Die vorliegende Erfindung betrifft ein Direktsteckelement mit einem Steckergehäuse und einem Direktkontakt für eine Direktkontaktierung von freiliegenden Kontaktbereichen an einem Gegenstück, beispielsweise einer Leiterplatte, sowie eine elektrische Anordnung mit einem derartigen Direktsteckelement.

In jüngster Zeit werden vermehrt Direktsteckkontakte verwendet, bei denen ein Direktsteckelement unmittelbar auf ein Gegenstück, wie z. B. eine Leiterplatte oder ein Stanzgitter oder Substrat gesteckt wird. Insbesondere bei der Verwendung im Fahrzeugbereich ergeben sich jedoch erhöhte Anforderungen hinsichtlich einer Robustheit und Kontaktsicherheit derartiger Direktsteckverbindungen. Bisher weisen Direktsteckelemente einen aufwändigen Aufbau auf, bei dem Direktkontakte durch zusätzliche Bauteile auf ein Gegenstück angepresst bzw. in einem Steckergehäuse verrastet werden. Es ist jedoch wünschenswert, insbesondere bei Massenprodukten, wie beispielsweise Direktsteckelementen für Steuergeräte in Fahrzeugen, einen möglichst einfachen Aufbau mit hoher Kontaktsicherheit bereitzustellen, der zudem eine wirtschaftliche Herstellung ermöglicht. Ferner ist aus der EP 0068656 A1 ein Direktsteckelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.

Das erfindungsgemäße Direktsteckelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass keine zusätzlichen Bauteile zur Erzeugung der Kontaktkraft auf einem Gegenstück erforderlich sind und ein Direktkontakt selbstverrastend ist. Somit wird ein einfach aufgebautes Direktsteckelement mit einer integrierten Verriegelung bereitgestellt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Direktsteckelement ein Steckergehäuse und einen Direktkontakt mit einer Kontaktlasche umfasst, wobei die Kontaktlasche wenigstens einen Kontaktabschnitt für eine Direktkontaktierung mit einem freiliegenden Kontaktbereich an einem Gegenstück aufweist. Ferner ist eine Rastverbindung zwischen dem Steckergehäuse und dem Direktkontakt vorgesehen, um den im Steckergehäuse angeordneten Direktkontakt im Steckergehäuse zu halten. Die Rastvorrichtung weist ein erstes Rastelement am Direktkontakt auf, welches eingerichtet ist, um mit einem komplementär zum ersten Rastelement gebildeten zweiten Rastelement am Steckergehäuse in Rastverbindung zu treten. Hierbei ist das erste Rastelement an einer Flachseite des Direktkontakts angeordnet und der Kontaktabschnitt an einer der Schmalseiten der Kontaktlasche angeordnet. Hierdurch wird ein Direktsteckelement mit einer Rastvorrichtung bereitgestellt, welche eine selbsttätige Verrastung des Direktkontakts mit dem Steckergehäuse durch deren jeweilige Eigenform ermöglicht. Aufgrund der minimierten Bauteileanzahl wird zudem eine kosteneffiziente und wirtschaftliche Massenfertigung der Bauteile erreicht. Die erfindungsgemäße Kontaktlasche weist somit eine sehr weiche Federfunktion auf, da die Kontaktlasche eine große Länge aufweisen kann, vorzugsweise mehr als die Hälfte, besonders bevorzugt mehr als 3/4 einer Gesamtlänge des Direktsteckelements. Dabei ist die erfindungsgemäße Kontaktlasche sehr stabil und kann auch höheren Belastungen widerstehen. Dies ist insbesondere bei miniaturisierten Kontakten ein wesentlicher Vorteil.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Kontaktlasche einen ersten und zweiten Kontaktabschnitt auf, wobei jeweils einer der Kontaktabschnitte an einer der Schmalseiten der Kontaktlasche angeordnet ist. Durch die gegenüberliegende, seitliche Anordnung der Kontaktabschnitte an der Kontaktlasche wird eine unter allen Betriebsbedingungen und Einsatzarten besonders betriebssichere Direktkontaktierung mit den Kontaktbereichen des Gegenstücks gewährleistet. Zudem kann die Kontaktlasche, beispielsweise durch einfache Stanz- und Biegeschritte und/oder Prägung in kurzen Taktzeiten kostengünstig gefertigt werden.

Besonders bevorzugt ist die Kontaktlasche bogenförmig gebildet und weist federnde Eigenschaften in Richtung der Rastvorrichtung auf. Weiterhin bevorzugt ist das erste Rastelement an einem konvexen Bereich der bogenförmigen Kontaktlasche angeordnet. Beim Rastvorgang kann die Kontaktlasche aufgrund dieser Formgebung senkrecht zu einer Einschubrichtung elastisch einfedern bzw. durch ihre Eigenform gebogen werden, sodass das erste Rastelement über das zweite Rastelement am Steckergehäuse geschoben werden kann und mit diesem selbsttätig verrastet. Für die Feder- und Rastfunktion sind hierbei keine zusätzlichen Bauteile erforderlich. Das Rastelement ist dabei vorzugsweise starr mit der bogenförmigen und elastisch verformbaren Kontaktlasche verbunden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Rastverbindung lösbar. Dadurch ist z. B. im Reparaturfall ein Austausch der Bauteile des Direktsteckelements und/oder des Kabels möglich.

Weiterhin bevorzugt weist das Steckergehäuse eine stirnseitige Öffnung auf. Mittels eines speziellen Demontagewerkzeugs, das in die stirnseitige Öffnung des Steckergehäuses eingeführt wird, kann das erste Rastelement am Direktkontakt senkrecht zur Einschubrichtung elastisch verformt und über das zweite Rastelement am Steckergehäuse angehoben werden. Dadurch wird die Verrastung aufgehoben und der Direktkontakt kann auf einfache Weise am Kabel aus dem Steckergehäuse herausgezogen werden. Bevorzugt kann dazu die bogenförmige Kontaktlasche des Direktkontakts senkrecht zur Einschubrichtung elastisch verformt und somit das erste Rastelement über das zweite Rastelement am Steckergehäuse angehoben werden.

Vorzugsweise ist eine zweite Rastvorrichtung zwischen dem Direktkontakt und dem Steckergehäuse gebildet. Dadurch kann eine redundante Verrastung der Bauteile erreicht werden, die selbst unter erschwerten Betriebsbedingungen eine hohe Kontaktsicherheit des Direktsteckelements gewährleistet.

Weiterhin bevorzugt ist der Direktkontakt im Wesentlichen in Richtung eines Kabels ausgerichtet, welches am Direktkontakt, z. B. durch Crimpen oder Schweißen, fixiert ist. Durch die lineare Ausrichtung wird eine kompakte Bauform des Direktsteckelement mit minimaler Bauhöhe realisiert und ferner eine einfache Bestückung im Steckergehäuse bzw. Demontage aus dem Steckergehäuse ermöglicht.

Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Anordnung, die ein Gegenstück mit freiliegenden Kontaktbereichen und ein erfindungsgemäßes Direktsteckelement umfasst.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Direktkontakts, umfassend eine Kontaktlasche mit mindestens einem Kontaktabschnitt und einem Rastelement mit folgenden Schritten: Ausstanzen einer Außenkontur des Direktkontakts aus einem Bandmaterial und Stanzen oder Prägen eines Bereichs für das Rastelement an einer Flachseite des Direktkontakts, wobei der Direktkontakt noch an einem Bandmaterialrest hängt. Danach erfolgt das Herstellen des Kontaktabschnitts durch Umbiegen wenigstens eines Konturbereichs der Außenkontur und das Herstellen des Rastelements durch Herausdrücken des gestanzten Bereichs. In abschließenden Arbeitsschritten erfolgt das Drehen des Direktkontakts, welcher noch an dem Bandmaterialrest hängt, um einen Winkel, vorzugsweise 90°, relativ zum Bandmaterialrest, so dass der Kontaktabschnitt aus einer Bandmaterialebene vorsteht und das Beschichten des Kontaktabschnitts des Direktkontakts mit einem elektrisch leitfähigen Material. Hierbei werden die Kontaktabschnitte in einem einzigen Galvanikprozess, wie z. B. einem Roll-Brush-Verfahren, partiell vernickelt bzw. verzinnt oder vergoldet und dadurch hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften veredelt. Nachfolgend können die Kontaktabschnitte vom Bandmaterialrest abgeschnitten und vereinzelt werden.

Die Erfindung wird vorzugsweise bei Steuergeräten von Fahrzeugen verwendet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1

eine schematische Schnittansicht eines Direktsteckelements gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im nicht verrasteten Zustand,

Figur 2

eine schematische Schnittansicht des Direktsteckelements von Figur 1 im verrasteten Zustand,

Figur 3

eine schematische Schnittansicht des Direktsteckelements von Figur 1 bei einem Demontagevorgang,

Figur 4

eine schematische Draufsicht einer Kontaktlasche des erfindungsgemäßen Direktsteckelements von Figur 1,

Figur 5

eine schematische Seitenansicht der Kontaktlasche des erfindungsgemäßen Direktsteckelements von Figur 4,

Figur 6

eine schematische Vorderansicht der Kontaktlasche des erfindungsgemäßen Direktsteckelements von Figur 4,

Figur 7

eine schematische Darstellung einer ersten Möglichkeit zur Herstellung eines Direktkontakts des erfindungsgemäßen Direktsteckelements,

Figur 8

eine schematische Darstellung einer alternativen Herstellung des Direktkontakts, und

Figur 9 bis 11

schematische Darstellungen von Arbeitsschritten zur Herstellung eines Direktkontakts gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 bis 7 ein Direktsteckelement 2 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst das Direktsteckelement 2 ein Steckergehäuse 3 und einen im Steckergehäuse 3 angeordneten Direktkontakt 4. Ferner ist eine Rastvorrichtung 6 für eine Rastverbindung zwischen dem Steckergehäuse 3 und dem Direktkontakt 4 vorgesehen, um den Direktkontakt 4 im Steckergehäuse 3 zu halten. Der Direktkontakt 4 weist eine bogenförmig ausgebildete Kontaktlasche 5 mit federnden Eigenschaften auf, die über einen Befestigungsabschnitt 7 an einem Kabel 8 angebunden ist. Die Kontaktlasche 5 weist erste und zweite Flachseiten 52 und 53 (siehe Figur 6) sowie erste und zweite Schmalseiten 54, 55 (siehe Fig. 4) auf. Die Rastvorrichtung 6 weist ein erstes Rastelement 60 auf, das auf der zweiten Flachseite 53 an einem konvexen Bereich 5A der bogenförmigen Kontaktlasche 5 angeordnet ist (wie dies auch in Figur 5 veranschaulicht ist). Das Rastelement 60 ist dabei starr mit der bogenförmigen (elastisch verformbaren) Kontaktlasche 5 verbunden. Ferner weist die Rastvorrichtung 6 ein komplementär zum ersten Rastelement 60 gebildetes zweites Rastelement 61 auf, das am Steckergehäuse 3 ausgebildet ist.

An der ersten Schmalseite 54 der Kontaktlasche 5 ist ferner ein erster Kontaktabschnitt 50 angeordnet. Wie aus Figur 4 und Figur 6 detailliert ersichtlich ist, ist auf einer gegenüberliegenden zweiten Schmalseite 55 ein zweiter Kontaktabschnitt 51 angeordnet. Die ersten und zweiten Kontaktabschnitte 50, 51 kontaktieren hierbei freiliegende erste und zweite Kontaktbereiche 21, 22 auf einem gestrichelt dargestellten Gegenstück 20, welches in diesem Ausführungsbeispiel eine Leiterplatte ist. Das Direktsteckelement 2 und die Leiterplatte bilden eine erfindungsgemäße elektrische Anordnung 1.

Wenn der Direktkontakt 4 bei der Bestückung in Einschubrichtung P, wie in Figur 2 dargestellt, in das Steckergehäuse 3 geschoben wird, wird die bogenförmige, federnde Kontaktlasche 5 senkrecht zur Einschubrichtung P elastisch derart verformt, dass das erste Rastelement 60 des Direktkontakts 4 in Einschubrichtung P über das am Steckergehäuse 3 angeordnete zweite Rastelement 61 gleitet und mit diesem selbsttätig verrastet.

Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, kann die Rastverbindung zwischen dem Steckergehäuse 3 und dem Direktkontakt 4 mittels eines Demontagewerkzeugs 9 wieder gelöst werden. Hierzu wird das Demontagewerkzeug 9 in eine stirnseitige Öffnung 3A des Steckergehäuses 3 eingeschoben und das erste Rastelement 60 an der Kontaktlasche 5 senkrecht zur Einschubrichtung P über das zweite Rastelement 61 angehoben. Danach kann der Direktkontakt 4 entgegen der Einschubrichtung P am Befestigungsabschnitt 7 bzw. am Kabel 8 wieder aus dem Steckergehäuse 3 gezogen werden.

Mittels der im erfindungsgemäßen Direktsteckelement 3 integrierten Rastvorrichtung 6 wird auf einfache Weise eine selbsttätige Verriegelung bzw. Verrastung durch die Eigenform des Direktkontakts 4 bzw. des Steckergehäuses 3 mit einer minimierten Anzahl von kostengünstig, wirtschaftlich herzustellenden Gleichteilen realisiert. Zur Verrastung ist insbesondere kein separates Federelement notwendig. Neben einer kompakten Bauform wird dadurch vor allem eine wesentliche Vereinfachung bzw. Beschleunigung des Bestückungsvorgangs während der Fertigung erreicht. Zudem werden Werkzeugkosten sowie Aufwendungen der Logistik hierdurch deutlich reduziert.

Zur Herstellung des Direktkontakts 4 wird, wie in Figur 7 dargestellt, zuerst eine Außenkontur 5B der Kontaktlasche 5 mit zwei gegenüberliegenden Konturbereichen 5C aus einer Ebene E eines metallischen Bandmaterials 10 ausgestanzt (in Figur 7 mit 4' bezeichnet). Gleichzeitig wird ein Bereich 60A für das Rastelement 60 an der Flachseite 53 des Direktkontakts 4 U-förmig geprägt oder alternativ gestanzt.

Danach wird ein Endabschnitt 5D des jeweiligen Konturbereichs 5C in der Ebene E um 180° umgebogen (in Figur 7 mit 4"bezeichnet). Nachfolgend wird das Rastelement 60 durch Herausdrücken des gestanzten oder geprägten Bereichs 60A aus der Flachseite 53 hergestellt. Optional können im Fall, dass das Rastelement durch Stanzen gebildet ist, zudem noch alle Stanzkanten der Kontaktlasche 5 rundgeprägt werden. Dadurch wird die Kontaktlasche 5 mit den umgebogenen und seitlich aus der Flachseite 53 herausragenden Kontaktbereichen 50, 51 ausgebildet (in Figur 7 mit 4 "'bezeichnet, vergl. auch Figur 6). Über den Befestigungsabschnitt 7 sind diese hergestellten Direktkontakte 4 noch mit einem Bandmaterialrest 10'verbunden und können so z. B. für einen Transport aufgerollt werden. Zur Endmontage müssen die Direktkontakte 4 kann nur noch vom Bandmaterialrest 10'abgetrennt werden.

Wie in Figur 8 veranschaulicht, können alternativ zur oben beschriebenen Herstellung auch zuerst kalottenartige Vertiefungen 5E im Bandmaterial 10 geprägt werden. Danach wird die Außenkontur 5B, der Bereich 60A des Rastelements 60 sowie in gegenüberliegend angeordneten Konturbereichen 5F geprägte Vertiefungen 5E ausgestanzt, woraus die ebenfalls in Figur 8 linksseitig dargestellte Querschnittsform resultiert. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt werden dann die Konturbereiche 5F um 180° umgebogen und somit die Kontaktlasche 5 fertiggestellt. Durch das Prägen können definierte Kontaktabschnitte 50, 51 hergestellt werden.

Nachfolgend wird mit Bezug auf Figur 9 bis 11 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des Direktkontakts 4 beschrieben.

Die Herstellung des Direktkontakts 4 einschließlich der Kontaktlasche 5 mit den Kontaktabschnitten 50, 51 sowie dem Rastelement 60 erfolgt, wie in Figur 9 dargestellt, mit ersten Arbeitsschritten, die identisch zu denen der Herstellung sind, die zuvor in Bezug auf Figur 8 beschrieben wurde. Jedoch ist die gestanzte Außenkontur 5B der Kontaktlasche 5 hierbei so ausgebildet, dass neben dem Befestigungsabschnitt 7 noch eine Verbindungslasche 10A vorgesehen ist, über welche die Kontaktlasche 5 mit einem Bandmaterialrest 10' des Bandmaterials 10 verbunden ist, während der Befestigungsabschnitt 7 bereits abgetrennt ist. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt werden die noch am Bandmaterialrest 10' des Bandmaterials 10 hängenden Kontaktlaschen 5, wie in Figur 10 veranschaulicht, um einen Winkel, vorzugsweise 90°, relativ zum Bandmaterialrest gedreht (Pfeil R), so dass die Kontaktabschnitte 50, 51 aus der Ebene E des Bandmaterials 10 senkrecht vorstehen.

Wie in Figur 11 dargestellt ist, werden die Kontaktabschnitte 50, 51 danach, z. B. mittels eines Roll-Brush-Verfahrens, durch Beschichtungswalzen 100 mit einem elektrisch leitfähigen Material, wie z. B. Nickel, Zinn oder Gold, in einem Galvanikdurchlauf beschichtet. Alternativ kann dieser Arbeitsschritt auch entfallen, wenn das verwendete Bandmaterial 10 beispielsweise bereits teilweise vergoldete Abschnitte an den Positionen der zu stanzenden Konturbereiche 5F bzw. der Vertiefungen 5E aufweist. Alternativ dazu ist in einem zusätzlichen Arbeitsschritt auch das Zurückdrehen der an den Verbindungslaschen 10A hängenden Kontaktlaschen 5 um 90° möglich. Dadurch kann der Bandmaterialrest 10' des Bandmaterials 10 samt den Kontaktlaschen 5 auf einfache Weise aufgerollt und gelagert bzw. zur späteren Vereinzelung bei der Bestückung der Direktsteckelemente 2 transportiert werden.

Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Herstellung des Direktsteckelements auch eine Montage in einem Stecker mit einer Vielzahl von Direktsteckelementen, wobei benachbarte Direktsteckelemente jeweils um 180° gedreht um ihre Längsachse abwechselnd bestückt sein können. Dabei ist es möglich, dass sich jeweils nur einer Kontaktabschnitte 50, 51 in Kontakt befindet. Bei einer derartigen abwechselnden Bestückung würde sich dann am Stecker jeweils der Befestigungsabschnitt 7 benachbarter Direktsteckelemente 2 abwechselnd oben und unten befinden. Dies bedeutet insbesondere bei der Miniaturisierung des Steckers einen großen Vorteil, da dadurch kleine Raster ermöglicht werden.