfällen ist es natürlich auch denkbar, dass Steckbuchsenelemente auf beiden Seiten der Leiterplatte angeordnet sind, wenn beispielsweise Drahtenden auch von beiden Seiten eingesteckt werden sollen und die Steckbuchsenelemente einen Boden aufweisen.
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Das in der Leiterplatte vorhandene Loch dient nur zum Durchstecken des Drahtes, nicht aber zur Kontaktierung des Drahtes. Die Kontaktierung und mechanische Festlegung erfolgt ausschließlich in dem Aufnahmeraum des Steckbuchsenelements.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines Steckbuchsenelements nach der Erfindung;
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2 eine weitere Seitenansicht von rechts in 1;
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3 eine perspektivische Darstellung des Steckbuchsenelements aus 1 und 2;
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4 gestanzte Blechteile zur Herstellung eines Steckbuchsenelements;
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5 ein Bohrbild einer Leiterplatte;
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6 eine der 4 entsprechende Darstellung eines Steckbuchsenelements nach einer zweiten Ausführungsform;
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8 einen Querschnitt durch ein aus dem Zuschnitt der 7 hergestelltes Steckbuchsenelement;
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9 eine Seitenansicht eines solchen Steckbuchsenelements;
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10 eine Draufsicht auf das Steckbuchsenelement der 8 und 9 von oben;
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11 die Anordnung eines Steckbuchsenelements an einer Leiterplatte;
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12 eine der 7 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
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13 eine Seitenansicht der Steckbuchse vor ihrer Befestigung;
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14 einen Schnitt durch die befestigte Steckbuchse der Ausführungsform nach 12 und 13.
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Das in 1 dargestellte Steckbuchsenelement enthält eine in 1 rechte Seitenwand 1, eine parallel zu dieser verlaufende linke Seitenwand 2, die an ihrer in 1 unteren Seite durch einen Boden 3 miteinander verbunden sind. Von diesem Boden aus erstrecken sich auch eine vordere Seitenwand 4 und auf der gegenüberliegenden Seite eine hintere Seitenwand 5. Die vordere Seitenwand 4 und die hintere Seitenwand 5 sind gleichzeitig als Kontaktzungen ausgebildet. An der Oberkante 6 der rechten und linken Seitenwand 1, 2 ist in geradliniger Verlängerung ein Verbindungselement 7 in Form eines Kontaktstifts 8 ausgebildet.
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Die Form der vorderen und hinteren Seitenwand 4, 5 geht aus der 2 deutlicher hervor, die eine Seitenansicht des Steckbuchsenelements von rechts in 1 darstellen. In dem in den Figuren unteren Bereich verlaufen die beiden Seitenwände 4, 5 geradlinig und parallel zueinander. Daran anschließend sind sie nach innen aufeinander zu abgebogen und nähern sich in der Mitte an einer Verbindungsstelle 9 einander an. Oberhalb dieser Verbindungsstelle 9 gehen die beiden Seitenwände dann in ihrem oberen Bereich wieder auseinander, so dass sie eine Art Trichter bilden. Die oberen und inneren Schrägflächen 10 bilden also eine Art Trichter. Sie reichen bis etwa zu der oberen Stirnkante 6 der rechten und linken Seitenwand 1, 2.
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Durch die vier Seitenwände ist zwischen diesen ein Aufnahmeraum 11 gebildet, der an dem den Verbindungselementen 7 abgewandten Ende durch den Boden 3 abgeschlossen ist. Im Bereich der Längskanten zwischen den einzelnen Seitenwänden sind zwar Schlitze gebildet, diese sind aber relativ schmal.
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Die Schrägflächen 10 an dem freien Ende der als Kontaktzungen ausgebildeten Seitenwände 4, 5 bilden einen Zugang in den Aufnahmeraum 11. Schiebt man von oben her einen Draht zwischen den beiden Verbindungselementen 7 hindurch in Richtung auf die Schrägflächen 10, so verschwenken sich die als Kontaktzungen ausgebildeten Seitenwände 4, 5 nach außen, um den Draht hindurch zu lassen. Sie beaufschlagen die Seiten des Drahtes und legen diesen mechanisch fest und kontaktieren ihn. Das Einschieben wird dadurch begrenzt, dass der Draht an dem Boden 3 anliegt. Ein seitliches Ausweichen des Drahtendes aus dem Aufnahmeraum 11 wird dadurch verhindert, dass nur Drähte verwendet werden, deren Durchmesser größer ist als die Breite der zwischen den Kanten der Seitenwände gebildeten Schlitze.
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Deutlicher wird dies aus der perspektivischen Darstellung der 3. Die in den Figuren zu sehenden Verbindungselemente, die bei der Ausführungsform der 1 bis 3 als Kontaktstifte 8 ausgebildet sind, dienen dazu, das dargestellte Steckbuchsenelement mit einer Leiterplatte zu verbinden. Hierzu wird das Steckbuchsenelement mit seinen Kontaktstiften 8 in entsprechende dimensionierte durchkontaktierte Bohrungen einer Leiterplatte eingepresst. Das Einpressen geschieht mithilfe einer Presse, da hierzu hohe Kräfte erforderlich sind. Die Verbindung zwischen dem Steckbuchsenelement und der Leiterplatte ist auf Dauer angelegt und kann zerstörungsfrei nicht wieder gelöst werden. Die Tiefe des Einpressens wird durch die Stirnkanten 6 definiert.
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Die 4 zeigt, wie ein Blechzuschnitt aussieht, aus dem ein Steckbuchsenelement hergestellt wird. Der Zuschnitt weist die Form eines Kreuzes auf, wobei zwei Flügel des Kreuzes die Seitenwände 1 und 2 bilden, während die beiden anderen voneinander abgewandten Flügel die späteren Seitenwände 4 und 5 bilden. Die Zuschnitte werden mithilfe jeweils zweier Stege 12 an einen durchgehenden Band 13 gehalten, das mit Indexböden 14 versehen ist. Diese Art der Herstellung ermöglicht ein automatisches Konfektionieren und Herstellen der Steckbuchsenelemente.
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Die 5 zeigt einen Ausschnitt aus einer Leiterplatte 15 mit einem Bohrbild, das für das Steckbuchsenelement geeignet ist. Das Bohrbild enthält vier durchkontaktierte Bohrungen 16, die an den Ecken eines Quadrats angeordnet sind. Der Abstand zweier diagonal angeordneter Bohrungen 16 entspricht dem Abstand der beiden Kontaktstifte 8 des Steckbuchsenelements, während der Durchmesser jeder Bohrung 16 an dem Querschnitt der Kontaktstifte 8 angepasst ist. Ein Steckbuchsenelement kann also in zwei verschiedenen Positionen mit der Leiterplatte 15 verbunden werden.
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In der Mitte des Quadrats, an dessen Ecken die durchkontaktierten Bohrungen 16 vorhanden sind, ist ein Loch 17 in der Leiterplatte 15 gebohrt. Dieses Loch 17 hat einen deutlich größeren Durchmesser als die Bohrungen 16. Wenn ein Steckbuchsenelement auf der einen Seite der Leiterplatte 15 in der beschriebenen Weise mit dieser verbunden ist, liegt das Loch 17 unmittelbar oberhalb der Schrägflächen 10 der beiden Kontaktzungen. Dies bedeutet, dass durch die Leiterplatte 15 hindurch ein Draht in den Aufnahmeraum des Steckbuchsenelements eingeschoben werden kann. Das Loch 17 muss natürlich einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser des Drahtes.
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Die Ausführungsform nach den 1 bis 4 hat zwei Verbindungselemente 7. Es ist natürlich auch denkbar, dass ein Steckbuchsenelement mehr als zwei Verbindungselemente 7 hat. Das Bohrbild ist entsprechend an die Zahl und Anordnung der Verbindungselemente anzupassen.
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Die 6 zeigt eine gegenüber der Ausführungsform nach 1 bis 4 leicht abgeänderte Ausführungsform eines Steckbuchsenelements. Die oberen Enden der Seitenwände 1 und 2 sind rechtwinklig nach außen abgebogen. Dadurch bildeten ihre in 6 nach oben gerichteten Oberseiten 18 Anlageflächen, mit deren Hilfe das Steckbuchsenelement in SMT mit der Leiterplatte verbunden werden kann.
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Bei den bisher behandelten Ausführungsformen des Steckbuchsenelements nach der Erfindung sind die Seitenwände über den Boden 3 miteinander verbunden und bilden zwei Seitenwände gleichzeitig die Kontaktzungen.
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Die folgenden 7 bis 11 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Seitenwände des Aufnahmeraums an ihren Längskanten miteinander verbunden sind und der Aufnahmeraum keinen Boden aufweist.
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Ein Zuschnitt zur Herstellung eines solchen Steckbuchsenelements ist in 7 dargestellt. Der Zuschnitt weist die Form eines Rechtecks auf, an dessen einer Längskante 20 vier Verbindungselemente 7, die im dargestellten Beispiel ebenfalls als Kontaktstifte 8 ausgebildet sind, als Ansätze vorstehen. Gestrichelt sind in dem Zuschnitt der 7 Knicklinien 21 eingezeichnet, um die der Zuschnitt anschließend umgefaltet wird, und zwar um jeweils 90°. Zwischen jeweils zwei Knicklinien 21 liegt also eine spätere Seitenwand. In zwei Seitenwänden sind Ausstanzungen 22 vorgenommen, die eine Kontaktzunge 23 definieren. Die Kontaktzungen 23 sind an ihrer Wurzel 24 noch mit dem Zuschnitt verbunden, können aber aus der Ebene der Seitenwand heraus geformt werden. Nach dem Abbiegen des Zuschnitts bilden diese Seitenwände dann die Seitenwände des Aufnahmeraums. Einen Querschnitt durch das dann dadurch gebildete Steckbuchsenelement zeigt die 8. Hier sind die Kontaktzungen 23 in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform nach 2 gebogen und geformt. Sie sind allerdings in umgekehrter Weise orientiert, so dass das einschieben nicht von dem freien Ende der Kontaktzungen 23 her erfolgt, sondern von ihrer Wurzel 24.
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Die 9 zeigt eine Seitenansicht des Steckbuchsenelements der 7 und 8. Die 10 zeigt eine Draufsicht auf das Steckbuchsenelement von oben, also von der Seite her, wo die Verbindungselemente 7 vorhanden sind. Man kann hier sehen, dass die Kontaktzungen 23 sich berühren. Die in 7 rechts und links zu sehenden Seitenkanten 25 und 26 des Zuschnitts sind in 10 etwa in der Mitte einer Seitenwand vorhanden und bilden zwischen sich einen schmalen Zwischenraum. Eine Verbindung dieser Seitenkanten 25, 26 miteinander ist nicht erforderlich.
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Während bei der Ausführungsform der 1 bis 3 nur zwei Verbindungselemente vorhanden sind, hat die Ausführungsform nach den 7 bis 10 vier Verbindungselemente in Form von Kontaktstiften 8. Es würden also bei einem Bohrbild entsprechend 5 alle vier durchkontaktierten Bohrungen 16 mit jeweils einem Kontaktstift 8 belegt werden.
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Bei der ersten Ausführungsform werden beim Einschieben eines Drahtes die Kontaktzungen von ihrem freien Ende her auseinander geschoben, während bei der zweiten Ausführungsform die Kontaktzungen 23 von ihrer Wurzel 24 her auseinander bewegt werden. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Anordnung der Ausstanzungen 22 in 7 möglich, so dass dann die Kontaktzungen 23 in der gleichen Weise orientiert wären wie bei der ersten Ausführungsform.
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Die 11 zeigt, wie eine Steckbuchse auf der einen Seite der Leiterplatte 15 angeordnet wird. Die Kontaktstifte 8 werden in die bereits erwähnten durchkontaktierten Bohrungen 16 eingepresst, bis die Oberkante 20 des Zuschnitts an der Unterseite 28 der Leiterplatte 15 zur Anlage kommen. Das Loch 17 ist dann etwa in der Mitte zwischen den Kontaktstiften 8 vorhanden. Ein Drahtende 29, das in 11 angedeutet ist, kann jetzt durch das Loch 17 in den Aufnahmeraum des Steckbuchsenelements eingeschoben werden. Die Klemmkraft, mit der die Kontaktzungen 23 an dem Draht 29 anliegen, kann durch Materialauswahl und durch die Geometrie der Kontaktzungen in weiten Grenzen bestimmt werden.
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Da die Ausführungsform nach 7–10, die für die Darstellung der 11 verwendet wird, keinen Boden aufweist, kann ein Draht oder Stift auch von der in 11 unteren Seite eingesteckt werden.
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Die in den 12–14 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich nur geringfügig von der Ausführungsform der 7–10. Daher werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Während bei der Ausführungsform nach 7 die Kontaktstifte 8 so angeordnet sind, dass sie nach dem Falten des Blechzuschnitts an den Ecken angeordnet sind, sind sie in 12 so angeordnet, dass sie nach dem Falten des Blechzuschnitts in der Mitte der Seitenwände angeordnet sind. Die Ausstanzungen 22 sind etwas breiter ausgebildet als bei der vorherigen Ausführungsform, so dass sich die Kontaktzungen 23 leichter nach innen liegen lassen. Dies kann man beispielsweise aus der Seitenansicht der 13 sehen. Nach dem Einsetzen in durchkontaktierte Bohrungen, ähnlich wie in 11, ist das Steckbuchsenelement so angeordnet, wie dies die 14 zeigt. Die Kontaktstifte 8 sind auf diese Weise gleichmäßiger verteilt. Durch die mittig angeordnete Öffnung 17, siehe auch die 5 und 11, kann nun ein Stift oder ein Drahtende sowohl in Richtung des in 14 oberen Pfeils 30 als auch in Richtung des in 14 unteren Pfeils 31 eingeschoben werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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