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DE10061613B4 - Elektrische Steckvorrichtung mit einem Halter für ein elektronisches Bauteil - Google Patents

Elektrische Steckvorrichtung mit einem Halter für ein elektronisches Bauteil Download PDF

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DE10061613B4 DE10061613A DE10061613A DE10061613B4 DE 10061613 B4 DE10061613 B4 DE 10061613B4 DE 10061613 A DE10061613 A DE 10061613A DE 10061613 A DE10061613 A DE 10061613A DE 10061613 B4 DE10061613 B4 DE 10061613B4
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Abstract

Schaltungsanordnung (10) enthaltend:
– ein elektronisches Bauteil (26) und
– eine Leiterplatte (16),
– wobei ein Gehäuse (12) mit der Leiterplatte (16) verbunden ist; und
– wobei ein Gestell (24) mit dem Gehäuse (12) abtrennbar verbunden und derart dimensioniert ist, dass es das elektronische Bauteil (26) aufnimmt,
– wobei das Gestell (24) das elektronische Bauteil (26) derart um eine vorgegebene Distanz (d) von der Leiterplatte (16) beabstandet, dass unterhalb des Gestells (24) elektrische Bauteile und Leiterbahnen auf der Leiterplatte (16) anbringbar sind, und
– wobei das Gestell (24) ein Paar von sich durch dieses erstreckenden Leitungslöchern (46) aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Steckvorrichtungen, insbesondere zur Aufnahme elektrischer Bauteile.
  • Die Konstrukteure elektronischer Schaltkreise sind in der Regel mit dem Problem konfrontiert, dass der verfügbare Platz auf den Leiterplatten begrenzt ist. Viele elektrische Schaltungen weisen ein Steckergehäuse auf, welches die Leiterplatte mit anderen elektrischen Bauteilen verbindet, die nicht auf der Leiterplatte angeordnet sind. Ferner sind viele Leiterplatten von einem Leiterplattengehäuse umgeben, welches den Schutz der darin enthaltenen Leiterplatte gewährleistet.
  • Häufig werden als Teile einer Schaltung besonders große Bauteile verwendet. Beispielsweise sind häufig Elektrolytkondensatoren zur Reduzierung des Rauschens vorgesehen. Die Elektrolytkondensatoren sind verhältnismäßig groß und belegen daher einen erheblichen Teil der Leiterplattenfläche. In vielen Anwendungsgebieten – wie zum Beispiel im Automobilbereich – steht aufgrund der permanenten Anforderungen an Bauteil- und Bauraumreduzierungen die Verkleinerung der Größe von Leiterplattenmodulen besonders im Vordergrund.
  • Aus der DE 44 11 722 A1 ist ein elektrischer Verbinder bekannt, bei dem ein Hauptkörper mit Mitteln zum Aufnehmen eines passenden Verbinders versehen ist, so dass die Kontakte des passenden Verbinders mit den Kontakten in Eingriff kommen, die in dem Hauptkörperteil positioniert sind. Weiterhin weist der Hauptkörper Mittel zum Positionieren der Kontakte in dem Hauptkörperteil sowie ein Bauteilhalteglied, das von dem Hauptkörper getrennt ist, auf. In dem Bauteilhalteglied sind Mittel zum Halten eines elektrischen Bauteils sowie Mittel zum Ausrichten und Befestigen des Bauteilhaltegliedes an dem Hauptkörper verwirklicht. Dadurch wird das elektrische Bauteil so positioniert, dass die Anschlüsse des elektrischen Bauteils mit den Kontakten in Eingriff kommen, wodurch das elektrische Bauteil mit den Kontakten verbunden wird.
  • Aus der US 5,707,249 ist eine Halteeinrichtung für elektrische Komponenten wie eine Batterie oder eine Leuchtanzeige beschrieben, die für eine Anbringung auf einer Leiterplatte vorgesehen ist. Die Halteeinrichtung ist einstückig ausgeführt und ermöglicht die ortsfeste und austauschbare Arretierung der Komponenten an der Leiterplatte.
  • Die US 5,360,353 beschreibt eine Einsteckverbindung für eine elektrische Verbindung zwischen einer Leiterplatte und einer aus flexiblem Material hergestellten Leiterfolie. Die Einsteckverbindung weist eine oder mehrere konkave Vertiefungen auf, die mit Metallzungen versehen sind und eine Aufnahme von elektronischen Bauelementen ermöglichen. Die elektronischen Bauelemente sind zwischen die Leiterplatte und die Leiterfolie geschaltet. In einer alternativen Ausführungsform wird eine Steckverbindung dargestellt, die zum Einstecken zwischen zwei Steckanschlüsse vorgesehen ist und die eine oder mehrere konkave, mit Metallzungen versehene Vertiefungen aufweist, die eine Aufnahme von elektronischen Bauelementen ermöglichen.
  • Die US 4,397,513 beschreibt ein Verbindungssystem, das zur Anbringung an einer Leiterplatte ausgebildet ist und das die Aufnahme einer Kassette ermöglicht, in der eine elektroni sche Schaltung enthalten ist. Dabei weist die Kassette stirnseitig angebrachte Kontakte auf, die mit Kontakten des Verbindungssystems elektrisch in Verbindung gebracht werden können.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Anordnung bereitzustellen, durch die vermieden wird, dass große Bauteile eine erhebliche Menge Leiterplattenplatz verbrauchen.
  • Ein weiteres spezielles Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steckvorrichtung oder ein Modulgehäuse bereitzustellen, die bzw. das ein Mittel zum Halten eines elektronischen Bauteils beinhaltet, so dass die Gesamtgröße der Leiterplatte reduziert werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Schaltungsanordnung zum Halten eines elektronischen Bauteils relativ zu einer Leiterplatte ein Gehäuse, das mit der Leiterplatte verbunden ist. Ein trennbares bzw. gesondert ausgebildetes Gestell (cradle) ist mit dem Gehäuse verbunden und derart dimensioniert, dass es das elektronische Bauteil aufnehmen kann.
  • Das Gestell kann einen Trägerstab (support post) aufweisen, um das Gestell um eine vorgegebene Distanz von der Leiterplatte zu beabstanden und um Vibrationen des großen Bauteils zu verhindern. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Gehäuse ein Modulgehäuse oder eine Steckvorrichtung sein.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass wegen des abtrennbaren Gestells ein einheitlicher Stecker für verschiedene Anwendungen verwendet werden kann, unabhängig davon, ob die Positionierung eines Bauteils oberhalb der Leiterplatte erforderlich ist oder nicht. Aufgrund der Vorteile der Massenproduktion (”economies of scale”) wird das Steckerteil dadurch günstiger, als wenn zwei Stecker – ein Stecker mit einem Gestell und ein davon abweichender ohne Gestell – zu fertigen sind. Weiterhin kann das Gestell mit Verriegelungsmerkmalen versehen werden, so dass das von dem Gestell getragene elektrische Bauteil sicher gehalten wird, um eine robuste Anordnung zu gewährleisten.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Steckvorrichtung mit einem Bauteil, das mit dieser durch ein erfindungsgemäßes Gestell verbunden ist;
  • 2 eine perspektivische Ansicht einer Steckvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Gestell;
  • 3 eine perspektivische Ansicht einer Steckvorrichtung mit entferntem Gestell;
  • 4 eine perspektivische Ansicht von oben seitlich auf das Gestell und
  • 5 eine perspektivische Ansicht von unten seitlich auf das Gestell gemäß 4.
  • In den Figuren werden jeweils dieselben Bezugszeichen zur Identifizierung identischer Bauteile in den verschiedenen Ansichten verwendet. Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein Steckvorrichtungsgehäuse veranschaulicht. Die Erfindung kann jedoch auch in Zusammenhang mit anderen Gehäusen wie z. B. Modulgehäusen oder in Zusammenhang mit anderen Trägerstrukturen angewendet werden. Weiterhin ist ein Trägerstab in das Gestell integriert, welcher jedoch nicht in allen Ausführungsformen vorhanden sein muss.
  • In 1 ist eine Schaltungsanordnung 10 mit einem Gehäuse 12 dargestellt, wie einem Steckvorrichtungsgehäuse oder einfach einer Steckvorrichtung 14, das bzw. die mit der Leiterplatte 16 verbunden ist. Die Steckvorrichtung 14 kann wärmebefestigt (heat staked) oder mechanisch an die Leiterplatte 16 gekoppelt sein. Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Modulgehäuse anstelle einer Steckvorrichtung 14 anwendbar. Ein derartiges Modulgehäuse kann beispielsweise die Leiterplatte 16 umgeben und schützen.
  • Die Steckvorrichtung 14 kann verschiedene Strukturen zur Verbindung mit anderen Schaltungen enthalten einschließlich einer entsprechenden Formgebung, Führungsnasen (keys) oder unterschiedlicher mechanischer Verriegelungen, die dem Fachmann bekannt sind. Wie dargestellt sind ein erster Verbindungsabschnitt 18 und ein zweiter Steckvorrichtungsabschnitt 20 zur Kopplung an passende Stecker mit einer speziellen Form vorgesehen. Elektrische Leiter 22 erstrecken sich zwischen dem ersten Steckvorrichtungsabschnitt 18 und der Leiterplatte 16 und dem zweiten Steckvorrichtungsabschnitt 20 und der Leiterplatte 16. Wie ersichtlich sind verschiedene Konfigurationen der Stecker, der Anzahl der Anschlüsse und der Konfiguration der Anschlüsse (zum Beispiel ob diese als Buchsen oder Zapfen ausgebildet sind) möglich.
  • Ein Gestell beziehungsweise eine Gabel 24 (cradle) ist an das Gehäuse 12 gekoppelt bzw mit diesem verbunden. Die Gabel dient dazu, ein elektrisches Bauteil 26 zu tragen. Obwohl die Gabel 24 auch integral mit dem Gehäuse 12 ausgebil det sein kann, ist die Gabel 24 wie unten beschrieben vorzugsweise als gesondertes Hauteil ausgebildet. Durch die Gabel 24 wird ein elektrisches Bauteil 26 um eine vorgegebene Distanz ”d” oberhalb der Leiterplatte 16 beabstandet positioniert. Der Abstand ”d” ist vorzugsweise größer als die Größe der Bauteile auf der Leiterplatte, so dass diese darunter positioniert werden können. Die Gabel 24 kann weiterhin derart ausgebildet sein, dass das elektrische Bauteil 26 sicher in seiner Position gehalten wird, um eine Beschädigung des elektrischen Bauteils durch Vibrationen oder andere Bewegungen zu vermeiden.
  • Ein Trägerstab 28, der vorzugsweise integral mit der Gabel 24 ausgebildet ist, kann dazu verwendet werden, die Gabel 24 an der Leiterplatte 16 zu befestigen bzw. gegenüber dieser abzustützen. Der Trägerstab 28 ist insbesondere für große Bauteile zweckmäßig, um diese an Vibrationen zu hindern. Bei kleinen Bauteilen ist ein Trägerstab dagegen nicht unbedingt erforderlich. Der Trägerstab 28 weist ein Befestigungsende 25 auf, welches sich vorzugsweise durch die Leiterplatte 16 erstreckt. Die Länge des Trägerstabes 28 entspricht dem Abstand ”d” plus dem Befestigungsende.
  • In 2 ist die Gabel 24 ohne ein elektrisches Bauteil und die Steckvorrichtung 14 ohne Leiter 22 dargestellt. Es ist erkennbar, dass das Befestigungsende 25 des Trägerstabes 28 ein erstes Bein 30 und ein zweites Bein 32 aufweist, welche sich durch die Leiterplatte 16 erstrecken. Ein Einschnappzapfen (snap tang) oder ein Zapfenpaar 34 ist an der Gabel 24 vorgesehen, um das elektrische Bauteil 26 einschnappend zu fassen.
  • Die an der Gabel 24 ausgebildeten Strukturrippen 36 gewährleisten deren strukturelle Festigkeit. Durch die Struktur rippen 36 wird vermieden, dass sich die Gabel 24 während einer Vibration oder eines mechanischen Stoßes verbiegt. Die Strukturrippen 36 reduzieren die Gefahr eines Bruchs bzw. Ermüdungsbruchs der Gabel 24 bzw. des elektrischen Bauteils 26.
  • Die Gabel 24 weist einen Endabschnitt 38 auf, der dazu verwendet wird, eine gleitende Verbindung mit dem Gehäuse 12 herzustellen. Der Endabschnitt 38 ist vorzugsweise integral mit der Gabel 24 ausgebildet.
  • Gemäß 3 ist ein Paar von Führungen 40 integral mit dem Gehäuse 12 ausgebildet. Die Führungen 40 definieren einen dazwischen liegenden Führungskanal 42 zur gleitenden Aufnahme des Endabschnitts 38 der Gabel 24. Wie dargestellt, wird der Endabschnitt 38 von der Oberseite her aufgenommen und gleitend abwärts in den Führungskanal 42 geführt.
  • Anschlusslöcher 44 sind an vorgegebenen Stellen an dem Gehäuse 12 positioniert, um die Anschlussleitungen eines elektrischen Bauteiles 26 aufzunehmen. Die Anzahl der Anschlusslöcher 44 entspricht der Anzahl der Leitungen an dem Bauteil.
  • In den 4 und 5 sind die Strukturrippen 36 dargestellt, welche sich teilweise um die Gabel 24 herum erstrecken.
  • Ein Paar von Leitungslöchern 46 erstreckt sich durch den Endabschnitt 38. Die Leitungslöcher 46 sind derart dimensioniert, dass die Leitungen des elektrischen Bauteils 26 aufgenommen werden können. In der Darstellung sind zwei Leitungslöcher 46 gezeigt. In Abhängigkeit von dem speziellen Bauteil können jedoch auch drei oder mehr Löcher vorgesehen sein.
  • Die Leitungslöcher 46 weisen vorzugsweise eine spitz zulaufende Form auf. Wie aus einem Vergleich der 4 und 5 erkennbar, ist der Durchmesser der Leitungslöcher 46 an der von der Leiterplatte entfernt gelegenen Oberseite der Leitungslöcher größer, während an der Unterseite des Endabschnitts 38 die Leitungslöcher 46 einen kleineren Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser im unteren Abschnitt ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass eine Presspassung der sich hierdurch erstreckenden Leitungen eines elektrischen Bauteils realisiert wird.
  • Vom Endabschnitt 38 erstreckt sich ein Befestigungselement 48. Das Befestigungselement 48 ist vorzugsweise integral mit einem Endabschnitt 38 und der Gabel 24 ausgebildet. Das Befestigungselement 48 ist so dimensioniert, dass es innerhalb des Führungskanals 42 des Gehäuses 12 aufgenommen wird. Das Befestigungselement ist ferner vorzugsweise derart dimensioniert, dass es in den Führungskanal 42 in eng sitzender Weise passt, um eine Bewegung des Befestigungselementes 48 innerhalb des Führungskanals 42 zu verhindern. Wie dargestellt ist das Befestigungselement 48 schwalbenschwanzförmig ausgebildet, um eine sichere Befestigung zu gewährleisten. Andere Formen sind selbstverständlich ebenfalls möglich.
  • Vom Endabschnitt 38 erstrecken sich Verriegelungslaschen oder -nasen 50 (tabs) in Richtung auf das Gehäuse 12. Wenn das Befestigungselement 48 innerhalb des Führungskanals 42 positioniert wird, greifen die Verriegelungslaschen 50 in das Gehäuse 12 ein, um das Befestigungselement 48 und damit die Gabel 24 daran zu hindern, sich in Bezug auf das Gehäuse 12 zu bewegen.
  • Wenn im Einsatzfalle die Schaltungsanordnung 10 ein großes Bauteil erfordert, kann die Gabel 24 zusammen mit dem Gehäuse 12 verwendet werden. Die Gabel 24 und das Gehäuse 12 können vor der Anbringung an der Leiterplatte 16 oder danach zusammengesetzt werden. Das elektrische Bauteil 26 wird innerhalb der Gabel 24 platziert und in dieser durch die Zapfen 34 gehalten. Wenn das elektrische Bauteil innerhalb der Gabel 24 angeordnet wird, werden die Leitungen des Bauteils derart positioniert, dass sie sich durch die Leitungslöcher 46 erstrecken. Danach werden die Leitungen an ihrem Ort mit der Leiterplatte 16 verlötet. Die Leitungen des elektrischen Bauteils 26 können gleichzeitig verlötet werden, zum Beispiel durch Schwall-Löten (wave soldering) oder durch selektives Löten mit anderen Bauteilen der Leiterplatte 16.
  • Da die Gabel 24 um eine Distanz ”d” von der Leiterplatte 16 beabstandet ist, entspricht die für das elektrische Bauteil 26 benötigte Fläche nur derjenigen für den Trägerstab 28. Weitere elektrische Bauteile und Leiterbahnen können daher unter der Gabel angeordnet werden. Eine gemäß der vorliegenden Erfindung realisierte Schaltung erfordert daher weniger Leiterplattenplatz als vorbekannte Schaltungskonfigurationen.

Claims (12)

  1. Schaltungsanordnung (10) enthaltend: – ein elektronisches Bauteil (26) und – eine Leiterplatte (16), – wobei ein Gehäuse (12) mit der Leiterplatte (16) verbunden ist; und – wobei ein Gestell (24) mit dem Gehäuse (12) abtrennbar verbunden und derart dimensioniert ist, dass es das elektronische Bauteil (26) aufnimmt, – wobei das Gestell (24) das elektronische Bauteil (26) derart um eine vorgegebene Distanz (d) von der Leiterplatte (16) beabstandet, dass unterhalb des Gestells (24) elektrische Bauteile und Leiterbahnen auf der Leiterplatte (16) anbringbar sind, und – wobei das Gestell (24) ein Paar von sich durch dieses erstreckenden Leitungslöchern (46) aufweist.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (24) einen Endabschnitt (38) mit einem sich von diesem erstreckenden Befestigungselement (48) aufweist, und dass das Gehäuse (12) einen Führungskanal (42) aufweist, der zur Aufnahme des Befestigungselementes (48) dimensioniert ist.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch sich von dem Endabschnitt (38) erstreckende Laschen (50), wobei die Laschen in das Gehäuse (12) eingreifen, wenn das Befestigungselement (48) in dem Führungskanal (42) positioniert wird.
  4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (24) Strukturrippen (36) aufweist, welche sich zumindest teilweise um dieses erstrecken.
  5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungslöcher (46) spitz zulaufend ausgebildet sind.
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zugespitzten Löcher (46) bezüglich Anschlusslöchern (44), die im Gehäuse (12) vorgesehen sind, ausgerichtet sind.
  7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) als Modulgehäuse ausgebildet ist.
  8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) ein Steckvorrichtungsgehäuse (18, 20) aufweist.
  9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Trägerstab (28) zur Beabstandung des Gestells (24) um die vorgegebene Distanz (d) von der Leiterplatte (16).
  10. Steckeranordnung, umfassend: – ein Steckvorrichtungsgehäuse (12); und – ein gesondert ausgebildetes, vom Steckvorrichtungsgehäuse (12) abtrennbares Gestell (24), welches gleitend mit dem Steckvorrichtungsgehäuse (12) gekoppelt und zur Aufnahme eines elektronischen Bauteils (26) dimensioniert ist, – wobei das Gestell (24) einen Trägerstab (28) zur Beabstandung des Gestells (24) um eine vorgegebene Distanz (d) von einer Leiterplatte (16) aufweist, und – wobei das Gestell (24) derart ausgeführt ist, dass unterhalb des Gestells (24) elektrische Bauteile und Leiterbahnen auf der Leiterplatte (16) anbringbar sind, und – wobei das Gestell (24) ein Paar von sich durch dieses erstreckenden Leitungslöchern (46) aufweist.
  11. Steckeranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass – das Gestell (24) einen Endabschnitt (38) mit einem sich davon erstreckenden Befestigungselement (48) aufweist, und – das Steckergehäuse (12) einen Führungskanal (42) aufweist, welcher für die Aufnahme des Befestigungselementes (48) dimensioniert ist.
  12. Steckeranordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch – sich von dem Endabschnitt (38) erstreckende Laschen (50), – wobei die Laschen (50) in das Steckvorrichtungsgehäuse (12) eingreifen, wenn das Befestigungselement (48) innerhalb des Führungskanals (42) positioniert ist.
DE10061613A 1999-12-17 2000-12-11 Elektrische Steckvorrichtung mit einem Halter für ein elektronisches Bauteil Expired - Lifetime DE10061613B4 (de)

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