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Die
Erfindung betrifft ein modulares Steckverbindersystem. Sie findet
insbesondere Anwendung in Steckverbindersystemen, die erschwerten klimatischen
und mechanischen Bedingungen ausgesetzt sind, insbesondere auf dem
Gebiet der Avionik, beispielsweise innerhalb eines für eine Flugzeugausrüstung vorgesehenen
Rechners. Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ein Steckverbindersystem
vorzustellen, welches einfach auszuführen und zu montieren ist,
und schlägt
vor, eine gute schwimmende Lagerung der Module dieses Systems untereinander
vorzusehen. Somit wird die Wartung eines ein erfindungsgemäßes Steckverbindersystem aufweisenden
Rechners erleichtert.
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Die
DE-A-3920232 beschreibt ein Steckverbindersystem gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus
dem Stand der Technik ist bekannt, zur Herstellung einer Verbindung
zwischen einem Steckverbinder und einer starren Leiterplatte die
Stifte des Steckverbinders direkt auf der Leiterplatte anzuschließen. In
diesem Fall besteht bei einem derart angeschlossenen, starken Vibrationen
ausgesetzten, System die Gefahr, dass es sich aufgrund der mangelnden
Flexibilität
dieser Verbindung auflöst.
Daher wird im Stand der Technik zwischen der starren Leiterplatte
und diesem Steckverbinder eine flexible Leiterplatte vorgesehen.
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In
dieser Art von Steckverbindern ist das Vorhandensein einer flexiblen
Leiterplatte unerlässlich. Diese
bewirkt, dass Vibrationen oder jegliche andere Art von Belastungen,
denen das Steckverbindersystem ausgesetzt ist, nicht vom Steckverbinder
auf die Karte und umgekehrt übertragen
werden. Die flexible Leiterplatte nimmt nämlich diese Vibrationen auf.
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Im
Stand der Technik wird jedoch, um eine derartige flexible Leiterplatte
zwischen den Steckverbinder und die starre Leiterplatte zu schalten,
ein erster Steckverbinder auf einem ersten Ende der flexiblen Leiterplatte
eingesetzt, um somit eine Verbindung mit einem entsprechenden, auf
der starren Leiterplatte angeordneten Steckverbinder zu gewährleisten. Andererseits
wird auf der gleichen flexiblen Leiterplatte ein zweiter Steckverbinder
vorgesehen, um eine zweite Verbindung mit dem ursprünglichen Steckverbinder
zu gewährleisten.
Somit verwendet die flexible Verbindung zwischen einem ursprünglichen
Steckverbinder und einer starren Leiterplatte zwei zwischengeschaltete
Steckverbinder, die auf einer flexiblen Leiterplatte angebracht
sind. Zudem müssen
diese zwischengeschalteten Steckverbinder jeweils mit dem ersten
Steckverbinder bzw. mit der starren Leiterplatte kompatibel sein.
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Es
ist beispielsweise eine Anordnung bekannt, welche einen ursprünglichen
Steckverbinder, beispielsweise des Typs ARINC 600, aufweist, wobei dieser über einen
ersten zwischengeschalteten Steckverbinder mit einer flexiblen Leiterplatte
verbunden ist. Dieser erste zwischengeschaltete Steckverbinder ist
beispielsweise ein Verbinder des Typs PGA (Pin Grid Array). Er entspricht
dann einer Platine mit einem bestimmten, senkrecht zu einer Ebene, die
als Träger
für die
gesamten Kontakte dient, vorgesehenen Stiftraster. Auf einer ersten
Seite dieser Ebene sind die Kontakte mit dem ursprünglichen Steckverbinder
verbunden, während
sie auf der zweiten Seite dieser Ebene mit der flexiblen Leiterplatte verbunden
sind. Um die Verbindung zwischen dem ursprünglichen Steckverbinder und
der starren Leiterplatte herzustellen, wird die flexible Leiterplatte dann,
im Bereich eines zweiten Abschnitts mit einem zweiten zwischengeschalteten
Steckverbinder verbunden. Dieser Steckverbinder wiederum ist auf
der starren Leiterplatte angebracht. In diesem Fall gibt es vier
Verbindungsebenen.
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Eine
derartige Lösung
ist problematisch, auch wenn sie eine flexible Leiterplatte aufweist.
Aufgrund der verwendeten Elemente ist die Schaltung dieses Steckverbindersystems
aufwendig und kostspielig. Um den Steckverbinder mit der starren
Leiterplatte zu verbinden, sind zwei zwischengeschaltete Steckverbinder
und eine flexible Leiterplatte vorgesehen. Eine derartige Anordnung
ist schwer instand zu halten. Die geringste Wartungsarbeit erfordert
nämlich
das vollständige
Abmontieren jedes einzelnen zwischengeschalteten Steckverbinders
und der flexiblen Leiterplatte. Außerdem sind die zwischengeschalteten
Steckverbinder vorzugsweise gelötet
und starr. Insbesondere sind sie unlösbar auf der flexiblen Leiterplatte
angeordnet. Somit werden sie bei einer Wartungsarbeit unweigerlich
beschädigt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, das vorgenannte Problem mit einem modularen
Steckverbindersystem zu lösen,
welches zur Herstellung der Verbindung zwischen einem ursprünglichen
Steckverbinder und einer starren Leiterplatte weniger zwischengeschaltete
Elemente aufweist. Zudem wird beim erfindungsgemäßen Steckverbindersystem die Wartung
erleichtert. Da jedes Element lösbar
montiert ist, wird auch keines der Elemente dieses Steckverbindersystems
beim Abmontieren beschädigt.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
einen Steckverbinder und eine starre Leiterplatte gelöst. Der
Steckverbinder ist über
eine flexible Leiterplatte und einem einzigen, auf der starren Leiterplatte angeordneten
zwischengeschalteten Steckverbinder mit der starren Leiterplatte
verbunden. Hier sind also nur drei Verbindungsebenen vorgesehen.
Auf einem ersten Abschnitt der flexiblen Leiterplatte weist er nämlich Kontakte
auf, die mit Kontakten des entsprechenden, auf der starren Leiterplatte
montierten Steckverbinders verbunden werden können. Die flexible Leiterplatte
weist einen zweiten Abschnitt auf, der direkt mit dem Steckverbinder
verbindbar ist. Dies stellt die zweite Verbindungsebene zwischen der
Platte und diesem Steckverbinder dar. Die dritte und letzte Verbindungsebene
wird nämlich
zwischen dem zwischengeschalteten Steckverbinder und der starren
Leiterplatte gebildet.
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Die
Erfindung weist den Vorteil auf, dass weniger Verbindungsebenen
zwischen dem Steckverbinder und der starren Leiterplatte vorgesehen
sind. Ein Hauptproblem eines derartigen Steckverbindersystems ist
dessen Wartung. Diese Art von Steckverbindersystemen ist sehr rauen
Klima- und Umweltbedingungen
(Vibrationen, Stößen) ausgesetzt,
die immer wieder Anlass für
Betriebsstörungen
geben. Außerdem
sind in einem Flugzeug die klimatischen Bedingungen sehr unstabil.
So kann die Temperatur vor dem Start, wenn das Flugzeug steht, über +60 °C betragen.
Während
des Flugs sinkt die Temperatur bis auf einen Wert von etwa –50 °C. Beim Landen
kann die Temperatur beispielsweise +40 °C betragen. Aufgrund dieser
erheblichen Temperaturschwankungen sind die Elemente des modularen
Steckverbindersystems erschwerten Betriebsbedingungen ausgesetzt,
so dass die Gefahr von Betriebsstörungen besteht. Ein wichtiger
Vorteil der Erfindung besteht demnach darin, die Wartungsarbeiten
durch eine geringere Anzahl an Zwischenschaltungen zwischen den
Elementen des Steckverbindersystems zu erleichtern.
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Die
Erfindung betrifft ein modulares Steckverbindersystem mit einem
ersten auf einer starren Leiterplatte montierten Steckverbinder
und einem zweiten Steckverbinder, der über eine flexible Leiterplatte
mit dem ersten Steckverbinder verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die flexible Leiterplatte einen ersten Abschnitt, welcher mit
Kontakten versehen ist, die mit auf der starren Leiterplatte angebrachten
Kontakten in Eingriff bringbar sind, und einen zweiten Abschnitt,
welcher mit Öffnungen
versehen ist, die mit Anschlussbeinen des zweiten Steckverbinders
zusammenwirken, aufweist.
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Die
Erfindung wird in der nun folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Figuren
näher erläutert. Letztere
haben nur beispielhaften Charakter und schränken den Schutzumfang der Erfindung in
keiner Weise ein. Es zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäßes modulares Steckverbindersystem
in einer explosionsartigen Darstellung von oben;
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2 eine
erste Ausführungsform
eines ersten Abschnitts einer flexiblen Leiterplatte eines erfindungsgemäßen Steckverbindersystems
im Schnitt;
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3 eine
starre Leiterplatte eines erfindungsgemäßen Steckverbindersystems im
Schnitt;
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4 eine
zweite Ausführungsform
des ersten Abschnitts der erfindungsgemäßen flexiblen Leiterplatte
im Schnitt;
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5 eine
dritte Ausführungsform
des ersten Abschnitts der erfindungsgemäßen flexiblen Leiterplatte
im Schnitt;
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6 ein
modulares Steckverbindersystem mit zwei Leiterplatten in einer Seitenansicht;
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7 das
Steckverbindersystem aus 6 im Schnitt.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes modulares
Steckverbindersystem. Das System weist eine starre Leiterplatte 1 auf,
auf der ein erster Steckverbinder 2 montiert ist. Dieser
erste Steckverbinder 2 ist ein zwischengeschalteter Steckverbinder.
Er ist mit einer flexiblen Leiterplatte 3 verbunden. Die
flexible Leiterplatte 3 wiederum ist mit einem zweiten
Steckverbinder 4 verbunden. Die starre Leiterplatte 1 ist hierdurch
mit dem zweiten Steckverbinder 4 verbunden.
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Die
starre Leiterplatte 1 ist zum Einbau in einen Rechner,
beispielsweise auf dem Gebiet der Avionik in einer Flugzeugausrüstung, vorgesehen.
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Der
erste Steckverbinder 2 ist beispielsweise ein Standard-Steckverbinder mit
einer Breite von zwei mm. Er weist mindestens einen Kontakt 5 auf, der
mit den jeweiligen entsprechenden Kontakten auf der starren Leiterplatte 1 verbunden
ist. In einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Steckverbinder 2 einhundertfünfzig Kontakte auf, welche
auf herkömmliche
Art innerhalb eines Hohlraums verteilt angeordnet sind. Diese Kontakte
sind beispielsweise gleichmäßig über mehrere
Reihen und Spalten verteilt. Die verschiedenen Kontakte 5 sind
jeweils mit Leiterbahnen 6 der flexiblen Leiterplatte 3 verbunden.
So entsteht eine Verbindung zwischen den Kontakten der starren Leiterplatte 1 und
der flexiblen Leiterplatte 3. Die flexible Leiterplatte 3 ist
beispielsweise eine mehrlagige Schaltung.
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Die
Leiterbahnen 6 der flexiblen Leiterplatte 3 sind
direkt mit dem zweiten Steckverbinder 4 verbunden. Dieser
zweite Steckverbinder 4 weist eine Hinterseite 7,
in deren Bereich die Leiterbahnen 6 angeschlossen sind,
und eine Vorderseite 8 auf. Die Vorderseite 8 weist
einen starren Metallträger 9 auf. Der
Träger 9 umrahmt
(nicht dargestellte) Kontakte dieses zweiten Steckverbinders 4.
Der zweite Steckverbinder 4 ist zur Aufnahme eines entsprechenden Steckverbinders
im Bereich dieser Vorderseite 8 vorgesehen. Vorzugsweise
sind die Kontakte des zweiten Steckverbinders 4 in einem
Gehäuse 10 hinter der
Vorderseite 8 und der starren Platte 9 geschützt untergebracht.
Dadurch ermöglicht
der zweite Steckverbinder 4 das Herstellen einer Verbindung
zwischen den Leiterbahnen 6 der flexiblen Leiterplatte 3 und
den Kontakten dieses zweiten Steckverbinders 4.
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Dadurch
entsteht eine Verbindung zwischen der starren Leiterplatte 1 und
diesem zweiten Steckverbinder 4.
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Die
flexible Leiterplatte 3 weist einen ersten Abschnitt 11 auf,
in dessen Bereich die Kontakte 5 vorgesehen sind. Dieser
erste Abschnitt 11 verläuft vorzugsweise
parallel zu einer durch die starre Leiterplatte 1 gebildeten
Ebene 12. Darüber
hinaus weist diese flexible Leiterplatte einen zweiten Abschnitt, der
vorzugsweise im rechten Winkel zu dieser Ebene 12 steht,
auf. Dieser zweite Abschnitt verläuft parallel zur Hinterseite 7 des
zweiten Steckverbinders 4.
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Außerdem steht
die vordere Anschlussseite 8 vorzugsweise ebenfalls im
rechten Winkel zur Ebene 12. Der Träger 9 ist vorzugsweise
im Bereich einer Öffnung
eines Gehäuses
montiert, in welchem die starre Leiterplatte 1 angeordnet
ist. Die Vorderseite 8 dient dann als Schnittstelle zwischen
dem Gehäuseäußeren und
der starren Leiterplatte 1. Wird also das Gehäuse aufgrund
seiner Lage in einem Flugzeug umweltbedingten Vibrationen ausgesetzt,
so werden diese dank der flexiblen Leiterplatte nicht direkt auf die
starre Leiterplatte übertragen.
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In 2 ist
eine erste Ausführungsform
des ersten Abschnitts 11 dargestellt. Der erste Abschnitt 11 ist
mit der flexiblen Leiterplatte 3 verbunden. Er weist insbesondere
Kontakte 5 auf, die derart ausgebildet sind, dass diese
Kontakte 5 Stifte 13 aufweisen, welche durch den
Abschnitt 11 hindurchragen und ein erstes Ende 14 aufweisen, über das
sie mit entsprechenden Kontakten verbunden werden. Der Kontakt 13 weist
auf einer zweiten Seite des ersten Abschnitts 11 ein zweites
Ende 15 auf, über
das er durch diesen ersten Abschnitt 11 gehalten wird.
Die ersten Enden 14 dieses Kontakts 5 sind beispielsweise
in einem halboffenen Gehäuse 16 geschützt untergebracht.
Dieses Gehäuse 16 dient
einem 3 dargestellten entsprechenden Gehäuse 17 als
Führungsschiene,
wobei dieses entsprechende Gehäuse den
entsprechenden Kontakten 18 der starren Leiterplatte 1 Schutz
bietet.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind die beiden Enden 15 lang, flach und gebogen und gegebenenfalls
auf der zweiten Seite des ersten Abschnitts 11 gelötet.
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In
einer 4 dargestellten Variante sind diese beiden Enden 15 beispielsweise
Einpressstifte, die in den ersten Abschnitt 11 eingesetzt
werden. In dieser Variante weisen dann die beiden Enden 15 im Bereich
der Öffnungen
des ersten Abschnitts 11, in die sie jeweils eingesetzt
werden, eine ausgewölbte Form 19 auf
(Pressfit-Anschlüsse
zum Einpressen) auf. Diese ausgewölbte Form 19 des Stifts
wird in dem ersten Abschnitt 11 festgehalten, denn sie
weist einen Außendurchmesser
auf, der leicht größer ist als
der Innendurchmesser der Bohrung, in die sie eingesetzt wird.
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In
einer zweiten, in 5 gezeigten Variante ragen das
erste Ende 14 und die beiden zweiten Enden 15 eines
jeden Kontakts 13 ausreichend zu beiden Seiten des ersten
Abschnitts 11 hervor, so dass sie mit jeweils auf jeder
Seite vorgesehenen entsprechenden Kontakten eine Verbindung eingehen
können.
In diesem Fall weist jeder Kontakt 13 im Bereich einer
jeden Bohrung des ersten Abschnitts 11 eine ausgewölbte Form
wie bei 19 auf. Die ausgewölbte Form 19 wird
in diesen ersten Abschnitt 11 eingesetzt und dort festgehalten.
Außerdem
können
in dieser zweiten Ausführungsform
zum Schutz jedes der Enden 14 bzw. 15 zwei Führungsgehäuse wie 16 zu
beiden Seiten dieses ersten Abschnitts 11 angeordnet werden.
Mit einem wie in dieser zweiten Ausführungsform beschrieben ausgebildeten
ersten Abschnitt kann beispielsweise das zweite Gehäuse 4 mit
zwei starren Leiterplatten 1 und 11, wie in 6 dargestellt,
verbunden werden. In diesem Falle ist der erste Abschnitt 11 zwischen
diesen beiden starren Leiterplatten 1 und 100 angeordnet.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
weist der erste, 7 dargestellte Abschnitt 11 Buchsen 20 auf.
Diese Buchsen 20 sollen die auf der starren Leiterplatte 1 vorgesehenen
und festgehaltenen Stifte 21 aufnehmen.
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Die
zweiten Steckverbinder A und B können jedoch
zumindest teilweise unabhängig
voneinander repariert werden, sofern die flexible Leiterplatte einen Schlitz
aufweist. Dieser Schlitz ist zwischen den Steckverbindern A und
B eingebracht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die starre Leiterplatte 1 mit drei Steckverbindern
wie 4 verbindbar. In diesem Fall sind beispielsweise ein erster
Steckverbinder A, ein zweiter Steckverbinder B und ein dritter Steckverbinder
C vorgesehen. Die Steckverbinder A und B sind beispielsweise mit
derselben flexiblen Leiterplatte wie 3 verbunden, so dass sie
vollständig
mit zwei zwischengeschalteten, dicht nebeneinander liegenden Steckverbindern
wie 2 der starren Leiterplatte 1 verbunden sind.
Parallel hierzu ist der dritte Steckverbinder C über eine unabhängige zweite
flexible Leiterplatte mit einem dritten zwischengeschalteten Steckverbinder
wie 2 auf derselben starren Leiterplatte 1 verbunden.
In diesem Fall kann die Wartung differenziert erfolgen, indem eine dem
Steckverbinder C und eine weitere den Steckverbindern A und B gilt.
In diesem Beispiel weisen die Steckverbindung A bzw. B jeweils 150
Anschlusspunkte auf, während
der Steckverbinder C 100 Anschlusspunkte aufweist.
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Der
zweite Steckverbinder 4 ist über einen zweiten Abschnitt 22 mit
der flexiblen Leiterplatte 3 verbunden. In 6 weist
der zweite Abschnitt 22 vorzugsweise (nicht dargestellte) Öffnungen
auf, durch die im Bereich der Hinterseite 7 dieses zweiten Steckverbinders 4 vorgesehene
Anschlussbeine 23 hindurchragen. So ergibt sich eine unmittelbare
Verbindung der flexiblen Leiterplatte 3 mit dem zweiten Steckverbinder 4.
In einer besonderen Ausführungsform
sind die Anschlussbeine 23 vorzugsweise Einpressstifte,
die in die Öffnungen
des zweiten Abschnitts 22 eingepresst sind. Somit wird
die flexible Leiterplatte 3 sicher auf dem zweiten Steckverbinder festgehalten.