EP3695467A1 - Leiterkartensteckverbinder mit einem schirmelement - Google Patents

Leiterkartensteckverbinder mit einem schirmelement

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EP3695467A1
EP3695467A1 EP18780021.4A EP18780021A EP3695467A1 EP 3695467 A1 EP3695467 A1 EP 3695467A1 EP 18780021 A EP18780021 A EP 18780021A EP 3695467 A1 EP3695467 A1 EP 3695467A1
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EP
European Patent Office
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circuit board
printed circuit
shield
insulating body
cross
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EP18780021.4A
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Kathrin Eisfeld
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Harting Electronics GmbH and Co KG
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Harting Electronics GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP3695467B1 publication Critical patent/EP3695467B1/de
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    • H01R43/205—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for assembling or disassembling contact members with insulating base, case or sleeve with a panel or printed circuit board

Definitions

  • the invention is based on a printed circuit board connector with a shielding element according to the preamble of independent claim 1.
  • the invention is based on a method for mounting the aforementioned printed circuit board connector according to the preamble of the independent method claim 9.
  • Such shielding elements are needed to electrically connect a metallic housing and a shield cross of the printed circuit board connector with each other.
  • the document DE 10 2010 051 954 B3 shows a circular connector, which is provided on the connection side for contacting on a printed circuit board. For transmitting a plurality of independent, differential signals electrical contacts are arranged in pairs in the connector.
  • an electrically conductive and electrically connected to at least one ground terminal of the circuit board screen cross is provided.
  • the insulating round body approximately centrally has a circumferential groove in its length, into which an annular, electrically conductive coil spring is inserted. This can contact electrically through two opposing longitudinal slots of the round body on the one hand the screen cross on the Rastanformept. On the other hand, the coil spring can contact the surrounding and electrically shielding the connector housing.
  • the connector housing can be installed in the form of a front panel insert in an electrically conductive device housing and plug-in connected to a mating connector supplied from the outside.
  • Connector housing causes relatively high assembly forces. Furthermore, the conductance of the coil spring is not optimal due to the relatively small electrical contact area with respect to the connector housing and the shield cross. Also, the structural
  • the spring ring has a suitable contour, on the one hand, the shield cross and, on the other hand, a connector housing, in which the insulating body is inserted to electrically contact and thereby electrically conductively connect.
  • Plugging the connector housing is not optimally implemented, because the spring ring also gets into a certain imbalance and possibly tilted, instead of dodging only inwardly as desired, to make electrical contact with the screen cross. Also, its effective contact surface with respect to both the housing and against the screen cross to the
  • the object of the invention is therefore to provide an easily mountable and electrically highly conductive shield connection between the electrically conductive connector housing and the shield cross, which is also possible to produce as inexpensively.
  • a printed circuit board connector has at least the following:
  • Plug-in area which is divided by a plurality of slots extending in the direction of insertion into four segments, each of the segments has at least one through hole for inserting each of an electrical socket contact, wherein the insulating body to the mating region then also has a substantially cylindrical terminal portion, wherein the
  • Terminal area has a larger diameter than the plug-in area, whereby between the plug-in area and the
  • Terminal area is formed a circumferential step
  • Socket contacts extending through the terminal portion of the insulator to electrically contact terminals of the circuit board
  • Shield element is at least partially formed of an electrically conductive material
  • the shield member having a closed ring facing both inwardly and outwardly
  • the shielding element is arranged with its ring on the peripheral step of the insulating body, engages with its inwardly directed tabs in the slots, on the one hand to electrically contact the screen cross, and protrudes with its outwardly facing tabs over the connection area and / or to the On the other hand, the connecting portion is bent around to electrically contact the connector housing.
  • Connector housing with the shield cross in this way over a large area and thus electrically conductive connects with a particularly good electrical conductance.
  • This arrangement also has the advantage that it is easy to install.
  • the shield element can not tilt during assembly.
  • the housing can be attached to the connector with only little force.
  • Shield connection has a very good electrical connection with both the connector housing and the shield cross
  • the shield element has only a small ohmic contact resistance in both directions. because the tabs due to their shape and elasticity on the one hand over a large area of the screen cross and on the other hand over a large area of the
  • the shield element has at least two, preferably at least three and in particular four inwardly facing resilient tabs for making electrical contact with the shield cross. This is due to the given shape of the shield cross and the insulating very useful. On the other hand, such a multiple ground connection is particularly advantageous for high-frequency applications.
  • the screen element may comprise two or three, or at least four, i. four, five, six, seven, eight or even more than eight outwardly facing resilient tabs for contacting the connector housing own.
  • the screen element has four outwardly facing tabs.
  • the high number of outwardly facing tabs e.g. preferably four, is also advantageous for the derivation of high-frequency interference signals.
  • This derivation of high-frequency interference signals is particularly effective when the inwardly facing tabs and / or the outwardly facing tabs are each arranged at equidistant intervals on the ring.
  • the shielding element is formed from a lying in the plane of the ring plate, preferably punched out of it.
  • the shield element may be a stamped and bent part.
  • the sheet is advantageously electrically conductive.
  • the sheet has in particular spring elastic properties.
  • Such a printed circuit board connector can be manufactured as follows:
  • Circuit board and electrically conductive connection of the shield cross with at least one ground connection of the circuit board and
  • This assembly process is particularly easy to perform.
  • the connector housing can be stuck with little force on the insulator. This is in practice e.g. in the device construction of considerable importance. After all, it often happens that a printed circuit board with multiple connectors in one
  • Device housing is installed.
  • a whole series of insulators e.g. be mounted on one edge of a printed circuit board and be introduced with this circuit board together in connector housing, which are already installed in a front side of a device housing.
  • an entire array of assembled insulators may also be distributed over the surface of the circuit board to be inserted together into the associated connector housings, e.g. are arranged in an upper side of the device housing. In doing so, the corresponding mounting forces add up, so that the printed circuit board is stored at a larger number of e.g. at least two, three, four, five, six, seven or even eight or more connectors, e.g. nine, ten, eleven, twelve, thirteen, fourteen, fifteen or at least sixteen connectors, in this insertion process with
  • a well-conducting ground connection of the printed circuit board can of course also take place if the device housing, for example via a
  • Ground contact e.g. a grounding screw, external, e.g. over his
  • Figure 1 b an insulating body with the open spring ring.
  • Fig. 1 c a housing wall with connector housings and a
  • FIG. 2b shows an insulating body with the shielding element
  • Fig. 3a, b shows an unmounted connector in a side view and in a 3D representation
  • Connector housing in a side view and in a
  • FIG. 5b assembled with the housing wall printed circuit board.
  • the figures contain partially simplified, schematic representations. In part, for the same, but possibly not identical
  • Fig. 1 a shows a state of the art corresponding open spring ring 7. Here its contour as a meandering open ring is clearly visible.
  • FIG. 1b shows an insulating body 2 ' in a first embodiment, in which the insulating body 2 ' has a largely circumferential, unspecified, groove.
  • the spring ring 7 is arranged in this groove. Due to its meander shape of the spring ring 7 projects in sections over the Isolierköper 2 ' addition and engages in sections in the
  • the open spring ring 7 can deform elastically under the action of the connector housing 4, so as to be pressed with increased pressure inwardly against the screen cross 31.
  • FIG. 1 c shows a printed circuit board 5 with a multiplicity of insulating bodies 2 ' mounted thereon and equipped with the shielding cross 31 and female contacts, not shown here, which are provided for this purpose
  • the said connector housing 4 are suitably mounted on a separate housing wall 6 of a device housing shown.
  • the connector housing 4 are each made of an electrically conductive material and are electrically conductive with the also electrically conductive device housing / the electrically conductive housing wall 6 connected. Due to the electrical contact arising during mating over the spring ring 7 and the shield cross 31 to the
  • Ground connections of the printed circuit board 5 is thus also ensured an electrically conductive connection between the printed circuit board 5 and the device housing. At the same time there is a certain clearance between the printed circuit board 5 and the housing wall 6 for tolerance compensation.
  • FIG. 2 a shows a spring element 1 according to the invention. It comprises a ring 1 3, are integrally formed on the four inwardly facing tabs 1 1 and four outwardly facing tabs.
  • the screen element 1 is designed as a stamped and bent part, i. for example, it may be formed from an electrically conductive, resilient sheet, e.g. punched out, which lies in the ring plane.
  • FIG. 2b shows an associated insulating body 2 which is connected to the
  • the Isolierköper 2 has on the connection side a substantially cylindrical connection portion 202. Opposite it has a likewise substantially cylindrical plug-in portion 201, whose diameter is smaller than the diameter of
  • Stage 203 which is not designated in this illustration for reasons of clarity.
  • the connecting region 202 is divided by two cross-shaped slots 21 into four uniform segments 22, each having two through holes 23 for receiving a female contact pair per segment 22, wherein the through holes 23 extend through the entire Isoliergroper 2.
  • the shielding cross 31 is mounted on the connection side of the printed circuit board 5 and is electrically conductively connected to at least one ground terminal of the printed circuit board 5.
  • the screen cross 31 passes through the
  • Terminal portion 202 passes into the plug-in portion 201 of
  • the Isolierköper 2 also has on the connection side two opposing, unspecified slot-like openings, one of which is visible in the drawing and through which a connection-side region of the shield cross 31 is easy to see.
  • the shielding element 1 is placed over the plug-in region 201 on the insulating body 2, so that the ring 13 of the shielding element 1 is arranged on the step 203 of the insulating body 2.
  • the ring 13 has an outer diameter which is smaller than the diameter of the
  • Terminal portion 202 Terminal portion 202 and an inner diameter which is greater than the diameter of the plug-in portion 201.
  • the inwardly facing tabs 1 1 of the shielding element 1 engage in the cross-shaped slots 21 of the insulating body 2 and thus contact the screen cross 31st
  • Umbrella elements protrude beyond the connection area 202 of the
  • Figs. 3a and 3b show the not yet mounted connector in a side view and in a 3D representation.
  • the connector has said connector housing 4, the shield member 1, the Isolierköper 2 and a combined shield cross / contact assembly 3rd
  • the plug-in region 201, the connection region 202, and the step 203 of the insulating body 2 are provided with reference numerals. Furthermore, a positioning pin 25 at the end of
  • Terminal area 202 denotes. This serves to position the insulating body 2 on the printed circuit board. 5
  • the combined shield cross / contact assembly 3 comprises the
  • Shield cross 31 an attached thereto contact carrier 32 and eight held it socket contacts 33, of which only four are visible in the drawing, because the other of the visible
  • Socket contacts 33 are optically hidden. Out
  • FIGS. 4a and 4b show the largely assembled connector with the separate connector housing 4 in a side view and in a 3D representation.
  • the combined shield cross / contact arrangement 3 is introduced into the insulating body 2.
  • Connector housing 4 is above the plug-in portion 201 of the
  • the shielding element 1 is inserted on the Isoliergroper 2 on the plug side.
  • its inwardly facing tabs 1 1 engage in the slots 21 of the insulator 2 a.
  • the outwardly facing tabs 12 project beyond the connection region 202 of the insulating body 2.
  • the ring 13 is arranged on the step 203.
  • Tabs 12 due to their elastic properties to be able to bend when plugging the connector housing 4 to the connection portion 202 of the insulator 2 around and so on the one hand to reduce the effort required to the other and a particularly large common electrically conductive
  • the inwardly facing tabs 1 1 of the shielding element 1 also contact the shielding cross 31 with a relatively large electrically conductive contact surface and adhere to it.
  • FIG. 5 a shows a representation comparable to FIG. 1 c, wherein the printed circuit board 5 is provided here with insulating bodies 2 which comprise shielding elements 1 according to the invention.
  • circuit board 5 now with a significantly reduced effort and a significantly improved conductivity of the common ground connection attach the housing wall 6, wherein the insulating body 2 in the

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit der Masseverbindung zwischen einem Steckverbindergehäuse (4) / Gerätegehäuse einerseits und einem Schirmkreuz (31) des dazugehörigen Isolierkörpers (2)/ einer Leiterkarte (5) andererseits wird vorgeschlagen, ein ringförmiges Schirmelement (1) mit nach innen und nach außen weisenden Laschen (11, 12) auf dem Isolierköper (2) eines Leiterkartensteckverbinders anzuordnen. Das Schirmelement (1) kann als Stanzbiegeteil ausgeführt und aus einem federelastischen Blech gebildet sein. Durch die Erfindung verringert sich zudem der Kraftaufwand, der zum Aufstecken des Steckverbindergehäuses (4) notwendig ist, erheblich. Dies ist insbesondere beim Bau elektrischer Geräte von erheblicher Bedeutung, weil dort Leiterkarten (5) eine Vielzahl bestückter Isolierköper (2) aufweisen, die gleichzeitig in die Steckverbindergehäuse (4) einer Gehäusewand (6) des Gerätegehäuses eingeführt werden.

Description

Leiterkartensteckverbinder mit einem Schirmelement Beschreibung
Die Erfindung geht aus von einem Leiterkartensteckverbinder mit einem Schirmelement nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1 .
Weiterhin geht die Erfindung aus von einem Verfahren zur Montage des vorgenannten Leiterkartensteckverbinders nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Verfahrensanspruchs 9.
Derartige Schirmelemente werden benötigt, um ein metallisches Gehäuse und ein Schirmkreuz des Leiterkartensteckverbinders, elektrisch leitend mit einander zu verbinden.
Stand der Technik
Die Druckschrift DE 10 2010 051 954 B3 zeigt einen Rundsteckverbinder, der anschlussseitig zur Kontaktierung auf einer Leiterplatte vorgesehen ist. Zur Übertragung mehrerer unabhängiger, differenzieller Signale sind elektrische Kontakte paarweise in dem Steckverbinder angeordnet.
Zur Dämpfung des Übersprechens zwischen den Signalpaaren ist ein elektrisch leitendes und mit mindestens einem Masseanschluss der Leiterplatte elektrisch leitend verbundenes Schirmkreuz vorgesehen.
Dieses ist von einem ebenfalls kreuzförmigen Kontaktträger umgeben, in dessen schräg ausgebildeten Innenkanten Aufnahmerillen zum Halten der elektrischen Kontakte vorhanden sind. Über diese kreuzförmige
Anordnung wird der elektrisch nichtleitende Rundkörper geschoben, der letztlich wiederum von einem elektrisch leitenden Steckverbindergehäuse umgeben ist.
Weiterhin wird offenbart, dass der isolierende Rundkörper etwa mittig zu seiner Länge eine umlaufende Nut aufweist, in die eine ringförmige, elektrisch leitende Spiralfeder eingefügt ist. Diese kann durch zwei einander gegenüberliegende Längsschlitze des Rundkörpers einerseits das Schirmkreuz an dessen Rastanformungen elektrisch kontaktieren. Andererseits kann die Spiralfeder das den Rundkörper umgebende und elektrisch abschirmende Steckverbindergehäuse kontaktieren. Das Steckverbindergehäuse ist in Form eines Frontplatteneinsatzes in ein elektrisch leitendes Gerätegehäuse einbaubar und mit einem von außen zugeführten Gegenstecker steckseitig verbindbar.
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass die Schirmanbindung über die besagte Spiralfeder beim Aufstecken des elektrisch leitenden
Steckverbindergehäuses relativ hohe Montagekräfte verursacht. Weiterhin ist das Leitverhalten der Spiralfeder aufgrund der relativ kleinen elektrischen Kontaktfläche gegenüber dem Steckverbindergehäuse und dem Schirmkreuz nicht optimal. Auch kann sich die bauliche
Notwendigkeit der umlaufenden Ringnut nachteilig auf die Stabilität und den für andere konstruktive Einzelheiten zur Verfügung stehenden Platz am Rundkörper auswirken.
Zur Verbesserung schlägt die Druckschrift DE 10 2012 105 256 A1 die Verwendung eines offenen Federrings vor. Der Federring besitzt eine geeignete Kontur, um einerseits das Schirmkreuz und andererseits ein Steckverbindergehäuse, in welches der Isolierkörper gesteckt wird, elektrisch zu kontaktieren und dadurch elektrisch leitend zu verbinden.
Die Verwendung eines solchen Federrings hat jedoch den Nachteil, dass auch dafür am Rundkörper eine Nut benötigt wird. Diese kann etwas schmaler ausgeführt sein als bei der vorgenannten Spiralfederausführung und muss nicht vollständig um den Isolierkörper umlaufen. Es hat sich weiterhin gezeigt, dass auch bei dieser Ausführung die Kraft beim
Aufstecken des Steckverbindergehäuses nicht optimal umgesetzt wird, weil der Federring dabei auch in eine gewisse Schieflage gerät und möglicherweise verkantet, statt, wie gewünscht, ausschließlich nach innen auszuweichen, um den elektrischen Kontakt mit dem Schirmkreuz herzustellen. Auch ist seine effektive Kontaktfläche sowohl gegenüber dem Gehäuse als auch gegenüber dem Schirmkreuz an den
entsprechenden Berührungspunkten eher gering, was sich negativ auf den elektrischen Leitwert dieser Schirmanbindung auswirkt.
Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung den folgenden Stand der Technik recherchiert: US 5,029,908 A, US 4,938,714 A und US 2006/0125235 A1 .
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine leicht montierbare und elektrisch gut leitfähige Schirmanbindung zwischen dem elektrisch leitfähigen Steckverbindergehäuse und dem Schirmkreuz anzugeben, welche zudem möglichst kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Ein Leiterkartensteckverbinder weist zumindest folgendes auf:
Einen Isolierkörper mit einem im wesentlichen zylindrischen
Steckbereich, welcher durch mehrere in Steckrichtung verlaufende Schlitze in vier Segmente unterteilt ist, wobei jedes der Segmente mindestens eine Durchgangsöffnung zum Einfügen je eines elektrischen Buchsenkontaktes besitzt, wobei der Isolierkörper an den Steckbereich anschließend einen ebenfalls im wesentlichen zylindrischen Anschlussbereich aufweist, wobei der
Anschlussbereich einen größeren Durchmesser besitzt als der Steckbereich, wodurch zwischen dem Steckbereich und dem
Anschlussbereich eine umlaufende Stufe gebildet ist;
mehrere in den Durchgangsöffnungen angeordnete Buchsenkontakte, die durch den Anschlussbereich des Isolierkörpers verlaufen, um mit Anschlüssen der Leiterkarte elektrisch zu kontaktieren,
ein in dem Isolierkörper aufgenommenes Schirmkreuz,
ein elektrisch leitfähiges Steckverbindergehäuse, sowie
das besagte Schirmelement zur Kontaktierung des
Steckverbindergehäuses mit dem Schirmkreuz, wobei das
Schirmelement zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist,
wobei das Schirmelement einen geschlossenen Ring aufweist, an den sowohl nach innen als auch nach außen weisende
federelastische Laschen angeformt sind,
wobei das Schirmelement mit seinem Ring auf der umlaufenden Stufe des Isolierkörpers angeordnet ist, mit seinen nach innen weisenden Laschen in die Schlitze hineingreift, um einerseits das Schirmkreuz elektrisch zu kontaktieren, und mit seinen nach außen weisenden Laschen über den Anschlussbereich hinausragt und/oder um den Anschlussbereich herumgebogen ist, um andererseits das Steckverbindergehäuse elektrisch zu kontaktieren.
Letzteres ist besonders vorteilhaft, weil das Schirmelement das
Steckverbindergehäuse mit dem Schirmkreuz auf diese Weise großflächig und dadurch mit einem besonders guten elektrischen Leitwert elektrisch leitend verbindet.
Diese Anordnung hat zudem den Vorteil, dass sie leicht montierbar ist. Das Schirmelement kann bei der Montage nicht verkanten. Das Gehäuse ist mit nur geringer Kraft auf den Steckverbinder aufsteckbar. Die
Schirmanbindung besitzt sowohl gegenüber dem Steckverbindergehäuse als auch gegenüber dem Schirmkreuz ein sehr gutes elektrisches
Leitverhalten. Das Schirmelement hat also, mit anderen Worten gesagt, in beiden Richtungen einen nur geringen ohmschen Übergangswiderstand, weil die Laschen aufgrund ihrer Form und Elastizität einerseits großflächig an das Schirmkreuz und andererseits großflächig an das
Steckverbindergehäuse angreifen und sich elastisch daran anfügen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung besitzt das Schirmelement mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei und insbesondere vier nach innen weisende federelastische Laschen zur elektrischen Kontaktierung des Schirmkreuzes. Dies ist zum einen aufgrund der vorgegebenen Form des Schirmkreuzes und des Isolierkörpers sehr zweckmäßig. Zum anderen ist eine solche mehrfache Masseanbindung für Hochfrequenzanwendungen besonders vorteilhaft.
In weiteren bevorzugten Ausgestaltungen kann das Schirmelement zwei oder drei oder auch mindestens vier, d.h. vier, fünf, sechs, sieben, acht oder sogar noch mehr als acht nach außen weisende federelastische Laschen zur Kontaktierung des Steckverbindergehäuses besitzen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt das Schirmelement vier nach außen weisende Laschen. Die hohe Zahl der nach außen weisenden Laschen, z.B. bevorzugt vier, ist ebenfalls vorteilhaft für die Ableitung von hochfrequenten Störsignalen.
Diese Ableitung hochfrequenter Störsignale erfolgt besonders effektiv, wenn die nach innen weisenden Laschen und/oder die nach außen weisenden Laschen jeweils in äquidistanten Abständen am Ring angeordnet sind.
Auch wirkt es sich besonders vorteilhaft auf die Leitfähigkeit, insbesondere zur besagten Ableitung elektrischer Signale hoher Frequenzen, aus, wenn das gesamte Schirmelement aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Schirmelement aus einem in der Ringebene liegenden Blech gebildet, bevorzugt daraus ausgestanzt. Insbesondere kann es sich bei dem Schirmelement um ein Stanzbiegeteil handeln. Das Blech ist vorteilhafterweise elektrisch leitfähig. Das Blech besitzt insbesondere federelastische Eigenschaften.
Ein solcher Leiterkartensteckverbinder kann folgendermaßen hergestellt werden:
Einführen des Schirmkreuzes und der Buchsenkontakte in den Isolierköper und Befestigen des Schirmkreuzes und der
Buchsenkontakte im Isolierkörper;
Befestigen des Isolierköpers mit dem Schirmkreuz auf/an der
Leiterkarte und elektrisch leitendes Verbinden des Schirmkreuzes mit mindestens einem Masseanschluss der Leiterkarte sowie
elektrisches Kontaktieren der in den Isolierkörper eingefügten
Buchsenkontakte an entsprechenden Anschlüssen der Leiterkarte, steckseitiges Aufstecken des Schirmelements auf den Isolierköper und Anordnen des Rings des Schirmelements auf der Stufe zwischen dem Steckbereich und dem Anschlussbereich;
Kontaktieren des Schirmkreuzes mit den nach innen weisenden Laschen des Schirmelements mittels deren Hineingreifens in die Schlitze des Isolierkörpers;
Aufstecken des elektrisch leitenden Steckverbindergehäuses auf den Isolierkörper und Herstellen einer elektrisch leidenden Verbindung zwischen dem Steckverbindergehäuse und dem Schirmkreuz durch ein elektrisches Kontaktieren des Steckverbindergehäuses mit den nach außen weisenden Laschen des Schirmelements. Unter dem Begriff„steckseitiges Aufstecken" ist dabei zu verstehen, dass das Schirmelement über den Steckbereich auf den Isolierkörper gesteckt wird.
Dieses Montageverfahren ist besonders leicht durchzuführen.
Insbesondere lässt sich das Steckverbindergehäuse dabei mit nur geringer Kraft auf den Isolierkörper stecken. Dies ist in der Praxis z.B. in der Gerätebautechnik von erheblicher Bedeutung. Schließlich kommt es oft vor, dass eine Leiterkarte mit mehreren Steckverbindern in ein
Gerätegehäuse eingebaut wird. Insbesondere kann eine ganze Reihe von Isolierkörpern z.B. an einer Kante einer Leiterkarte angebracht sein und mit dieser Leiterkarte gemeinsam in Steckverbindergehäuse eingeführt werden, die bereits in eine Frontseite eines Gerätegehäuses eingebaut sind.
In einer anderen Ausgestaltung kann auch ein ganzer Array bestückter Isolierkörper über die Fläche der Leiterkarte verteilt sein, um gemeinsam in die dazugehörigen Steckverbindergehäuse eingeschoben zu werden, die z.B. in einer Oberseite des Gerätegehäuses angeordnet sind. Dabei summieren sich die entsprechenden Montagekräfte auf, so dass die Leiterkarte bei einer größeren Anzahl von z.B. mindestens zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben oder gar acht oder noch mehr Steckverbindern, z.B. neun, zehn, elf, zwölf, dreizehn, vierzehn, fünfzehn oder mindestens sechzehn Steckverbindern, bei diesem Einschiebevorgang mit
entsprechend hohen Kräften und mechanischen Spannungen belastet ist. Zudem ist der händische Aufwand dadurch relativ groß.
Durch die Minimierung der einzelnen Kräfte, die beim Aufstecken jedes einzelnen Steckverbindergehäuses auf den einzelnen Isolierkörper entstehen, wird somit schließlich auch die gesamte Montagekraft entsprechend reduziert, was eine Vereinfachung der Montage bedeutet. Zudem wird die Leiterkarte im Montagevorgang vor entsprechend hohen mechanischen Spannungen geschützt.
Weiterhin verbessert sich durch die Erhöhung des Leitwerts der
Masseanbindung jedes einzelnen Steckverbindergehäuses auch die Massenanbindung des Gerätegehäuses, mit welchem die einzelnen Steckverbindergehäuse durch ihren Einbau bevorzugt elektrisch leitend verbunden sind. Umgekehrt kann durch die Vielzahl von Steckverbindern selbstverständlich auch eine gut leitende Masseanbindung der Leiterkarte stattfinden, wenn das Gerätegehäuse, beispielsweise über einen
Massekontakt, z.B. eine Erdungsschraube, extern, z.B. über seine
Stromversorgung, geerdet ist.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 a einen dem Stand der Technik entsprechenden offenen
Federring;
Fig. 1 b einen Isolierkörper mit dem offenen Federring;
Fig. 1 c eine Gehäusewand mit Steckverbindergehäusen und eine
Leiterkarte mit darauf montierten Isolierkörpern; Fig. 2a ein Schirmelement;
Fig. 2b einen Isolierkörper mit dem Schirmelement;
Fig. 3a, b einen unmontierten Steckverbinder in einer Seitenansicht und in einer 3D-Darstellung;
Fig. 4a, b den montierten Steckverbinder mit separatem
Steckverbindergehäuse in einer Seitenansicht und in einer
3D-Darstellung;
Fig. 5a die Gehäusewand mit den Steckverbindergehäusen und der
Leiterkarte mit den darauf montierten Isolierkörpern;
Fig. 5b die mit der Gehäusewand zusammengefügte Leiterkarte. Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische
Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
Die Fig. 1 a zeigt einen dem Stand der Technik entsprechenden offenen Federring 7. Dabei ist seine Kontur als mäanderförmiger offener Ring gut erkennbar.
Die Figur 1 b zeigt einen Isolierköper 2' in einer ersten Ausführungsform, in welcher der Isolierköper 2' eine weitgehend umlaufende, nicht näher bezeichnete, Nut aufweist. In dieser Nut ist der Federring 7 angeordnet. Durch seine Mäanderform ragt der Federring 7 abschnittsweise über den Isolierköper 2' hinaus und greift abschnittsweise in dessen
anschlussseitige Schlitze ein, um mit dem im Isolierköper 2' angeordneten Schirmkreuz 31 elektrisch zu kontaktieren. Die über den Isolierköper 2' hinausstehenden Bereiche des Federrings 7 können von einem auf den Isolierköper 2' gesteckten metallischen Steckverbindergehäuse 4 kontaktiert werden. Gleichzeitig kann sich der offene Federring 7 unter Einwirkung des Steckverbindergehäuses 4 elastisch verformen, um so mit erhöhtem Druck nach innen gegen das Schirmkreuz 31 gepresst zu werden.
Die Figur 1 c zeigt eine Leiterkarte 5 mit einer Vielzahl darauf montierter, mit dem Schirmkreuz 31 und hier nicht gezeigten Buchsenkontakten bestückter Isolierkörper 2', welche dafür vorgesehen sind in die
dazugehörigen Steckverbindergehäuse 4 eingeführt zu werden. Die besagten Steckverbindergehäuse 4 sind dazu an einer separaten dargestellten Gehäusewand 6 eines Gerätegehäuses geeignet montiert. Die Steckverbindergehäuse 4 bestehen jeweils aus einem elektrisch leitfähigen Material und sind elektrisch leitend mit dem ebenfalls elektrisch leitfähigen Gerätegehäuse/ der elektrisch leitfähigen Gehäusewand 6 verbunden. Durch den beim Zusammenstecken entstehenden elektrischen Kontakt über den Federring 7 und das Schirmkreuz 31 zu den
Masseanschlüssen der Leiterkarte 5 ist somit auch eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Leiterkarte 5 und dem Gerätegehäuse gewährleistet. Gleichzeitig existiert zum Toleranzausgleich ein gewisses Spiel zwischen der Leiterkarte 5 und der Gehäusewand 6.
Es ist leicht vorstellbar, dass bei diesem Stand der Technik ein erheblicher Kraftaufwand notwendig ist, um die Vielzahl von
Steckverbindergehäusen 4 gleichzeitig über die dazugehörigen
Federringe 7 auf die Isolierköper 2' zu stecken. Schließlich können sich einer oder mehrere der Federringe 7 dabei in Steckrichtung leicht verdrehen und dadurch verkanten. Außerdem ist die elektrisch wirksame Kontaktfläche zwischen dem jeweiligen Steckverbindergehäuse 4 und dem dazugehörigen Federring 7 sowie die elektrisch wirksame
Kontaktfläche zwischen dem Federring 7 und dem Schirmkreuz 31 nur sehr gering. Dadurch ist die Masseverbindung zwischen den
Steckverbindergehäusen AI der Gehäusewand 6 einerseits und dem Schirmkreuz 31 / der Leiterkarte 5 andererseits nicht optimal.
Die Fig. 2a zeigt ein erfindungsgemäßes Federelement 1 . Es umfasst einen Ring 1 3, an den vier nach innen weisende Laschen 1 1 und vier nach außen weisende Laschen 12 angeformt sind. Das Schirmelement 1 ist als Stanzbiegeteil ausgeführt, d.h. es kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen, federelastischen Blech gebildet, z.B. ausgestanzt sein, welches in der Ringebene liegt.
Die Figur 2b zeigt einen dazugehörigen Isolierköper 2, der mit dem
Schirmkreuz 31 und in dieser Darstellung nicht sichtbaren
Buchsenkontakten 33 bestückt und auf einer Leiterkarte 5 montiert ist. Der Isolierköper 2 besitzt anschlussseitig einen im wesentlichen zylinderförmigen Anschlussbereich 202. Gegenüberliegend besitzt er einen ebenfalls im Wesentlichen zylinderförmigen Steckbereich 201 , dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des
Anschlussbereichs 202. Dadurch entsteht im Übergang vom
Steckbereich 201 zu dem Anschlussbereich 202 eine umlaufende
Stufe 203, die in dieser Darstellung aus Übersichtlichkeitsgründen nicht bezeichnet ist.
Der Anschlussbereich 202 ist durch zwei kreuzförmig angeordnete Schlitze 21 in vier gleichförmige Segmente 22 aufgeteilt, die jeweils zwei Durchgangsöffnungen 23 zur Aufnahme eines Buchsenkontaktpaares pro Segment 22 aufweisen, wobei die Durchgangsöffnungen 23 durch den gesamten Isolierköper 2 verlaufen.
Das Schirmkreuz 31 ist anschlussseitig auf der Leiterkarte 5 montiert und ist mit mindestens einem Masseanschluss der Leiterkarte 5 elektrisch leitend verbunden. Das Schirmkreuz 31 verläuft durch den
Anschlussbereich 202 hindurch in den Steckbereich 201 des
Isolierkörpers 2 hinein und greift dort in dessen kreuzförmige Schlitze 21 ein. Der Isolierköper 2 besitzt weiterhin auch anschlussseitig zwei einander gegenüberliegende, nicht näher bezeichnete schlitzartige Öffnungen, von denen eine in der Zeichnung sichtbar ist und durch die ein anschlussseitiger Bereich des Schirmkreuzes 31 gut zu sehen ist.
Das Schirmelement 1 ist über den Steckbereich 201 auf den Isolierköper 2 gesteckt, so dass der Ring 13 des Schirmelements 1 auf der Stufe 203 des Isolierkörpers 2 angeordnet ist. Dazu besitzt der Ring 13 einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des
Anschlussbereichs 202 und einen Innendurchmesser, der größer ist als der Durchmesser des Steckbereichs 201 . Die nach innen weisenden Laschen 1 1 des Schirmelements 1 greifen in die kreuzförmigen Schlitze 21 des Isolierkörpers 2 ein und kontaktieren so das Schirmkreuz 31 . Die nach außen weisenden Laschen 12 des
Schirmelements ragen über den Anschlussbereich 202 des
Isolierkörpers 2 hinaus, um mit dem hier nicht gezeigten
Steckverbindergehäuse 4 zu kontaktieren.
Die Fig. 3a und 3b zeigen den noch nicht montierten Steckverbinder in einer Seitenansicht und in einer 3D-Darstellung. Der Steckverbinder besitzt das besagte Steckverbindergehäuse 4, das Schirmelement 1 , den Isolierköper 2 und eine kombinierte Schirmkreuz-/Kontaktanordnung 3.
In dieser Darstellung ist der Steckbereich 201 , der Anschlussbereich 202, sowie die Stufe 203 des Isolierkörpers 2 mit Bezugszeichen versehen. Weiterhin ist auch ein Positionierungspin 25 am Ende des
Anschlussbereichs 202 bezeichnet. Dieser dient der Positionierung des Isolierkörpers 2 auf der Leiterkarte 5.
Die kombinierte Schirmkreuz-/Kontaktanordnung 3 umfasst das
Schirmkreuz 31 , einen daran befestigten Kontaktträger 32 sowie acht daran gehaltene Buchsenkontakte 33, von denen in der Zeichnung nur vier sichtbar sind, weil die anderen von den sichtbaren
Buchsenkontakten 33 optisch verdeckt sind. Aus
Übersichtlichkeitsgründen sind die Buchsenkontakte 33 in dieser
Darstellung im Kontaktträger 32 gegenüber ihrem Montagezustand entgegen der Steckrichtung verschoben dargestellt. Im montierten Zustand sind sie dafür vorgesehen, in Steckrichtung über das
Schirmkreuz 31 hinaus zu ragen und nach ihrem Einfügen in den
Isolierköper 2 nahezu bündig mit den Durchgangsöffnungen 23
abzuschließen. Die Fig. 4a und 4b zeigen den weitgehend montierten Steckverbinder mit dem separaten Steckverbindergehäuse 4 in einer Seitenansicht und in einer 3D-Darstellung. Dabei ist die kombinierte Schirmkreuz- /Kontaktanordnung 3 in den Isolierköper 2 eingeführt. Das
Steckverbindergehäuse 4 ist über dem Steckbereich 201 des
Isolierkörpers 2 schwebend dargestellt. Das Schirmelement 1 ist steckseitig auf den Isolierköper 2 gesteckt. Dabei greifen seine nach innen weisenden Laschen 1 1 in die Schlitze 21 des Isolierkörpers 2 ein. Die nach außen weisenden Laschen 12 ragen über den Anschlussbereich 202 des Isolierkörpers 2 hinaus. Der Ring 13 ist auf der Stufe 203 angeordnet.
Beim Aufstecken des elektrisch leitfähigen Steckverbindergehäuses 4 kontaktiert dieses mit nur geringer Kraft und einer relativ großen gemeinsamen Kontaktfläche die nach außen weisenden Laschen 12 des Schirmelements 1 . Schließlich sind die nach außen weisenden
Laschen 12 aufgrund ihrer federelastischen Eigenschaften dazu in der Lage, sich beim Aufstecken des Steckverbindergehäuses 4 um den Anschlussbereich 202 des Isolierkörpers 2 herum zu biegen und so zum einen den dazu notwendigen Kraftaufwand zu reduzieren und zum anderen eine besonders große gemeinsame elektrisch leitende
Kontaktfläche mit dem Steckverbindergehäuse 4 herzustellen. Die nach innen weisenden Laschen 1 1 des Schirmelements 1 kontaktieren das Schirmkreuz 31 ebenfalls mit einer relativ großen elektrisch leitenden Kontaktfläche und fügen sich diesem an.
Die Fig. 5a zeigt eine mit der Fig. 1 c vergleichbare Darstellung, wobei die Leiterkarte 5 hier mit Isolierkörpern 2 versehen ist, die erfindungsgemäße Schirmelemente 1 aufweisen.
Aufgrund der vorangegangenen Darstellung ist es klar, dass sich die Leiterkarte 5 nun mit einem deutlich verringerten Kraftaufwand und einer deutlich verbesserten Leitfähigkeit der gemeinsamen Masseverbindung an die Gehäusewand 6 anfügen lässt, wobei die Isolierkörper 2 in die
Steckverbindergehäuse 4 eintauchen, wie es in der Fig. 5b dargestellt ist.
Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutieren Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.
Leiterkartensteckverbinder mit einem Schirmelement
Bezugszeichenliste
Schirmelement
nach innen weisende Laschen
nach außen weisende Laschen
Ring
Isolierkörper
Steckbereich
Anschlussbereich
Stufe
kreuzförmig angeordnete Schlitze
Segmente
Durchgangsöffnungen
Positionierungspin kombinierte Schirmkreuz-/Kontaktanordnung
Schirm kreuz
Kontaktträger
Buchsenkontakte
Steckverbindergehäuse
Leiterkarte
Gehäusewand eines elektrischen Geräts offener Federring

Claims

Leiterkartensteckverbinder mit einem Schirmelement
Ansprüche
Leiterkartensteckverbinder mit einem Schirmelement (1 ), wobei der Leiterkartensteckverbinder zumindest folgendes aufweist:
Einen Isolierkörper (2) mit einem im wesentlichen zylindrischen Steckbereich (201 ), welcher durch mehrere in Steckrichtung verlaufende Schlitze (21 ) in vier Segmente (22) unterteilt ist, wobei jedes der Segmente (22) mindestens eine
Durchgangsöffnung (23) zum Einfügen je eines elektrischen Buchsenkontaktes (33) besitzt, wobei der Isolierkörper (2) an den Steckbereich (201 ) anschließend einen ebenfalls im wesentlichen zylindrischen Anschlussbereich (202) aufweist, wobei der Anschlussbereich (202) einen größeren Durchmesser besitzt als der Steckbereich (201 ), wodurch zwischen dem Steckbereich (201 ) und dem Anschlussbereich (202) eine umlaufende Stufe (203) gebildet ist;- mehrere in den
Durchgangsöffnungen (23) angeordnete Buchsenkontakte (33), die durch den Anschlussbereich (202) des Isolierkörpers (2) verlaufen, um mit Anschlüssen der Leiterkarte (5) elektrisch zu kontaktieren,
ein in dem Isolierkörper (2) aufgenommenes Schirmkreuz (31 ), ein elektrisch leitfähiges Steckverbindergehäuse (4), sowie das besagte Schirmelement (1 ) zur Kontaktierung des
Steckverbindergehäuses (4) mit dem Schirmkreuz (31 ), wobei das Schirmelement (1 ) zumindest teilweise aus einem
elektrisch leitfähigen Material gebildet ist,
wobei das Schirmelement (1 ) einen geschlossenen Ring (13) aufweist, an den sowohl nach innen als auch nach außen weisende federelastische Laschen (1 1 ,12) angeformt sind, wobei das Schirmelement (1 ) mit seinem Ring (13) auf der
umlaufenden Stufe (203) des Isolierkörpers (2) angeordnet ist, mit seinen nach innen weisenden Laschen (1 1 ) in die Schlitze (21 ) hineingreift, um einerseits das Schirmkreuz (31 ) elektrisch zu kontaktieren, und mit seinen nach außen weisenden Laschen (12) über den Anschlussbereich (202) hinausragt und/oder um den Anschlussbereich (202) herumgebogen ist, um andererseits das Steckverbindergehäuse (4) elektrisch zu kontaktieren.
Leiterkartensteckverbinder nach Anspruch 1 , wobei
das Schirmelement (1 ) vier nach innen weisende federelastische
Laschen (1 1 ) zur elektrischen Kontaktierung des Schirmkreuzes (31 ) besitzt.
Leiterkartensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schirmelement (1 ) mindestens vier nach außen weisende federelastische Laschen (12) zur Kontaktierung des
Steckverbindergehäuses (4) besitzt.
Leiterkartensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die nach innen weisenden Laschen (1 1 ) und/oder die nach außen weisenden Laschen (12) des Schirmelements (1 ) jeweils in äquidistanten Abständen an dessen Ring (13) angeordnet sind.
Leiterkartensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
das gesamte Schirmelement (1 ) aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist.
Leiterkartensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
das Schirmelement (1 ) aus einem in der Ringebene liegenden Blech gebildet ist.
7. Leiterkartensteckverbinder nach Anspruch 6, wobei das
Schirmelement (1 ) aus dem Blech ausgestanzt ist. Leiterkartensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
es sich bei dem Schirmelement (1 ) um ein Stanzbiegeteil handelt.
Verfahren zur Montage eines Leiterkartensteckverbinders gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, aufweisend folgende Schritte:
Einführen des Schirmkreuzes (31 ) und der Buchsenkontakte (33) in den Isolierköper (2) und Befestigen des Schirmkreuzes (31 ) und der Buchsenkontakte (33) im Isolierkörper (2);
Befestigen des Isolierköpers (2) mit dem Schirmkreuz (31 ) auf/an der Leiterkarte (5) und elektrisch leitendes Verbinden des Schirmkreuzes (31 ) mit mindestens einem Masseanschluss der Leiterkarte (5) sowie elektrisches Kontaktieren der in den Isolierkörper (2) eingefügten Buchsenkontakte (33) an entsprechenden Anschlüssen der Leiterkarte (5),
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren anschließend folgende weitere Schritte aufweist:
steckseitiges Aufstecken des Schirmelements (1 ) auf den Isolierköper (2) und Anordnen des Rings (13) des
Schirmelements (1 ) auf der Stufe (203) zwischen dem
Steckbereich (201 ) und dem Anschlussbereich (202);
Kontaktieren des Schirmkreuzes (31 ) mit den nach innen weisenden Laschen (1 1 ) des Schirmelements (1 ) mittels deren Hineingreifens in die Schlitze (21 ) des Isolierkörpers (2);
Aufstecken des elektrisch leitenden Steckverbindergehäuses (4) auf den Isolierkörper (2) und Herstellen einer elektrisch leidenden Verbindung zwischen dem Steckverbindergehäuse (4) und dem Schirmkreuz (31 ) durch ein elektrisches
Kontaktieren des Steckverbindergehäuses (4) mit den nach außen weisenden Laschen (12) des Schirmelements (1 ).
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