DE10114827A1 - Steckverbinder bestehend aus Steckbuchse und Steckerteil - Google Patents
Steckverbinder bestehend aus Steckbuchse und SteckerteilInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder, bestehend aus einer Steckbuchse (10) und einem Steckerteil (50), wobei die Steckbuchse ein isolierendes Gehäuse (12) mit mehreren Kontaktkammern (14) aufweist, in denen jeweils ein Federkontakt (16) angeordnet ist, der zwei einander gegenüberliegende Federtaschen (22) aufweist, die jeweils eine Biegestelle (24) aufweisen, mittels der sie elastisch aneinander anliegen und wobei das Steckerteil (50) ein isolierendes Gehäuse (52) mit mehreren Kontakten (56) aufweist, die in jeweils eine Kontaktkammer der Steckbuchse eingesteckt werden können.
Description
Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder bestehend aus einer Steckbuchse
und einem Steckerteil, das dafür vorgesehen ist, in die Steckbuchse eingesteckt
zu werden. Die Erfindung betrifft insbesondere einen sogenannten Rückwand-
Steckverbinder, bei dem eines der beiden Teile des Steckverbinders auf einer
fest in einem Gehäuse eines elektrischen Geräts angebrachten Rückwand-
Leiterplatte, der sogenannten Trägerkarte, angebracht ist und der andere Teil
des Steckverbinders auf einer steckbaren Leiterplatte, der sogenannten
Steckkarte, angebracht ist. Beim Einschieben der Steckkarte in das Gehäuse
gelangen die Kontakte der Steckbuchse bzw. des Steckerteils mit den Kontakten
des anderen Teils in Eingriff, so daß die Steckkarte an die Trägerkarte
angeschlossen ist.
Problematisch dabei ist, daß die Steckkarte im Gehäuse nicht so genau
geführt werden kann, daß sie ohne Toleranzen eingeschoben werden kann. Dies
bedeutet, daß die Kontakte des Steckverbinders in dem Moment, in welchem sie
während des Einschiebens der Steckkarte aufeinandertreffen, seitlich
gegeneinander versetzt und/oder relativ zueinander eine Winkelfehlstellung
aufweisen können, ihre Längsachsen also nicht miteinander fluchten. Diese
Ausrichtungsfehler können zwar beim Einschieben des Steckerteils in die
Steckbuchse größtenteils korrigiert werden; bei dieser Korrektur wirken jedoch
auf die Kontakte der Steckbuchse und des Steckerteils vergleichsweise hohe
Kräfte. Dabei besteht die Gefahr, daß es zu Verformungen und Belastungen der
Lötstellen der Kontakte kommt. Dies ist besonders kritisch bei SMT-
Anschlüssen, die im Gegensatz zu Durchsteckkontakten keine formschlüssige
Verbindung zur Leiterplatte haben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen Steckverbinder zu
schaffen, bei dem die Kontakte während des Einfädelns der Steckkarte in das
Gehäuse und somit des Steckerteils in die Steckbuchse keinen hohen
mechanischen Belastungen ausgesetzt werden, falls eine Fehlstellung zwischen
Steckerteil und Steckbuchse vorliegt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Steckverbinder bestehend aus einer
Steckbuchse und einem Steckerteil vorgesehen, wobei die Steckbuchse ein
isolierendes Gehäuse mit mehreren Kontaktkammern aufweist, in denen jeweils
ein Federkontakt angeordnet ist, der zwei einander gegenüberliegende
Federlaschen aufweist, die jeweils eine Biegestelle aufweisen, mittels der sie
elastisch aneinander anliegen, und wobei das Steckerteil ein isolierendes
Gehäuse mit mehreren Kontakten aufweist, die in jeweils eine Kontaktkammer
der Steckbuchse eingesteckt werden können. Dieser Steckverbinder ermöglicht
vergleichsweise großzügig ausgelegte Maßtoleranzen der Gehäuse der
Steckbuchse und des Steckerteils, so daß es möglich ist, die Steckbuchse und
das Steckerteil extrem schief ineinander zu stecken. Maßgebend hierfür ist das
Zusammenwirken der Kontakte mit den Federkontakten. Jeder Federkontakt liegt
an dem ihm zugeordneten Kontakt mittels der beiden Biegestellen der
Federlaschen an; es kommt also zu zwei linienförmigen Berührstellen. Somit hat
der Kontakt gegenüber dem Federkontakt eine Bewegungsfreiheit, die
vergleichbar mit derjenigen eines Kugelgelenks ist. Zusätzlich wirken die
Abschnitte der Federlaschen, die von der Biegestelle aus gesehen dem
Steckerteil zugewandt sind, als Einführschrägen für den zugeordneten Kontakt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter
ansprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen
zeigen:
Fig. 1 in einem ersten Schnitt eine Steckbuchse und ein Steckerteil zu
Beginn des Einsteckens;
Fig. 2 in einem zweiten, zum Schnitt von Fig. 1 senkrechten Schnitt die
Steckbuchse und das Steckerteil von Fig. 1;
Fig. 3 in einer Ansicht entsprechend derjenigen von Fig. 1 die
Steckbuchse und das Steckerteil in einer ersten Stellung während des
Einsteckens;
Fig. 4 in einer Ansicht entsprechend derjenigen von Fig. 2 die
Steckbuchs und das Steckerteil in der Stellung von Fig. 3;
Fig. 5 in einer Ansicht in einer Ansicht entsprechend derjenigen von
Fig. 1 die Steckbuchse und das Steckerteil in einer zweiten Stellung während
des Einsteckens;
Fig. 6 in einer Ansicht entsprechend derjenigen von Fig. 2 die
Steckbuchs und das Steckerteil in der Stellung von Fig. 5;
Fig. 7 in einer Ansicht entsprechend derjenigen von Fig. 1 die
Steckbuchse und das Steckerteil nach dem Einstecken;
Fig. 8 in einer Ansicht entsprechend derjenigen von Fig. 2 die
Steckbuchs und das Steckerteil in der Stellung von Fig. 7; und
Fig. 9 in einer Ansicht entsprechend derjenigen von Fig. 1 die
Steckbuchse und das Steckerteil im vollständig zusammengesteckten und genau
ausgerichteten Zustand.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Steckverbinder gezeigt, der aus einer
Steckbuchse 10 und einem Steckerteil 50 besteht. Als Ausführungsbeispiel ist
hier ein sogenannter Rückwand-Steckverbinder gezeigt, bei dem die
Steckbuchse 10 auf einer Trägerkarte 2 angebracht ist, die als Leiterplatte
ausgebildet ist, und das Steckerteil 50 auf einer Steckkarte 4 angebracht ist, die
ebenfalls als Leiterplatte ausgebildet ist. Die Trägerkarte 2 ist Teil eines
elektrischen oder elektronischen Gerätes, in das die Steckkarte 4 eingeschoben
wird. Die Führung für die Steckkarte 4 im Gehäuse des Gerätes ist hier nicht
gezeigt.
Die Steckbuchse 10 weist ein Gehäuse 12 aus einem elektrisch isolierenden
Material auf, in welchem mehrere Kontaktkammern 14 gebildet sind. Die
Kontaktkammern sind nebeneinanderliegend in Zeilen und Spalten angeordnet.
In jeder Kontaktkammer 14 ist ein Federkontakt 16 angeordnet. Jeder
Federkontakt ist ein einstückiges Blechstanzteil und weist einen
Befestigungsabschnitt 18 auf, mittels dem der Federkontakt im Gehäuse 12
aufgenommen ist, einen Anschlußabschnitt 20, der als SMT-Anschluß
ausgebildet ist und auf die Trägerkarte 2 aufgelötet ist, sowie zwei sich
einstückig vom Befestigungsabschnitt 18 erstreckende Federlaschen 22. Die
beiden Federlaschen eines Federkontaktes sind so ausgebildet, daß sie
beginnend am Befestigungsabschnitt 18 von der Außenwand der jeweiligen
Kontaktkammer zur Mitte hin aufeinander zulaufen, sich dort an einer Biegestelle
24 jeder Federlasche elastisch berühren und wieder zurück zum Außenrand der
Kammer verlaufen. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, verlaufen die beiden
Federlaschen eines Federkontaktes also X-förmig. Wie in Fig. 1 zu sehen ist,
besteht jede Federlasche aus einem streifenförmigen Material mit einem
rechteckigen Querschnitt, dessen Höhe sehr viel größer ist als die Breite, also
die Dicke des Materials.
Jede Kontaktkammer des Gehäuses 12 ist an dem dem Steckerteil
zugewandten Ende mit einem nach innen überstehenden Rand 26 versehen, der
die Stirnseite der in der entsprechenden Kontaktkammer angeordneten
Federlasche überdeckt.
Das Steckerteil 50 weist ein Gehäuse 52 aus elektrisch isolierendem Material
auf, das mit einer Aufnahmeöffnung 54 für die Steckbuchse versehen ist. Im
Gehäuse 52 sind Kontakte 56 angeordnet, wobei jeweils ein Kontakt einem
Federkontakt in einer Kontaktkammer 14 der Steckbuchse 10 zugeordnet ist.
Jeder Kontakt weist einen Befestigungsabschnitt 58 auf, der im Gehäuse 52
aufgenommen ist, sowie einen sich ausgehend vom Befestigungsabschnitt
erstreckenden Anschlußabschnitt 60, der als SMT-Anschluß ausgebildet ist,
sowie einen Messerkontakt 62, der sich in die Aufnahmeöffnung 54 hinein
erstreckt.
Jeder Messerkontakt 62 hat einen langgestreckt rechteckigen Querschnitt,
wobei die Höhe dieses Querschnitts etwa die Hälfte der Höhe des Querschnitts
der Federlaschen ist. Weiterhin sind die Kontaktkammern 14 relativ zu den
Messerkontakten 62 und die Aufnahmeöffnung 54 im Steckerteil 50 relativ zum
Gehäuse 12 der Steckbuchse 10 so bemessen, daß das Steckerteil mit einem
vergleichsweise großen Spiel auf die Steckbuchse aufgesteckt werden kann.
In den Fig. 3 und 4 sind die Steckbuchse 10 und das Steckerteil 50 zu
Beginn des Einsteckens ineinander gezeigt. Es ist deutlich zu sehen, daß die
Steckbuchse und das Steckerteil gegenüber einer korrekten Ausrichtung, bei der
die Mittelachse jedes Messerkontakts 62 mit der Mittelachse der ihm
zugeordneten Kontaktkammer zusammenfällt, sowohl in zwei Richtungen
verschoben ist, nämlich um Δx und Δy, als auch in zwei Richtungen
gegeneinander gekippt sind, nämlich um Δα und Δβ. Trotz dieser
Fehlausrichtung greifen die Messerkontakte 62 problemlos in die
Kontaktkammern 14 der Steckbuchse ein. Wie besonders in Fig. 4 zu sehen ist,
dienen die schräg verlaufenden Abschnitte der Federlaschen 22 als
Einführschrägen für die Spitzen der Kontakte.
Beispielhaft werden nachfolgend einige Abmessungen des beschriebenen
Steckverbinders und die Größe der möglichen Fehlstellung beim Einschieben
angegeben: Bei einem Kontaktabstand von 2,3 mm in x-Richtung und einer
Dicke der Messerkontakte 62 von 0,3 mm ist in der in den Fig. 3 und 4
gezeigten Stellung, also zu Beginn des Zusammenschiebens, ein seitlicher
Versatz in x- oder y-Richtung von ±0,4 mm problemlos zu verkraften. Die
mögliche Winkelfehlstellung Δα oder Δβ kann 1,5° betragen.
In den Fig. 5 und 6 ist der Steckverbinder bei weiter auf die Steckbuchse
aufgeschobenem Steckerteil gezeigt. Die Messerkontakte 62 sind jetzt so weit
zwischen die Federlaschen 22 eingeschoben, daß die Federlaschen mit den
Biegestellen an den Messerkontakten anliegen. Die Federlaschen stützen sich
jetzt mit ihren freien Enden an der Wand der entsprechenden Kontaktkammer
ab. Die nach wie vor vorhandene Fehlstellung von Steckerteil und Steckbuchse
relativ zueinander in der x-Richtung und die Winkelfehlstellung um den Winkel
Δα werden kompensiert durch ein elastisches Biegen der Messerkontakte 62.
Die Winkelfehlstellung um den Winkel Δβ sowie der Versatz um Δy werden
einfach dadurch kompensiert, daß sich der Messerkontakt schräg und
exzentrisch in die ihm zugeordnete Kontaktkammer hinein erstreckt.
In den Fig. 7 und 8 ist der Steckverbinder im vollständig
ineinandergesteckten Zustand gezeigt. Nach wie vor sind die Steckbuchse und
das Steckerteil relativ zueinander verschoben und verkippt. Dennoch ist eine
zuverlässige Kontaktierung zwischen den Kontakten und den Federkontakten
erfolgt, da das vordere Ende der Messerkontakte ausreichend weit durch die
aneinander anliegenden Biegestellen 24 der Federlaschen 22 hindurch
geschoben wurde.
In Fig. 9 ist zum Vergleich mit der Stellung von Fig. 7 der Steckverbinder
mit korrekt relativ zueinander ausgerichteter Steckbuchse und zugehörigem
Steckerteil gezeigt. Die Messerkontakte erstrecken sich mittig in die ihnen
zugeordneten Kontaktkammern hinein.
Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Steckverbindung liegt in
der besonderen Ausgestaltung der Berührstelle zwischen dem Messerkontakt
und den zugehörigen Federlaschen. Diese Berührstelle bietet dem
Messerkontakt eine Bewegungsfreiheit gegenüber den Federlaschen, die
vergleichbar ist mit einem Kugelgelenk. Wenn die Steckbuchse und das
Steckerteil relativ zueinander um den Winkel Δβ gekippt werden, drehen sich die
beiden Biegestellen von zwei einander gegenüberliegenden Federlaschen auf
dem zwischen sie eingeschobenen Messerkontakt. Ein Kippen um den Winkel
Δα führt lediglich zu einer veränderten Ausrichtung des Messerkontakts
zwischen den beiden Federlaschen, da sich die Federlaschen ausgehend von
der Biegestelle jeweils nach außen von dem Messerkontakt entfernen, so daß
ein großer Bewegungsspielraum gegeben ist. Bei einer translatorischen
Verschiebung von Steckerteil und Steckbuchse relativ zueinander in der y-
Richtung kommt es zu einer translatorischen Verschiebung zwischen dem
Messerkontakt und den beiden an diesem angreifenden Federlaschen. Eine
Verschiebung in der x-Richtung führt schließlich zu einer elastischen Biegung
der Messerkontakte, die problemlos möglich ist, da die Berührung zwischen den
Federlaschen und den Messerkontakten in vergleichsweise großem Abstand
zum Befestigungsabschnitt 58 der Kontakte 56 erfolgt. Da die Biegestelle 24
jeder Federlasche 22 etwa in der Mitte der Federlasche liegt, befindet sich die
Berührstelle zwischen den Federlaschen und den Messerkontakten auch bei
vollständig auf die Steckbuchse aufgeschobenem Steckerteil in einem
vergleichsweise großen Abstand vom Gehäuse 52 des Steckerteils. Somit steht
ein ausreichend langer Abschnitt des Messerkontakts zur elastischen Biegung
zur Verfügung.
2
Trägerkarte
4
Steckkarte
10
Steckbuchse
12
Gehäuse
14
Kontaktkammer
16
Federkontakt
18
Befestigungsabschnitt
20
Anschlußabschnitt
22
Federlasche
24
Biegestelle
26
Rand
50
Steckerteil
52
Gehäuse
54
Aufnahmeöffnung
56
Kontakt
58
Befestigungsabschnitt
60
Anschlußabschnitt
62
Messerkontakt
Claims (8)
1. Steckverbinder bestehend aus einer Steckbuchse (10) und einem Steckerteil
(50), wobei die Steckbuchse ein isolierendes Gehäuse (12) mit mehreren
Kontaktkammern (14) aufweist, in denen jeweils ein Federkontakt (16)
angeordnet ist, der zwei einander gegenüberliegende Federlaschen (22)
aufweist, die jeweils eine Biegestelle (24) aufweisen, mittels der sie elastisch
aneinander anliegen, und wobei das Steckerteil (50) ein isolierendes
Gehäuse (52) mit mehreren Kontakten (56) aufweist, die in jeweils eine
Kontaktkammer der Steckbuchse eingesteckt werden können.
2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Biegestelle (24) einer Federlasche etwa in deren Mitte liegt.
3. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Kontaktkammer (14) höher und breiter ist als der ihr zugeordnete
Kontakt (56).
4. Steckverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kontakt
(56) und jede Federlasche (22) einen langgestreckt rechteckigen Querschnitt
hat, wobei der Querschnitt der Federlaschen (22) etwa doppelt so hoch ist
wie der Querschnitt der Kontakte (56).
5. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Steckerteil (50) zur Aufnahme der Steckbuchse
(10) eine Aufnahmeöffnung (54) aufweist, deren Höhe und Breite größer sind
als die Höhe und die Breite der Steckbuchse (10).
6. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Kontaktkammer (14) an ihrem dem Steckerteil (50)
zugewandten Ende einen nach innen überstehenden Rand (26) aufweist, der
die Stirnseite der in der Kontaktkammer (14) angeordneten Federlaschen
(22) überdeckt.
7. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Federkontakt (16) einen Befestigungsabschnitt
(18) aufweist, von dem aus sich die beiden Federlaschen (22) einstückig
erstrecken, und einen Anschlußabschnitt (20), der als SMT-Anschluß
ausgebildet ist.
8. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Kontakt (56) mit einem SMT-Anschluß versehen
ist.
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Publications (2)
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