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WO2012146754A1 - Kontaktstabiler schnappverbinder - Google Patents

Kontaktstabiler schnappverbinder Download PDF

Info

Publication number
WO2012146754A1
WO2012146754A1 PCT/EP2012/057853 EP2012057853W WO2012146754A1 WO 2012146754 A1 WO2012146754 A1 WO 2012146754A1 EP 2012057853 W EP2012057853 W EP 2012057853W WO 2012146754 A1 WO2012146754 A1 WO 2012146754A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contact
connecting means
web
locking elements
circuit carrier
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/057853
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erik SIMON
Original Assignee
Technische Universität Berlin
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universität Berlin filed Critical Technische Universität Berlin
Publication of WO2012146754A1 publication Critical patent/WO2012146754A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/325—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by abutting or pinching, i.e. without alloying process; mechanical auxiliary parts therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/59—Fixed connections for flexible printed circuits, flat or ribbon cables or like structures
    • H01R12/62—Fixed connections for flexible printed circuits, flat or ribbon cables or like structures connecting to rigid printed circuits or like structures
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/038—Textiles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227—Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10393—Clamping a component by an element or a set of elements
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    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10431—Details of mounted components
    • H05K2201/1059—Connections made by press-fit insertion
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/02—Details related to mechanical or acoustic processing, e.g. drilling, punching, cutting, using ultrasound
    • H05K2203/0278—Flat pressure, e.g. for connecting terminals with anisotropic conductive adhesive

Definitions

  • the invention relates to a connection means for producing an electrical contact between an electrical conductor encompassed by a textile surface and an electrically conductive contact surface arranged on a circuit carrier.
  • the bodies In order to establish an electrical contact between two conductive bodies, it is necessary to bring the surfaces of the bodies at a distance from each other, from which an electron transfer between the bodies is possible. This is the case for a distance in the lower nanometer range due to the tunnel effect.
  • solders or conductive epoxy adhesives are used for the electrical contacting, via which a mechanical fixation of a respective circuit substrate on a textile surface can also take place.
  • mechanical fixation also push buttons or crimping are used.
  • Connecting means according to the described prior art have the disadvantage that the temperatures necessary for soldering and for curing epoxy adhesives can damage a textile fabric.
  • a permanent, mechanically loadable fixation of a respective circuit carrier, in particular a large-area circuit carrier, on a textile surface is not possible in this way according to previous findings. Accordingly, the low electrical contact resistance which is desirable for an electrical connection is not ensured over the entire service life of a smart textile.
  • a mechanical fixation via push buttons or crimp eyelets has the disadvantage that they deform plastically during installation and are not readily destructible again solvable.
  • connection means which enables long-term stable electrical contact between an electrical conductor encompassed by a textile surface and an electrically conductive contact surface arranged on a circuit carrier and at the same time mechanically fixes a respective circuit carrier to a respective textile surface ,
  • a connecting means in that the connecting means comprises paired locking elements, a contact stamp and an elastically deformable web, wherein the locking elements and the contact stamp are connected by the web and spaced from each other and project from the web in the same direction and the latching elements are designed to engage in a recess of a circuit carrier, wherein the latching elements in the engaged state through a respective textile surface and the web covers at least a portion of a respective textile surface such that a circuit substrate is mechanically fixed to a respective textile surface, and wherein the web is elastically deformed with latched latching elements, such that the contact stamp comprises an electrical conductor encompassed by a respective textile surface directly against an electrically conductive Pressing contact surface and so establishes and maintains an electrical contact between an electrical conductor and a contact surface, wherein the connecting means comprises a plurality of contact stamps and paired locking elements which are arranged alternately on a surface of the connecting means.
  • a locking element pair includes at least one contact between a punch and are connected to each other via a web.
  • the web does not have to be narrow, but may also have the shape of a larger-area connection bridge between the locking elements of a pair of locking elements.
  • the bridge can also connect several locking elements together.
  • the latching elements may be arranged annularly on a surface of the connecting means - more precisely: the web - and / or in pairs between each include at least one contact stamp.
  • the solution according to the invention includes the knowledge that many of the usual in electrical contacting techniques for use in smart textiles are not or only partially applicable.
  • the solution according to the invention thus has the advantage that a long-term stable electrical contact between an electrical conductor encompassed by a texturized surface and an electrically conductive contact surface arranged on a circuit carrier is made possible, and at the same time a respective circuit carrier can be mechanically fixed to a respective texturized surface.
  • the web of the connecting means may have a planar surface element whose surface normal is oriented opposite to the Abstehraum the contact stamp. This ensures that an inserted in a smart textile fasteners is only slightly raised from the text area of the smart textile and is perceived as hardly disturbing.
  • a web is to be understood as meaning both a narrow bridge-like element and a planar element, that is to say, for example, a circular disk-like or a rectangular element.
  • a web may for example also be formed as a base plate of the connecting means.
  • the planar surface element can make up a predominant part of a projection surface of the connection means.
  • the projection surface of the connecting means is defined by a parallel projection whose rays run parallel to the surface normal of the plane surface element.
  • a flat surface element extending in this way has the advantage that it can be applied cost-effectively, for example by means of a vice or a pair of pliers.
  • the connecting means has a plurality of contact punches and paired locking elements. These are arranged annularly and alternately on a surface of the connecting means, whereby the connecting means is suitable for the electrical contacting and mechanical fixing of a large-area circuit carrier. This can be fixed in one step and all electrically conductive contact surfaces can be contacted simultaneously.
  • the locking elements may include in pairs between each at least one contact stamp.
  • the locking elements in pairs include exactly one contact punch between them.
  • a contact stamp between two latching elements can be given in the circumferential direction of the connecting means. If, for example, a connecting means has a circular disk shape, then a contact stamp is considered to be enclosed between two latching elements when latching elements and plungers alternately follow one another along the circumference of the connecting means. Alternatively or additionally, a trapping of a contact stamp between two locking elements can be provided in a straight direction.
  • a straight direction can be defined for example by the diameter of a circular disk-shaped connecting means, but also by a side-parallel section through a rectangular connecting means.
  • the contact stamp and the paired locking elements are strung together over a width of the connecting means.
  • the con- clock stamp and the locking elements can be strung together single-row but also multi-row.
  • a latching element and a contact stamp are diametrically opposite. As a result, an optimal stress distribution within the connecting means is ensured.
  • a contact stamp In order to be able to provide a substantially constant contact pressure independent of a respective conductor thickness, it has proved to be advantageous to design a contact stamp itself as resilient.
  • a contact stamp can be sprung or resilient in the direction of its Abstehraum, in particular in the direction of its electrical functional surface.
  • a surface of the contact stamp of a connection means may be configured to open an insulation layer of an electrical conductor enclosed by a textile surface. A possibly required process of stripping the electrical conductor can thus be omitted.
  • the transitions between the contact stamp and the web and / or the edges of the contact stamp can each be rounded or chamfered.
  • the connecting means is made monolithic, whereby a particularly cost-effective provision of the connecting means is given.
  • a further cost savings may result from the fact that the connecting means is made of an injection-moldable plastic.
  • the connecting means can also be made of a metallic material or FR4 - a material from which standard circuit boards are produced.
  • a particular advantage of manufacturing the connecting means from a standard printed circuit board material is that the mechanical and thermodynamic properties of connecting means and circuit carriers are the same.
  • connection means of the prescribed type together with a circuit carrier form a structural unit.
  • the circuit carrier may have an electrically conductive contact surface which faces on a contact stamp Surface arranged and assigned to the contact stamp.
  • the circuit carrier can have a recess matched to the latching element.
  • the circuit carrier can have a region matched to the detent element, in which, upon application of the connection means, that is to say when the circuit carrier penetrates by means of the detent elements, a recess is created.
  • the circuit carrier can be perforated or otherwise structurally prepared within the area matched to the latching element.
  • the structural unit has a plurality of connection means and the circuit carrier has a plurality of electrically conductive contacts.
  • This configuration allows mechanical fixing and electrical contacting of a large area circuit substrate to a textile surface.
  • a matched to the locking element recess can be provided by milling, punching or other common manufacturing processes in the circuit board.
  • connection means of the prescribed type is used to establish an electrical contact between an electrical conductor encompassed by a textile surface and an electrical contact surface arranged on a circuit carrier.
  • a connection means of the prescribed type is used to establish an electrical contact between an electrical conductor encompassed by a textile surface and an electrical contact surface arranged on a circuit carrier.
  • a textile surface which is referred to in this context and comprises an electrical conductor can be any textile surface which contains electrically conductive material through textile production techniques.
  • a conductive material may be a wire, a stranded wire, a cable or a conductive made, for example, silvered thread of the textile itself. Accordingly, the conductive material may be within the tissue or on the surface of the tissue.
  • a textile surface itself is understood to mean a flat, flexible material, preferably a mesh-stable fabric.
  • tissues are suitable since they remain mechanically stable when they are penetrated by a latching element of the type described.
  • An important feature of the textile surface is a limited elasticity, so as to absorb the mechanical forces can. Furthermore, a more closely meshed design of the textile surface is desirable.
  • a textile surface may have openings which are congruent with the recesses of a circuit carrier.
  • openings can also only be created by the application of a bonding agent.
  • a circuit carrier has electrical components and electrical contact surfaces, wherein the electrical components are preferably applied to a surface of the circuit carrier, which is opposite to a surface carrying the electrical contact surfaces.
  • An electrical contact surface can be applied or embedded on the circuit carrier, for example, by a metallization process. But alternative methods for producing such, in electrical engineering common electrical contact surfaces are conceivable.
  • a cross-section of a strand-like electrical conductor encompassed by a textile surface may typically be between 100 and 500 ⁇ m.
  • a contact stamp of a connecting means which is adapted to such a strand, can have a pressing surface of usually 1 mm 2 to 10 mm 2 .
  • a dimensioning of the connecting means is carried out according to usual mechanical calculation methods, in particular the dimensioning is based on a bending beam calculation.
  • the connecting means is adapted to transmit a force of typically 5 to 10 N on the conductor via the contact stamp. With this contact force, an acceptably low resistance value of the electrical contact between the conductor and the conductive contact surface is already achieved.
  • a connecting means designed as a clamp and made of FR4 typically has an outer dimension of 10 mm ⁇ 5 mm ⁇ 5 mm.
  • the textile surface comprising the electrical conductor, about 300 ⁇ to 500 ⁇ strong. If the connecting means in the circuit carrier, which typically can be between 300 ⁇ m and 1 mm thick, is latched, it is achieved that the textile surface is compressed by 50 to 70%.
  • the connecting means may be made of FR4 and be disk-shaped and may typically have an outer dimension of 30mm x 5mm.
  • a disk-shaped connecting means usually has a plurality of, for example, 5 contact punches. With regard to the dimensioning of the connecting means and the contact forces achieved the same applies.
  • a connecting means 1 in Fig. 1 has paired locking elements 6, a contact stamp 8 and an elastically deformable web 9. The locking elements 6 and the contact stamp 8 are interconnected by the web.
  • the connecting means 1 is monolithically made of an injection-moldable plastic.
  • the connecting means 1 corresponds to that described with reference to FIG. 1, shown from a different perspective.
  • the web 9 of the connecting means 1 has a planar surface element 1 1.
  • the surface normal of this planar surface element 1 1 is opposite to the direction of the Abstehraum the contact stamp 8 oriented.
  • the circuit carrier 4 has two recesses 7, which are associated with the locking elements 6 of the connecting means 1.
  • the spacing of the recesses 7 in the circuit carrier 4 is dimensioned such that the latching elements 6 can engage in the respective recesses 7 under elastic deformation of the web 9.
  • the circuit carrier 4 comprises an electrically conductive contact surface 5, this is, according to the arrangement of the contact stamp 8 between the paired locking elements 6 of the connecting means, arranged between the paired recesses in the circuit carrier.
  • the planar surface element 1 1 of the web 9 makes up a predominant portion of a projection surface of the connecting means 1.
  • the projection surface results from a parallel projection whose rays run parallel to the surface normal of the planar surface element 11.
  • FIG. 3 shows a connection means 1 which represents an electrical contact between an electrical conductor 3 encompassed by a textile surface 2 and an electrically conductive contact surface 5 (not shown in this figure) enclosed by a circuit carrier.
  • the web 9 of the connecting means 1 covers a part of a respective textile surface 2, in particular a plurality of textile fibers arranged laterally within this textile surface.
  • the contact stamp 8 exerts an immediate pressing action on the electrical conductor 3.
  • the connecting means 1 has paired locking elements 6, a contact stamp 8 and an elastically deformable web 9, wherein the locking elements 6 and the contact stamp 8 are interconnected by the web and are spaced apart and project from the web 9 in the same direction.
  • the locking elements 6 are formed to engage in a corresponding recess 7 of a circuit substrate 4, wherein the locking elements 6 in the engaged state through the textile surface 2.
  • the web 9 covers at least part of the textile surface 2, so that a circuit substrate 4 is mechanically fixed to the textile surface 2.
  • the web 9 is elastically deformed, so that the contact stamp 8 presses an electrical conductor 3 encompassed by the textile surface 2 directly against an electrically conductive contact surface 5.
  • the web 9 of the connecting means 1 has a planar surface element 1 1, the surface normal opposite to the Abstehraum the contact stamp 8 is oriented.
  • the planar surface element 1 1 occupies a predominant part of a projection surface of the connecting means 1.
  • the projection surface is defined by a parallel projection whose rays run parallel to the surface normal of the planar surface element 11. According to the pairwise arrangement of the locking elements 6, the recesses 7 are provided in the circuit carrier 4.
  • the paired locking elements 6 are approximated and can engage in the recesses 7.
  • the illustrated locked position of the elastically deformable web 9 is elastically deformed by the amount that is required to exert the corresponding pressing action on the electrical conductor 3.
  • connection means 1 shown in FIG. 5 has the same features as the connection means 1 described with reference to FIG.
  • the connecting means 1 shown in Fig. 5 is in the form of a clamp and has typical dimensions of 10 mm x 5 mm x 5 mm.
  • the connecting means 1 is optimized according to manufacturing considerations. Rounded transitions between the locking element 6 and the elastically deformable web 9 results in an improved voltage curve.
  • a structural unit 100 shown in FIG. 6 comprises a connecting means 1 and a circuit carrier 4.
  • the connecting means 1 has latching elements 6 arranged in pairs, a contact stamp 8 and an elastically deformable web 9.
  • the locking elements 6 and the contact stamp 8 are connected to each other by the web 9 and spaced from each other and stand from the web 9 in the same direction.
  • the locking elements 6 are trained to engage in a corresponding recess 7 of a circuit substrate 4.
  • the web 9 of the connecting means 1 has a planar surface element 1 1, the surface normal opposite to the Abstehraum the contact stamp 8 is oriented.
  • the planar surface element 1 1 makes up a predominant part of a projection surface of the connection means 1.
  • the projection surface is defined by a parallel projection whose rays run parallel to the surface normal of the planar surface element.
  • the contact stamps 8 and the latching elements 6 are arranged annularly and alternately on a surface of the connecting means 1. In each case, a latching element 6 and a contact punch 8 are diametrically opposed to each other.
  • the connecting means 1 is monolithically made of an injection-moldable plastic.
  • the circuit carrier 4 in this case has a plurality of electrically conductive contact surfaces 5 and a plurality of matched to the locking elements 6 recesses 7.
  • the electrical contact surfaces 5 and the recesses 7 are annular and arranged alternately. In each case a recess 7 and a contact surface 5 are diametrically opposite each other.
  • the connecting means 1 shown in FIG. 6 is structurally matched to the circuit carrier 4.
  • Each contact stamp 8 is a corresponding conductive contact surface 5, each latching element 6 associated with a corresponding recess 7.
  • FIGS. 7 to 1 show a plan view of the connecting means, b) a section through the connecting means along the section line A-A, and c) a perspective view of the connecting means.
  • the connecting means 1 in Fig. 7 has exactly three contact pins 8 ', 8 "and 8"', and exactly three locking elements 6 ', 6 "and 6"' on.
  • the three locking elements 6 ', 6 "and 6"' are arranged in pairs. In this case, the locking elements 6 'and 6 "form a first locking element pair, the locking elements 6" and 6 "' a second locking element pair and the locking elements 6 '' and 6 'a third locking element pair. Furthermore, the locking elements 6 ', 6 "and 6"' and the contact pins 8 ', 8 “and 8”' are arranged alternately on the circumference of the connecting means.
  • each at least one contact stamp specifically closes the first pair consisting of the locking elements 6 'and 6 "between the contact punch 6" a etc.
  • each a locking element and a contact stamp are diametrically opposite.
  • the locking elements 6 'the contact stamp 8 "opposite, etc.
  • Well recognizable in Fig. 8 is the surface round formation of the web 9.
  • a planar surface element 1 1 extends over the entire web.
  • FIG. 8 differs from that shown in FIG. 7 only in that it has five contact punches and five locking elements. Again, the locking elements 6 'and 6 "form a first locking element pair, the locking elements 6" and 6 "' a second locking element pair, etc. In principle, any high number of circumferentially distributed contact stamping and locking elements is conceivable.
  • FIG. 9 A further embodiment of a connecting means in Fig. 9, which, like the one shown in Fig. 7 exactly three contact stamp and exactly three locking elements has.
  • the contact punches 8 ', 8 "and 8"' are of a resilient design, ie resiliently or parallel to their direction of departure A from the web 9.
  • FIG. 10 Another embodiment of a connecting means is shown in FIG. 10.
  • the connecting means 1 has exactly one contact stamp 8 and exactly four locking elements 6, 6 ', 6 "and 6"'.
  • the latching elements are arranged annularly around the contact stamp 8 and on a surface of the connecting means 1.
  • the mutually opposed latching elements 6 and 6 form a first pair which includes the contact punch 8 in the straight direction of the diameter D.
  • the opposing latching elements 6 'and 6"' form a second first pair running in the straight direction of the Diameter D, the contact stamp 8 also includes.
  • a rectangular connecting means is shown in Fig. 1 1.
  • the latching elements 6 and 6 ' here form a first pair, which in the direction of a first side-parallel section S1 through the rectangular connecting means 1 includes a contact punch 8.
  • the latching elements 6 "and 6" ' form a second latching element pair, which encloses a contact punch 8' in a straight direction of a second, side-parallel cut S2 through the rectangular connecting means 1.

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Abstract

Verbindungsmittel (1) zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes zwischen einem von einer textilen Fläche (2) umfassten elektrischen Leiters (3) und einer von einem Schaltungsträger (4) umfassten elektrisch leitfähigen Kontaktfläche (5), wobei das Verbindungsmittel (1) paarweise angeordnete Rastelemente (6), einen Kontaktstempel (8) und einen elastisch verformbaren Steg (9) aufweist, wobei die Rastelemente (6) und der Kontaktstempel (8) durch den Steg (9) miteinander verbunden und voneinander beabstandet sind und von dem Steg (9) in der gleichen Richtung abstehen und die Rastelemente (6) ausgebildet sind, in eine entsprechende Ausnehmung (7) eines Schaltungsträgers (4) einzurasten, wobei die Rastelemente (6) in eingerastetem Zustand durch eine jeweilige textile Fläche (2) durchstehen und der Steg (9) wenigstens einen Teil einer jeweiligen textilen Fläche (2) derart überdeckt, dass ein Schaltungsträger (4) an einer jeweiligen textilen Fläche (2) mechanisch fixiert ist, und wobei der Steg (9), bei eingerasteten Rastelementen (6), derart elastisch verformt ist, dass der Kontaktstempel (8) einem von einer jeweiligen textilen Fläche (2) umfassten elektrischen Leiter (3) unmittelbar gegen eine elektrisch leitfähige Kontaktfläche (5) presst und so einen elektrischen Kontakt zwischen einem elektrischen Leiter (3) und einer Kontaktfläche (5) herstellt und aufrechterhält.

Description

Kontaktstabiler Schnappverbinder
Die Erfindung betrifft ein Verbindungsmittel zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes zwischen einem von einer textilen Fläche umfassten elektrischen Leiters und einer auf einem Schaltungsträger angeordneten elektrisch leitfähigen Kontaktfläche.
Im Bereich der„Smart-Textiles" ist es erforderlich, elektronische Schaltungen in oder auf textilen Flächen zu integrieren. Das Integrieren beinhaltet zum einen das elektrische Verbinden einer elektronischen Schaltung mit einem von einer textilen Fläche umfassten elektrischen Leiters - wobei dieser Leiter in oder auf der textilen Fläche angeordnet sein kann - zum anderen das mechanische Fixieren des Schaltungsträgers an einer textilen Fläche.
Um einen elektrischen Kontakt zwischen zwei leitfähigen Körpern herzustellen, ist es notwendig, die Oberflächen der Körper auf einen Abstand zueinander zu bringen, ab dem ein Elektronenübergang zwischen den Körpern möglich ist. Dies ist bei einem Abstand im unteren Nanometerbereich durch den Tunneleffekt der Fall. Für die hier genannte technische Anwendung ist es wünschenswert, dass die Körper in physischem Kontakt, unter Ausbildung einer Kontaktfläche, zueinander stehen, wobei der elektrische Kontakt über die ausgebildete Kontaktfläche zustande kommt. Je stärker die Körper aufeinander gepresst werden, je größer also die ausgebildete Kontaktfläche, desto geringer, bis zu einem minimalen Grenzwert, ist der elektrische Kontaktwiderstand über die Kontaktfläche.
Bisher kommen für die elektrische Kontaktierung Lote oder leitfähige Epoxidklebstoffe zum Einsatz, über die auch eine mechanische Fixierung eines jeweiligen Schaltungsträgers an einer textilen Fläche erfolgen kann. Als mechanische Fixierung finden auch Druckknöpfe oder Crimpösen Verwendung.
Verbindungsmittel nach dem beschriebenen Stand der Technik haben den Nachteil, dass die für ein Löten und für das Aushärten von Epoxidklebstoffen notwendigen Temperatu- ren ein textiles Gewebe beschädigen können. Eine dauerhafte, mechanisch belastbare Fixierung eines jeweiligen Schaltungsträgers, insbesondere eines großflächigen Schaltungsträgers, an einer textilen Fläche ist auf diese Art und Weise nach bisherigen Erkenntnissen nicht möglich. Dementsprechend ist auch der für eine elektrische Verbindung wünschenswerte, geringe elektrische Kontaktwiderstand nicht über die gesamte Lebens- dauer eines Smart-Textiles gewährleistet. Eine mechanische Fixierung über Druckknöpfe oder Crimpösen hat den Nachteil, dass diese bei der Montage plastisch verformen und nicht ohne weiteres zerstörungsfrei wieder lösbar sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verbindungsmittel zur Verfügung zu stellen, das einen langzeitstabilen elektrischen Kontakt zwischen einem von einer textilen Fläche umfassten elektrischen Leiter und einer auf einem Schaltungsträger angeordneten elektrisch leitfähigen Kontaktfläche ermöglicht und gleichzeitig einen jeweiligen Schaltungsträger an einer jeweiligen textilen Fläche mechanisch fixiert.
Diese Aufgabe wird durch ein Verbindungsmittel dadurch gelöst, dass das Verbindungsmittel paarweise angeordnete Rastelemente, einen Kontaktstempel und einen elastisch verformbaren Steg aufweist, wobei die Rastelemente und der Kontaktstempel durch den Steg miteinander verbunden und voneinander beabstandet sind und von dem Steg in der gleichen Richtung abstehen und die Rastelemente ausgebildet sind, in eine Ausnehmung eines Schaltungsträgers einzurasten, wobei die Rastelemente in eingerastetem Zustand durch eine jeweilige textile Fläche durchstehen und der Steg wenigstens einen Teil einer jeweiligen textilen Fläche derart überdeckt, dass ein Schaltungsträger an einer jeweiligen textilen Fläche mechanisch fixiert ist, und wobei der Steg, bei eingerasteten Rastelementen, derart elastisch verformt ist, dass der Kontaktstempel einen von einer jeweiligen textilen Fläche umfassten elektrischen Leiter unmittelbar gegen eine elektrisch leitfähige Kontaktfläche presst und so einen elektrischen Kontakt zwischen einem elektrischen Leiter und einer Kontaktfläche herstellt und aufrechterhält, wobei das Verbindungsmittel eine Mehrzahl von Kontaktstempeln und paarweise angeordneten Rastelementen aufweist, die abwechselnd auf einer Oberfläche des Verbindungsmittels angeordnet sind. Auf diese Weise schließt jeweils ein Rastelementpaar wenigstens einen Kontaktstempel zwischen sich ein und sind über einen Steg miteinander verbunden. Der Steg muss dabei nicht schmal ausgebildet, sondern kann auch die Form einer großflächigeren Verbindungbrücke zwischen den Rastelementen eines Rastelementpaares haben. So kann der Steg auch mehrere Rastelemente miteinander verbinden. Alternativ oder zusätzlich können die Rastelemente ringförmig auf einer Oberfläche des Verbindungsmittels - genauer: des Stegs - angeordnet sein und/oder paarweise zwischen sich jeweils wenigstens einen Kontaktstempel einschließen.
Die erfindungsgemäße Lösung schließt die Erkenntnis ein, dass viele in der Elektrotechnik übliche Kontaktierungstechniken für die Anwendung in Smart-Textiles nicht oder nur bedingt einsetzbar sind.
Die erfindungsgemäße Lösung hat somit den Vorteil, dass ein langzeitstabiler elektrischen Kontakt zwischen einem von einer textiien Fläche umfassten elektrischen Leiter und einer auf einem Schaltungsträger angeordneten elektrisch leitfähigen Kontaktfläche ermöglicht wird und gleichzeitig einen jeweiligen Schaltungsträger an einer jeweiligen textiien Fläche mechanisch fixiert werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergänzt werden. Einige solcher Ausgestaltungen sind im Folgenden beschrieben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten beispielhaften Ausführungsformen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale können, wie auch bei den oben beschriebenen Ausführungsformen beliebig miteinander kombiniert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Steg des Verbindungsmittels ein planes Oberflächenelement aufweisen, dessen Flächennormale entgegengesetzt zur Abstehrichtung des Kontaktstempels orientiert ist. Dadurch ist gewährleistet, dass ein in einem Smart-Textile eingesetztes Verbindungsmittel nur unwesentlich von der textiien Fläche des Smart-Textiles erhaben ist und so als kaum störend empfunden wird. Unter einem Steg soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl ein schmales brückenartiges Element, als auch flächiges Element, also beispielsweise ein kreisschei- benartiges oder ein rechteckiges Element verstanden werden. Ein Steg kann beispielsweise auch als Basisplatte des Verbindungsmittels ausgebildet sein. Das plane Oberflächenelement kann einen überwiegenden Teil einer Projektionsfläche des Verbindungsmittels ausmachen. Die Projektionsfläche des Verbindungsmittels ist durch eine Parallel projektion definiert, deren Strahlen parallel zu der Flächennormalen des planen Oberflächenelementes verlaufen. Ein sich derart erstreckendes planes Oberflächenelement hat den Vorteil, dass es kostengünstig, beispielsweise durch einen Schraubstock oder eine Zange, appliziert werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das Verbindungsmittel eine Mehrzahl von Kontaktstempeln und paarweise angeordneten Rastelementen auf. Diese sind ringförmig und abwechselnd auf einer Oberfläche des Verbindungsmittels angeordnet, womit sich das Verbindungsmittel zum elektrischen Kontaktieren und mechanischen Fixieren eines großflächigen Schaltungsträgers eignet. Dieser kann in einem Arbeitsschritt fixiert und alle elektrisch leitfähigen Kontaktflächen können gleichzeitig kontaktiert werden.
Die Rastelemente können paarweise zwischen sich jeweils wenigstens einen Kontaktstempel einschließen. In einer weiteren Ausgestaltung, um eine besonders gleichmäßige Haltekraft bereitzustellen, schließen die Rastelemente paarweise zwischen sich genau einen Kontaktstempel ein.
Ein Einschließen eines Kontaktstempels zwischen zwei Rastelemente kann in Umfangs- richtung des Verbindungsmittels gegeben sein. Ist beispielsweise ein Verbindungsmittel kreisscheibenförmig ausgebildet so gilt ein Kontaktstempel als zwischen zwei Rastele- menten eingeschlossen, wenn Rastelemente und Stempel entlang des Umfangs des Verbindungsmittels abwechselnd aufeinander folgen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Einschließen eines Kontaktstempels zwischen zwei Rastelemente in gerader Richtung gegeben sein. Eine gerade Richtung kann beispielsweise durch den Durchmesser eines kreisscheibenförmigen Verbindungsmittels, aber auch durch einen seitenparallelen Schnitt durch ein rechteckförmiges Verbindungsmittels definiert sein.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Kontaktstempel und die paarweise angeordneten Rastelemente über eine Breite des Verbindungsmittels aneinandergereiht. Die Kon- taktstempel und die Rastelemente können einreihig aber auch mehrreihig aneinandergereiht sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung stehen sich jeweils ein Rastelement und ein Kontaktstempel diametral gegenüber. Dadurch ist eine optimale Spannungsverteilung innerhalb des Verbindungsmittels gewährleistet.
Um unabhängig von einer jeweiligen Leiterdicke eine im Wesentlichen konstante Anpresskraft bereitstellen zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen Kontaktstempel selbst als federnd auszubilden. Ein Kontaktstempel kann in Richtung seiner Abstehrichtung, insbesondere in Richtung seiner elektrischen Funktionsfläche gefedert oder federnd ausgebildet sein.
Eine Oberfläche des Kontaktstempels eines Verbindungsmittels kann ausgebildet sein, eine Isolierungsschicht eines von einer textilen Fläche umfassten elektrischen Leiters zu öffnen. Ein unter Umständen erforderlicher Vorgang des Abisolierens des elektrischen Leiters kann somit entfallen. Um eine Beschädigung eines von einer textilen Fläche umfassten elektrischen Leiters weitestgehend zu vermeiden, können die Übergänge zwischen dem Kontaktstempel und dem Steg und/oder die Kanten des Kontaktstempels jeweils abgerundet oder gefast sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Verbindungsmittel monolithisch gefertigt, wodurch eine besonders kostengünstige Bereitstellung des Verbindungsmittels gegeben ist. Eine weitere Kostenersparnis kann sich daraus ergeben, dass das Verbindungsmittel aus einem spritzgussfähigen Kunststoff gefertigt ist.
Entsprechend der Erfordernisse des konkreten Anwendungsfalls kann das Verbindungsmittel auch aus einem metallischen Werkstoff oder FR4 - einem Material, aus dem Stan- dardleiterplatten hergestellt werden - gefertigt sein. Ein besonderer Vorteil der Fertigung des Verbindungsmittels aus einem Standard leiterplattenmaterial ist der, dass die mechanischen und thermodynamischen Eigenschaften von Verbindungsmitteln und Schaltungsträger damit gleich sind.
Vorzugsweise kann ein Verbindungsmittel der vorgeschriebenen Art zusammen mit einem Schaltungsträger eine Baueinheit bilden. Der Schaltungsträger kann eine elektrisch leitfähige Kontaktfläche aufweisen, die an einer dem Kontaktstempel zugewandten Oberfläche angeordnet und dem Kontaktstempel zugeordnet ist. Weiterhin kann der Schaltungsträger eine auf das Rastelement abgestimmte Ausnehmung aufweisen.
Alternativ dazu kann der Schaltungsträger einen auf das Rastelement abgestimmten Bereich aufweisen, in dem bei Applikation des Verbindungsmittels, das heißt beim Durchdringen des Schaltungsträgers mittels der Rastelemente, eine Ausnehmung entsteht. Zu diesem Zweck kann der Schaltungsträger innerhalb des auf das Rastelement abgestimmten Bereichs perforiert oder anderweitig konstruktiv vorbereitet sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Baueinheit eine Mehrzahl von Verbindungsmitteln und der Schaltungsträger eine Mehrzahl elektrisch leitfähiger Kontak- te auf. Diese Konfiguration ermöglicht ein mechanisches Fixieren und elektrisches Kontaktieren eines großflächigen Schaltungsträgers an einer textilen Fläche. Eine auf das Rastelement abgestimmte Ausnehmung kann durch Fräsen, Stanzen oder andere übliche Fertigungsverfahren im Schaltungsträger vorgesehen werden.
Vorzugsweise wird ein Verbindungsmittel der vorgeschriebenen Art zum Herstellen eines elektrischen Kontakts zwischen einem von einer textilen Fläche umfassten elektrischen Leiter und einer auf einem Schaltungsträger angeordneten elektrischen Kontaktfläche verwendet. Durch diese Verwendung des vorgeschriebenen Verbindungsmittels wird ein langzeitstabiler elektrischer Kontakt zwischen einem von einer textilen Fläche umfassten elektrischen Leiter und einer auf einem Schaltungsträger angeordneten elektrisch leitfä- higen Kontaktfläche ermöglicht und gleichzeitig ein jeweiliger Schaltungsträger an einer jeweiligen textilen Fläche mechanisch fixiert.
Eine in diesem Zusammenhang genannte, einen elektrischen Leiter umfassende textile Fläche kann eine beliebige textile Fläche sein, die durch textile Herstellungstechniken elektrisch leitfähiges Material enthält. Ein leitfähiges Material kann dabei ein Draht, eine Litze, ein Kabel oder auch ein leitfähig gemachter beispielsweise versilberter Faden des Textils selber sein. Dementsprechend kann sich das leitfähige Material innerhalb des Gewebes oder auf der Oberfläche des Gewebes befinden.
Unter einer textilen Fläche selbst ist in diesem Zusammenhang ein flächiges, flexibles Material, vorzugsweise ein maschenstabiles Gewebe zu verstehen. Vorzugsweise bieten sich Gewebe an, da diese mechanisch stabil verbleiben, wenn sie von einem Rastelement der beschriebenen Art durchdrungen werden. Eine wichtige Eigenschaft der textilen Fläche ist eine begrenzte Elastizität, um so die mechanischen Kräfte aufnehmen zu können. Weiterhin ist eine eher engmaschigere Ausgestaltung der textilen Fläche wünschenswert.
Vorzugsweise kann eine textile Fläche Öffnungen aufweisen, die zu den Ausnehmungen eines Schaltungsträgers deckungsgleich sind. Alternativ dazu können derartige Öffnun- gen aber auch erst durch die Applikation eines Verbindungsmittels entstehen.
Ein Schaltungsträger weist elektrische Bauelemente und elektrische Kontaktflächen auf, wobei die elektrischen Bauteile vorzugsweise auf einer Oberfläche des Schaltungsträgers aufgebracht sind, die entgegengesetzt zu einer die elektrischen Kontaktflächen tragenden Oberfläche ist. Eine elektrische Kontaktfläche kann beispielsweise durch einen Metallisie- rungsprozess auf den Schaltungsträger aufgebracht oder eingebettet sein. Aber auch alternative Verfahren zu Herstellung derartiger, in der Elektrotechnik verbreiteter elektrischen Kontaktflächen sind denkbar.
Ein Querschnitt eines von einer textilen Fläche umfassten litzenartigen elektrischen Leiters kann typischerweise zwischen 100 und 500 μιτι groß sein. Ein auf eine derartige Litze abgestimmter Kontaktstempel eines Verbindungsmittels kann eine Pressfläche zwischen üblicherweise 1 mm2 und 10 mm2 aufweisen. Eine Dimensionierung des Verbindungsmittels erfolgt entsprechend üblicher mechanischer Berechnungsmethoden, insbesondere beruht die Dimensionierung auf einer Biegebalkenberechnung. In einer typischen Dimensionierung des Verbindungsmittels für den genannten Leiterquerschnitt ist das Verbindungsmittel ausgebildet, über den Kontaktstempel eine Kraft von typischerweise 5 bis 10 N auf den Leiter zu übertragen. Bei dieser Kontaktkraft wird bereits ein akzeptabel geringer Widerstandswert des elektrischen Kontakts zwischen Leiter und leitfähiger Kontaktfläche erreicht. Ein als Klammer ausgebildetes und aus FR4 gefertigtes Verbindungsmittel weist dabei typischerweise eine äußere Abmessung von 10mm x 5mm x 5 mm auf. In diesem typischen Beispiel ist die textile Fläche, die den elektrischen Leiter umfasst, ca. 300 μιτι bis 500 μιτι stark. Ist das Verbindungsmittel im Schaltungsträger, der typischerweise zwischen 300 μιτι und 1 mm stark sein kann, eingerastet, wird erreicht, dass die textile Fläche um 50 bis 70 % komprimiert ist.
Alternativ kann das Verbindungsmittel aus FR4 gefertigt und scheibenförmig ausgebildet sein und kann typischerweise eine äußere Abmessung von 30mm x 5mm aufweisen. Ein scheibenförmiges Verbindungsmittel weist üblicherweise mehrere, beispielsweise 5 Kontaktstempel auf. Bezüglich der der Dimensionierung des Verbindungsmittels und der erreichten Kontaktkräfte gelten das bereits gesagte. eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verbindungsmittels; eine schematische Darstellung der beispielhaften Ausgestaltung einer Baueinheit eines Verbindungsmittels und eines Schaltungsträgers; eine schematische Darstellung der beispielhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verbindungsmittels aus Fig. 1 , das einen Schaltungsträger an einer textilen Fläche fixiert und einen von der textilen Fläche um- fassten elektrischen Leiter kontaktiert; eine schematische Schnittdarstellung der in Fig. 3 gezeigten Anordnung; eine schematische Darstellung einer anderen beispielhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verbindungsmittels; eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung eines Baueinheit aus einem Verbindungsmittels und einem Schaltungsträger; eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verbindungsmittels; eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verbindungsmittels; eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verbindungsmittels; eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verbindungsmittels; eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verbindungsmittels. Ein Verbindungsmittel 1 in Fig. 1 weist paarweise angeordnete Rastelemente 6, einen Kontaktstempel 8 und einen elastisch verformbaren Steg 9 auf. Die Rastelemente 6 und der Kontaktstempel 8 sind durch den Steg miteinander verbunden. Durch den Steg 9 sind die Rastelemente 6 und der Kontaktstempel 8 voneinander beabstandet. Kontaktstempel 8 und Rastelemente 6 stehen von dem Steg 9 in gleicher Richtung ab. Die Übergänge zwischen dem Kontaktstempel 8 und dem Steg 9 sind jeweils abgerundet. Das Verbindungsmittel 1 ist monolithisch aus einem spritzgussfähigen Kunststoff gefertigt.
Fig. 2 zeigt eine Baueinheit 100 aus einem Verbindungsmittel 1 und einem Schaltungsträger 4. Das Verbindungsmittel 1 entspricht dem mit Bezug auf Fig. 1 Beschriebenen, gezeigt aus einer anderen Perspektive. Der Steg 9 des Verbindungsmittels 1 weist ein planes Oberflächenelement 1 1 auf. Die Flächennormale dieses planen Oberflächenelements 1 1 ist entgegengesetzt zur Abstehrichtung des Kontaktstempels 8 orientiert. Der Schaltungsträger 4 weist zwei Ausnehmungen 7 auf, die den Rastelementen 6 des Verbindungsmittels 1 zugeordnet sind. Der Abstand der Ausnehmungen 7 im Schaltungsträ- ger 4 ist derart dimensioniert, dass die Rastelemente 6 unter elastischer Verformung des Stegs 9 in die jeweiligen Ausnehmungen 7 einrasten können. Der Schaltungsträger 4 umfasst eine elektrisch leitfähige Kontaktfläche 5, diese ist, entsprechend der Anordnung des Kontaktstempels 8 zwischen den paarweise angeordneten Rastelementen 6 des Verbindungsmittels, zwischen den paarweise angeordneten Ausnehmungen im Schal- tungsträger angeordnet. Das plane Oberflächenelement 1 1 des Stegs 9 macht einen überwiegenden Anteil einer Projektionsfläche des Verbindungsmittels 1 aus. Die Projektionsfläche ergibt sich durch eine Parallelprojektion, deren Strahlen parallel zu der Flächennormalen des planen Oberflächenelements 1 1 verlaufen.
In Fig. 3 ist ein Verbindungsmittel 1 gezeigt, das einen elektrischen Kontakt zwischen einem von einer textilen Fläche 2 umfassten elektrischen Leiter 3 und einer von einem Schaltungsträger umfassten elektrisch leitfähigen Kontaktfläche 5 (in dieser Fig. nicht gezeigt) darstellt. Der Steg 9 des Verbindungsmittels 1 überdeckt einen Teil einer jeweiligen textilen Fläche 2, insbesondere eine Mehrzahl von lateral innerhalb dieser textilen Fläche angeordneten Textilfasern. Der Kontaktstempel 8 übt eine unmittelbare Presswir- kung auf den elektrischen Leiter 3 aus.
In Fig. 4 ist die in Fig. 3 gezeigte Anordnung mittels einer schematischen Schnittdarstellung weiter verdeutlicht. Das Verbindungsmittel 1 weist paarweise angeordnete Rastelemente 6, einen Kontaktstempel 8 und einen elastisch verformbaren Steg 9 auf, wobei die Rastelemente 6 und der Kontaktstempel 8 durch den Steg miteinander verbunden und voneinander beabstandet sind und vom Steg 9 in der gleichen Richtung abstehen. Die Rastelemente 6 sind ausgebildet, in eine entsprechende Ausnehmung 7 eines Schaltungsträgers 4 einzurasten, wobei die Rastelemente 6 in eingerastetem Zustand durch die textile Fläche 2 durchstehen. Der Steg 9 überdeckt wenigstens einen Teil der textilen Fläche 2, so dass ein Schaltungsträger 4 an der textilen Fläche 2 mechanisch fixiert ist. Der Steg 9 ist elastisch verformt, so dass der Kontaktstempel 8 einen von der textilen Fläche 2 umfassten elektrischen Leiter 3 unmittelbar gegen eine elektrische leitfähige Kontaktfläche 5 presst. Auf diese Art und Weise wird ein elektrischer Kontakt zwischen dem elektrischen Leiter 3 und der Kontaktfläche 5 hergestellt und dauerhaft aufrechter- halten. Unter der Presswirkung des Kontaktstempels 8 verformt sich der elektrische Leiter 3 derart, dass sich zwischen elektrischem Leiter 3 und der Kontaktfläche 5 ein optimaler, geringer Kontaktwiderstand einstellt. Der Steg 9 des Verbindungsmittels 1 weist ein planes Oberflächenelement 1 1 auf, dessen Flächennormale entgegengesetzt zur Abstehrichtung des Kontaktstempels 8 orientiert ist. Das plane Oberflächenelement 1 1 nimmt einen überwiegenden Teil einer Projektionsfläche des Verbindungsmittels 1 ein. Die Projektionsfläche ist durch eine Parallelprojektion definiert, deren Strahlen parallel zu der Flächennormalen des planen Oberflächenelementes 1 1 verlaufen. Entsprechend der paarweisen Anordnung der Rastelemente 6 sind die Ausnehmungen 7 im Schaltungsträger 4 vorgesehen. Unter elastischer Verformung des Stegs 9 sind die paarweisen Rast- elemente 6 einander angenähert und können in die Ausnehmungen 7 einrasten. In der dargestellten eingerasteten Position ist der elastisch verformbare Steg 9 um das Maß elastisch verformt, das erforderlich ist, um die entsprechende Presswirkung auf den elektrischen Leiter 3 auszuüben.
Die in Fig. 5 gezeigte andere beispielhafte Ausgestaltung eines Verbindungsmittels 1 weist die gleichen Merkmale wie das mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene Verbindungsmittel 1 auf. Das in Fig. 5 gezeigte Verbindungsmittel 1 ist in Form einer Klammer ausgeführt und weist typische Abmaße von 10 mm x 5 mm x 5 mm auf. Das Verbindungsmittel 1 ist entsprechend fertigungstechnischer Erwägungen optimiert. Durch abgerundete Übergänge zwischen dem Rastelement 6 und dem elastisch verformbaren Steg 9 ergibt sich ein verbesserter Spannungsverlauf.
Eine in Fig. 6 gezeigte Baueinheit 100 umfasst ein Verbindungsmittel 1 und einen Schaltungsträger 4. Das Verbindungsmittel 1 weist paarweise angeordnete Rastelemente 6, einen Kontaktstempel 8 und einen elastisch verformbaren Steg 9 auf. Die Rastelemente 6 und der Kontaktstempel 8 sind durch den Steg 9 miteinander verbunden und von einan- der beabstandet und stehen von dem Steg 9 in gleicher Richtung ab. Die Rastelemente 6 sind ausgebildet in eine entsprechende Ausnehmung 7 eines Schaltungsträgers 4 einzurasten. Der Steg 9 des Verbindungsmittels 1 weist ein planes Oberflächenelement 1 1 auf, dessen Flächennormale entgegengesetzt zur Abstehrichtung des Kontaktstempels 8 orientiert ist. Das plane Oberflächenelement 1 1 macht einen überwiegenden Teil einer Projektionsfläche des Verbindungsmittels 1 aus. Die Projektionsfläche ist durch eine Parallelprojektion definiert, deren Strahlen parallel zu der Flächennormalen des planen Oberflächenelements verlaufen. Die Kontaktstempel 8 und die Rastelemente 6 sind ringförmig und abwechselnd auf einer Oberfläche des Verbindungsmittels 1 angeordnet. Jeweils ein Rastelement 6 und ein Kontaktstempel 8 stehen einander diametral gegenü- ber. Das Verbindungsmittel 1 ist monolithisch aus einem spritzgussfähigen Kunststoff gefertigt. Der Schaltungsträger 4 weist dabei eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Kontaktflächen 5 und eine Mehrzahl von auf die Rastelemente 6 abgestimmten Ausnehmungen 7 auf. Die elektrischen Kontaktflächen 5 und die Ausnehmungen 7 sind ringförmig und abwechselnd angeordnet. Jeweils eine Ausnehmung 7 und eine Kontaktfläche 5 stehen einander diametral gegenüber. Das in Fig. 6 gezeigte Verbindungsmittel 1 ist konstruktiv auf den Schaltungsträger 4 abgestimmt. Jedem Kontaktstempel 8 ist eine entsprechende leitfähige Kontaktfläche 5, jedem Rastelement 6 eine entsprechende Ausnehmung 7 zugeordnet.
Weitere Ausgestaltungen eines Verbindungsmittels werden nun im Folgenden mit Bezug auf die Fig. 7 bis 1 1 erläutert. Dabei zeigt jeweils a) eine Draufsicht auf das Verbindungsmittel, b) einen Schnitt durch das Verbindungsmittel entlang der Schnittlinie A-A, und c) eine perspektivische Ansicht des Verbindungsmittels. Einige Bezugszeichen sind im Sinne einer eindeutigen Beschreibung mit Hochkommata versehen.
Das Verbindungsmittel 1 in Fig. 7 weist genau drei Kontaktstempel 8', 8" und 8"', sowie genau drei Rastelemente 6', 6" und 6"' auf. Die drei Rastelemente 6', 6" und 6"' sind paarweise angeordnet. Dabei bilden die Rastelemente 6' und 6" ein erstes Rastelementpaar, die Rastelemente 6" und 6"' ein zweites Rastelementpaar und die Rastelemente 6"' und 6' ein drittes Rastelementpaar. Desweiteren sind die Rastelemente 6', 6" und 6"' und die Kontaktstempel 8', 8" und 8"' abwechselnd am Umfang des Verbindungsmittels angeordnet. In Umfangsrichtung U schließen die Rastelemente paarweise zwischen sich jeweils wenigstens einen Kontaktstempel ein, konkret schließt das erste Paar bestehend aus den Rastelementen 6' und 6" zwischen sich den Kontaktstempel 6" ein usw. Ferner stehen sich jeweils ein Rastelement und ein Kontaktstempel diametral gegenüber. So steht das Rastelemente 6' dem Kontaktstempel 8" gegenüber usw. Gut zu erkennen in Fig. 8 ist die flächig runde Ausbildung des Stegs 9. Ein planes Oberflächenelement 1 1 erstreckt sich über den gesamten Steg 9.
Die in Fig. 8 gezeigte Ausgestaltung unterscheidet sich von der in Fig. 7 gezeigten ledig- lieh dadurch, dass sie fünf Kontaktstempel und fünf Rastelemente aufweist. Auch hier bilden die Rastelemente 6' und 6" ein erstes Rastelementpaar, die Rastelemente 6" und 6"' ein zweites Rastelementpaar usw. Prinzipiell ist eine beliebige hohe Anzahl von am Umfang verteilten Kontaktstempeln und Rastelementen denkbar.
Eine weitere Ausgestaltung eines Verbindungsmittels in Fig. 9 gezeigt, die wie die in Fig. 7 gezeigte genau drei Kontaktstempel und genau drei Rastelemente auf weist. Im Unterschied zu Fig. 7 sind die Kontaktstempel 8', 8" und 8"' federnd ausgebildet und zwar federnd Richtung bzw. parallel zu ihrer Abstehrichtung A von dem Steg 9.
Eine wieder andere Ausgestaltung eines Verbindungsmittels ist in Fig. 10 gezeigt. Das Verbindungsmittel 1 weist genau einen Kontaktstempel 8 und genau vier Rastelemente 6, 6', 6" und 6"' auf. Die Rastelemente sind ringförmig um den Kontaktstempel 8 und auf einer Oberfläche des Verbindungsmittels 1 angeordnet. In Fig. 10 bilden die einander gegenüberliegenden Rastelemente 6 und 6" ein erstes Paar, das in gerader Richtung des Durchmessers D den Kontaktstempel 8 einschließt. Die einander gegenüberliegenden Rastelemente 6' und 6"' bilden ein zweites erstes Paar, das in gerader Richtung des Durchmessers D den Kontaktstempel 8 ebenfalls einschließt.
Ein rechteckförmiges Verbindungsmittels ist in Fig. 1 1 gezeigt. Die Rastelemente 6 und 6' bilden hier ein erstes Paar, das in gerader Richtung eines ersten seitenparallelen Schnitts S1 durch das rechteckförmige Verbindungsmittel 1 einen Kontaktstempel 8 einschließt. Die Rastelemente 6" und 6"' bilden ein zweites Rastelementpaar, das in gerader Rich- tung eines zweiten seitenparallelen Schnitts S2 durch das rechteckförmige Verbindungsmittel 1 einen Kontaktstempel 8' einschließt.

Claims

Ansprüche
1. Verbindungsmittel (1 ) zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes zwischen einem von einer textilen Fläche (2) umfassten elektrischen Leiters (3) und einer von einem Schaltungsträger (4) umfassten elektrisch leitfähigen Kontaktfläche (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (1 ) paarweise angeordnete Rastelemente (6), einen Kontaktstempel (8) und einen elastisch verformbaren Steg (9) aufweist, wobei die Rastelemente (6) und der Kontaktstempel (8) durch den Steg (9) miteinander verbunden und voneinander beabstandet sind und von dem Steg (9) in der gleichen Richtung abstehen und die Rastelemente (6) ausgebildet sind, in eine entsprechende Ausnehmung (7) eines Schaltungsträgers (4) einzurasten, wobei die Rastelemente (6) in eingerastetem Zustand durch eine jeweilige textile Fläche (2) durchstehen und der Steg (9) wenigstens einen Teil einer jeweiligen textilen Fläche (2) derart überdeckt, dass ein Schaltungsträger (4) an einer jeweiligen textilen Fläche (2) mechanisch fixiert ist, und wobei der Steg (9), bei eingerasteten Rastelementen (6), derart elastisch verformt ist, dass der Kontaktstempel (8) einen von einer jeweiligen textilen Fläche (2) umfassten elektrischen Leiter (3) unmittelbar gegen eine elektrisch leitfähige Kontaktfläche (5) presst und so einen elektrischen Kontakt zwischen einem elektrischen Leiter (3) und einer Kontaktfläche (5) herstellt und aufrechterhält, wobei das Verbindungsmittel (1 ) eine Mehrzahl von Kontaktstempeln (8) und paarweise angeordneten Rastelementen (6) aufweist, die abwechselnd auf einer Oberfläche des Verbindungsmittels (1 ) angeordnet sind.
2. Verbindungsmittel (1 ) zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes zwischen einem von einer textilen Fläche (2) umfassten elektrischen Leiters (3) und einer von einem Schaltungsträger (4) umfassten elektrisch leitfähigen Kontaktfläche (5), wobei das Verbindungsmittel (1 ) paarweise angeordnete Rastelemente (6), einen Kontaktstempel (8) und einen elastisch verformbaren Steg (9) aufweist, wobei die Rastelemente (6) und der Kontaktstempel (8) durch den Steg (9) miteinander verbunden und voneinander beabstandet sind und von dem Steg (9) in der gleichen Richtung abstehen und die Rastelemente (6) ausgebildet sind, in eine entsprechende Ausnehmung (7) eines Schaltungsträgers (4) einzurasten, wobei die Rast- elemente (6) in eingerastetem Zustand durch eine jeweilige textile Fläche (2) durchstehen und der Steg (9) wenigstens einen Teil einer jeweiligen textilen Fläche (2) derart überdeckt, dass ein Schaltungsträger (4) an einer jeweiligen textilen Fläche (2) mechanisch fixiert ist, und wobei der Steg (9), bei eingerasteten Rastelementen (6), derart elastisch verformt ist, dass der Kontaktstempel (8) einen von einer jeweiligen textilen Fläche (2) umfassten elektrischen Leiter (3) unmittelbar gegen eine elektrisch leitfähige Kontaktfläche (5) presst und so einen elektrischen Kontakt zwischen einem elektrischen Leiter (3) und einer Kontaktfläche (5) herstellt und aufrechterhält, wobei die Rastelemente (6) ringförmig auf einer Oberfläche des Verbindungsmittels (1 ) angeordnet sind und paarweise zwischen sich jeweils wenigstens einen Kontaktstempel einschließen.
Verbindungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (9) ein planes Oberflächenelement (1 1 ) aufweist, dessen Flächennormale entgegengesetzt zur Abstehrichtung des Kontaktstempels (8) orientiert ist.
Verbindungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das plane Oberflächenelement (1 1 ) einen überwiegenden Teil einer Projektionsfläche des Verbindungsmittels (1 ) ausmacht, wobei die Projektionsfläche durch eine Parallelprojektion definiert ist, deren Strahlen parallel zu der Flächennormalen des planen Oberflächenelementes (1 1 ) verlaufen.
Verbindungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (1 ) eine Mehrzahl von Kontaktstempeln (8) und paarweise angeordneten Rastelementen (6) aufweist, wobei diese ringförmig und abwechselnd auf einer Oberfläche des Verbindungsmittels (1 ) angeordnet sind.
Verbindungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeweils ein Rastelement (6) und ein Kontaktstempel (8) diametral gegenüberstehen.
Verbindungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Kontaktstempels (8) ausgebildet ist, eine Isolierungsschicht eines von einer textilen Fläche (2) umfassten elektrischen Leiters (3) zu öffnen.
8. Verbindungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen dem Kontaktstempel (8) und dem Steg (9) und/oder die Kanten des Kontaktstempels (8) jeweils abgerundet oder gefast sind.
9. Verbindungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (1 ) monolithisch gefertigt ist.
10. Verbindungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (1 ) aus einem spritzgussfähigen Kunststoff gefertigt ist.
Baueinheit (100) aus einem Verbindungsmittel (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem Schaltungsträger (4), wobei der Schaltungsträger (4) eine elektrisch leitfähige Kontaktfläche (5), die an einer dem Kontaktstempel (8) zugewandten Oberfläche angeordnet und dem Kontaktstempel (8) zugeordnet ist, und eine auf das Rastelement (6) abgestimmte Ausnehmung (7) aufweist.
Baueinheit nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit eine Mehrzahl von Verbindungsmitteln (1 ) und der Schaltungsträger (4) eine Mehrzahl elektrisch leitfähiger Kontaktflächen (5) aufweist, wobei jeweils ein Verbindungsmittel (1 ) einer Kontaktfläche zugeordnet ist.
Verwendung eines Verbindungsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Herstellen eines elektrischen Kontakts zwischen einem von einer textilen Fläche (2) umfassten elektrischen Leiters (3) und einer auf einem Schaltungsträger (4) angeordneten elektrisch leitfähigen Kontaktfläche (5).
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