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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung zum lösbaren Kontaktieren eines Kontaktpartners im Hochfrequenzbereich.
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Derartige Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und werden in Prüffeldern oder anderen Prüfkontexten benutzt, um einen Kontaktpartner, beispielsweise eine einen geeigneten Buchsenabschnitt aufweisende Elektronikbaugruppe, auf Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Hierbei wird die Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung als Stecker derart auf den zu prüfenden Kontaktpartner aufgesetzt, dass Kontaktelemente der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung Gegenkontaktelemente des Kontaktpartners kontaktieren. Anschließend werden über eine geeignete Kontaktierung Prüfsignale auf den Kontaktpartner aufgebracht bzw. vom Kontaktpartner auf die Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung übertragen.
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Im regelmäßigen Prüfbetrieb finden dann, typischerweise in periodischen Abständen, Kontaktgaben mittels einer relativen Annäherung der Prüfstiftvorrichtung und eines jeweils zu prüfenden Kontaktpartners statt, wobei gerade im Gebiet der Hochfrequenztechnik eine hohe Kontaktgüte beim Prüfvorgang erforderlich ist, da eine mangelhafte elektrische Kontaktierung nicht nur zu höherem Verschleiß und somit einer beeinträchtigten Lebensdauer sondern auch zu einer mangelhaften Widerstands- und damit Wellenanpassung führt, mit dem Ergebnis unerwünschter Reflexionen und damit potenziell fehlerhafter Kontakt- bzw. Messergebnisse. Gleichzeitig besteht ein Bedürfnis nach einer hinsichtlich der Übertragungseigenschaften von Hochfrequenzsignalen optimierten Ausgestaltung der Kontaktelemente und der Vorrichtung, insbesondere um die Wahrscheinlichkeit möglicher Signalverluste zu minimieren.
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Der Kontaktpartner kann insbesondere ein sogenannter Board-to-Board Steckverbinder sein. Ein derartiger Board-to-Board Steckverbinder kann neben zur Einleitung bzw. Ausleitung von Hochfrequenz-Signalen, welche typischerweise eine Frequenz von 1 Gigahertz oder höher aufweisen, vorgesehenen Hochfrequenz-Gegenkontaktelementen regelmäßig auch zur Einleitung bzw. Ausleitung von Nichthochfrequenz-Signalen und Übertragung von elektrischer Leistung vorgesehene Nichthochfrequenz-Gegenkontaktelemente umfassen.
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Die
DE 10 2018 131 877 A1 offenbart beispielsweise einen Kontaktkopf für eine Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung aufweisend ein Außengehäuse und einen darin axial beweglich gelagerten und endseitig angeordneten Stößel bzw. Kolben, in welchem eine Mehrzahl an linearen lamellenförmigen Kontaktelementen zur Kontaktierung eines Kontaktpartners angeordnet ist, wobei der Kolben gegen die Rückstellkraft zumindest eines Federelements reversibel im zumindest abschnittsweise hülsenförmigen Außengehäuse zwischen einer Schutzposition und einer Freigabeposition derart geführt ist, dass in der Schutzposition die Kontakteelemente in einem Schutzraum angeordnet sind und in der Freigabeposition die Kontakteelemente zumindest teilweise aus dem Innengehäuse zur Kontaktierung des Kontaktpartners ragen können.
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Die
WO 2021/151524 A1 offenbart eine Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung zum lösbaren Kontaktieren eines Kontaktpartners, welche lamellenartige Kontaktelemente mit jeweils einem mäanderförmigen Bereich umfasst. Die Prüfstiftvorrichtung umfasst einen Befestigungsflansch mit einer zentralen Bohrung und ein darin teilweise beweglich geführtes zylinderförmiges Innengehäuse mit einem endseitigen, als gefedert gelagerter Kolben ausgebildeten Kontaktabschnitt, wobei mittels an der Bohrung des Befestigungsflansches vorgesehenen Führungsmitteln das Innengehäuse relativ zum Befestigungsflansch in einer ersten kontaktfreien Relativposition positionssicher gelagert ist und in einer zweiten, den Kontaktpartner kontaktierenden Relativposition wenigstens teilweise relativ zum Befestigungsflansch verdrehbar und/oder verkippbar ist. Hierdurch wird ein Toleranzausgleich und eine verbesserte Ausrichtung beim Kontaktieren des Kontaktpartners ermöglicht.
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Die
WO 2021/215334 A1 offenbart eine Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung aufweisend einen endseitig angeordneten Kontaktabschnitt mit einer Mehrzahl darin gelagerter koaxialer Kontaktstifte zum lösbaren Kontaktieren eines Kontaktpartners. Die Kontaktstifte sind hierbei in einem zylinderförmigen Gehäuse angeordnet, welches in einem Befestigungsflansch beweglich gelagert ist und mit einem Federelement in eine positionssichere Stellung vorgespannt ist.
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Basierend auf dem bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Prüfstiftvorrichtung bereitzustellen, welche eine zuverlässige Kontaktierung eines zu prüfenden Kontaktpartners und hierbei vorzugsweise eine optimierte Übertragung von Hochfrequenzsignalen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung zum lösbaren Kontaktieren eines Kontaktpartners, insbesondere eines Board-to-Board Steckverbinders, umfasst ein Außengehäuse, ein zumindest teilweise in dem Außengehäuse und relativ zu dem Außengehäuse zumindest in und entgegen einer Längserstreckungsrichtung der Prüfstiftvorrichtung bewegbar und gefedert gelagertes Innengehäuse, wobei das Innengehäuse einen im Außengehäuse vorzugsweise axial zentriert und gefedert gelagerten ersten Kolben und einen endseitig der Prüfstiftvorrichtung angeordneten und gefedert gelagerten Zentrierkolben aufweist, wobei das Innengehäuse weiterhin eine Kontakteinheit mit wenigstens zwei, vorzugsweise einer Mehrzahl von darin gelagerten, sich in Längserstreckungsrichtung zu einem endseitigen Aufnahmeabschnitt der Prüfstiftvorrichtung erstreckenden Kontaktelementen zur Kontaktierung des Kontaktpartners aufweist, wobei die Kontaktelemente als stiftförmige und vorzugsweise beidseitig gefederte Kontaktelemente ausgebildet sind und die Kontakteinheit im Zentrierkolben axial beweglich geführt ist, und wobei der Zentrierkolben im ersten Kolben des Innengehäuses und entgegen einer Rückstellkraft einer ersten Federeinrichtung derart beweglich geführt ist, dass dieser in einer Nichtkontaktposition der Prüfstiftvorrichtung relativ zum ersten Kolben zentriert gelagert ist und in einer zweiten, einen Kontaktpartner kontaktierenden und wenigstens teilweise eingefederten Position relativ zum ersten Kolben und vorzugsweise zusammen mit der Kontakteinheit in einer senkrecht zu der Längserstreckungsrichtung verlaufenden Ebene bewegbar gelagert ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Kontaktelemente als stiftförmige und vorzugsweise beidseitig gefederte Kontaktelemente ist eine optimierte Signalübertragung insbesondere von Hochfrequenzsignalen beim Prüfvorgang möglich. Die stiftförmigen Kontaktelemente erlauben hierbei eine effiziente und konstruktiv einfache Abschirmung der einzelnen Kontaktelemente und somit einen konstruktiv einfachen Aufbau der Prüfstiftvorrichtung bei gleichzeitig optimierter Signalübertragung. Die Kontaktelemente sind vorzugsweise als koaxial ausgebildete und beidseitig gefederte Kontaktfederstifte bzw. sogenannte Fine-Pitch Stifte ausgebildet.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Kontaktelemente in der Kontakteinheit, die im Zentrierkolben axial beweglich geführt ist und wobei der Zentrierkolben derart ausgebildet ist, dass dieser zusammen mit der Kontakteinheit und den darin angeordneten Kontaktelementen in der Nichtkontaktposition zentriert bzw. zum Außengehäuse axial bestimmt gelagert ist und in der den Kontaktpartner kontaktierenden Kontaktposition in einer senkrecht zu der Längserstreckungsrichtung verlaufenden Ebene wenigstens teilweise bewegbar gelagert ist, ermöglicht eine präzise Ausrichtung des Zentrierkolbens und der Kontakteinheit sowie der zugeordneten Kontaktelemente auf einen Kontaktpartner unter Toleranzausgleich. Gleichzeitig wird eine kompakte Ausbildung der Prüfstiftvorrichtung ermöglicht, bei welcher eine optimierte Ausrichtung des auf den Kontaktpartner ausgerichteten Innengehäuses und insbesondere des endseitig angeordneten Aufnahmeabschnitts gegenüber dem vorzugsweise positionsfest angeordneten Außengehäuse erfolgt.
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Unter einer Bewegung in der Ebene senkrecht zur Längserstreckungsrichtung wird dabei eine Bewegung in und entgegen zumindest einer Richtung senkrecht zu der Längserstreckungsrichtung verstanden. Unter zentrierter Anordnung wird eine in Längserstreckungsrichtung axial festgelegte Anordnung der jeweiligen Komponenten relativ zueinander verstanden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Prüfstiftvorrichtung eine relativ zum Zentrierkolben und der Kontakteinheit axial beweglich und gefedert gelagerte Kontaktplatte auf, welche wenigstens teilweise in den Aufnahmeabschnitt eingreift und zum Kontaktieren und Zentrieren des Kontaktpartners relativ zur Kontaktplatte und/oder zur Kontakteinheit ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Kontaktplatte ermöglicht eine weiterhin optimierte Ausrichtung der Prüfstiftvorrichtung auf den Kontaktpartner. Insbesondere wird hierdurch bereits zu Beginn der Kontaktierung des Kontaktpartners eine optimale Ausrichtung der einzelnen Kontaktelemente auf den Kontaktpartner ermöglicht.
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Die Kontaktplatte umfasst vorzugsweise vorstehende und/oder zurückversetzte Zentrierelemente zum Zusammenwirken mit dem Kontaktpartner. Weiterhin vorteilhaft umfasst die Kontaktplatte wenigstens eine, bevorzugt mehrere Durchgangsöffnungen für die Kontaktelemente.
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Vorteilhafterweise kann die Kontaktplatte in einer senkrecht zu der Längsrichtung verlaufenden Ebene, d. h. in und entgegen zumindest einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung, in dem Innengehäuse bzw. Aufnahmeraum bewegbar gelagert sein. Insbesondere kann die Kontaktplatte in und entgegen einer zu der Längsrichtung senkrecht verlaufenden Querrichtung der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung und/oder in und entgegen einer zu der Längsrichtung und der Querrichtung senkrecht verlaufenden Tiefenrichtung der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in dem Innengehäuse bzw. in dem Aufnahmeabschnitt bewegbar gelagert sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsfirm ist die Kontaktplatte entgegen einer Rückstellkraft einer zweiten Federeinrichtung derart geführt gelagert, dass diese in einer Nichtkontaktposition der Kontaktplatte mit dem Kontaktpartner relativ zur Kontakteinheit und/oder dem Zentrierkolben zentriert angeordnet ist und in einer zweiten, den Kontaktpartner kontaktierenden und teilweise eingefederten Position in einer senkrecht zur Längserstreckungsrichtung verlaufenden Ebene relativ zur Kontakteinheit und/oder dem Zentrierkolben bewegbar gelagert ist. Weiterhin vorteilhaft ist die zweite Federeinrichtung und/oder die Kontaktplatte derart ausgebildet, dass diese in einer vollständig eingefederten Position der zweiten Federeinrichtung relativ zur Kontakteinheit und/oder zum Zentrierkolben zentriert angeordnet ist. Hierdurch wird zunächst ein Toleranzausgleich und eine optimierte Ausrichtung von Kontaktpartner und Kontaktplatte in einer teilweise eingefederten Zwischenposition ermöglicht, wobei in der vollständig eingefederten Position dann wiederum eine geführte und relativ zur Kontakteinheit und den Kontaktelementen festgelegte Ausrichtung erfolgen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die zweite Federeinrichtung wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens vier sich in Längsrichtung erstreckende Führungselemente, aufweisend jeweils einen, in einer Führungsbuchse mit radialem Spiel geführten Führungsstift mit zwei sich gegenüberliegenden und jeweils endseitig angeordneten kegelförmigen Anschlägen, welche ausgebildet sind, in einer Nichtkontaktposition und einer vollständig eingefederten Kontaktposition der Kontaktplatte mit einem jeweils komplementär ausgebildeten, vorzugsweise kegelabschnittsförmigen Kontaktabschnitt der Führungsbuchse zusam menzuwirken.
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Die Kontaktplatte kann dabei eine rechteckige Querschnittsfläche aufweisen, wobei an jeder Ecke der Ecken der Querschnittsfläche ein Führungselement fest angeordnet sein kann. In der Kontaktposition kann die der Kontakteinheit zugewandte Seite der Kontaktplatte zumindest teilweise an der Kontakteinheit bzw. einem Grundkörper der Kontakteinheit anliegen, während die der Kontakteinheit abgewandte Seite der Kontaktplatte zumindest teilweise an dem Kontaktpartner anliegen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Kolben des Innengehäuses mittels einer dritten Federeinrichtung im Außengehäuse gefedert gelagert und in und entgegen der Längserstreckungsrichtung axial bewegbar angeordnet, wobei der Kolben in der Nichtkontaktposition an einem von dem Außengehäuse ausgebildeten ersten Anschlag anliegend gegenüber dem Außengehäuse vorgespannt ist und wobei die dritte Federeinrichtung eine höhere Federkraft als die erste und zweite Federeinrichtung aufweist. Vorzugsweise weist die dritte Federeinrichtung hierbei eine höhere Federkraft als jeweils die erste und zweite Federeinrichtung auf. Weiterhin vorzugsweise weist die dritte Federeinrichtung eine höhere Federkraft als die Summe der Federkräfte der ersten und zweiten Federeinrichtung auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Prüfstiftvorrichtung derart ausgebildet, dass bei einer Kontaktierung eines Kontaktpartners entgegen der Längserstreckungsrichtung und mit fortschreitender Einfederung der Federeinrichtungen der Prüfstiftvorrichtung zunächst eine Einfederung des Zentrierkolbens entgegen der Vorspannkraft der ersten Federeinrichtung erfolgt, anschließend eine Einfederung der Kontaktplatte entgegen der Vorspannkraft der zweiten Federeinrichtung erfolgt, anschließend eine Einfederung der gefederten Kontaktelemente nach Kontakt mit dem Kontaktpartner erfolgt und vorzugsweise weiterhin anschließend eine Einfederung des ersten Kolbens des Innengehäuses im Außengehäuse entgegen der Vorspannkraft der dritten Federeinrichtung erfolgt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der in und entgegen der Längserstreckungsrichtung bewegbare Zentrierkolben mittels der ersten Federeinrichtung relativ zu der Kontakteinheit gefedert angeordnet, wobei der Zentrierkolben in der Nichtkontaktposition an einem von dem ersten Kolben ausgebildeten zweiten Anschlag anliegend gegenüber dem ersten Kolben vorgespannt ist.
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Das Innengehäuse kann vorteilhaft eine mit dem ersten Kolben fest verbundene Federplatte aufweisen, an welcher sich die dritte Federeinrichtung abstützt, wobei die Kontakteinheit in der Längsrichtung benachbart der Federplatte von dem ersten Kolben und dem Zentrierkolben umgeben angeordnet ist.
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Der für die Kontaktierung des Kontaktpartners ausgebildete Aufnahmeabschnitt ist vorzugsweise in einem endseitigen Abschnitt des Zentrierkolbens angeordnet. Dieser umfasst vorteilhaft am Innenumfang des Zentrierkolbens angeordnete innenliegende Zentrierfasen zum Zusammenwirken mit einer Außenkontur des Kontaktpartners.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Kontaktelemente wenigstens ein erstes Hochfrequenz-Kontaktelement in einem in der Längsrichtung verlaufenden ersten Durchgang eines Kontaktelementträgers der Kontakteinheit und ein Nichthochfrequenz-Kontaktelement in einem in der Längsrichtung verlaufenden zweiten Durchgang des Kontaktelementträgers, wobei der erste Durchgang räumlich vollständig getrennt von dem zweiten Durchgang ausgebildet ist.
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Das Hochfrequenz-Kontaktelement ist zur Einleitung bzw. Ausleitung von Hochfrequenz-Signalen, worunter Signale mit einer Frequenz von 1 Gigahertz oder höher verstanden werden, und zur Kontaktierung eines entsprechenden Hochfrequenz-Gegenkontaktelementes eines Kontaktpartners vorgesehen. Das Nichthochfrequenz-Kontaktelement ist zur Einleitung bzw. Ausleitung von Nichthochfrequenz-Signalen, insbesondere von Gleichstrom(DC)-Signalen, und zur Kontaktierung eines entsprechenden Nichthochfrequenz-Gegenkontaktelementes eines Kontaktpartners vorgesehen. Unter Nichthochfrequenz-Signalen werden insbesondere Signale mit einer Frequenz von kleiner als 1 Gigahertz verstanden. Insbesondere können die Nichthochfrequenz-Signale auch Niederfrequenz-Signale oder Gleichstrom(DC)-Signale sein.
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Das Hochfrequenz-Kontaktelement kann grundsätzlich in struktureller Hinsicht übereinstimmend mit dem Nichthochfrequenz-Kontaktelement ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, das Hochfrequenz-Kontaktelement und das Nichthochfrequenz-Kontaktelement zur optimierten Anpassung an die in Verbindung mit dem Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. Nichthochfrequenz-Kontaktelement verwendeten Hochfrequenz-Signale bzw. Nichthochfrequenz-Signale in struktureller Hinsicht verschieden voneinander auszubilden.
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Das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement kann einen ersten Abschnitt, welcher in dem ersten Durchgang bzw. dem zweiten Durchgang des Kontaktelementträgers der Kontakteinheit angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt, welcher aus dem Kontaktelementträger herausragend angeordnet ist, aufweisen. Vorzugsweise kann der erste Abschnitt fest, das heißt unbeweglich, mit dem Kontaktelementträger verbunden sein. Die lineare Stiftform des Hochfrequenz-Kontaktelements bzw. des Nichthochfrequenz-Kontaktelements ermöglicht es, den ersten Durchgang bzw. den zweiten Durchgang auf eine einfache Weise, sich im Wesentlichen linear in der Längsrichtung erstreckend, beispielsweise in Gestalt einer Bohrung, auszubilden. Auch gestaltet sich die Anordnung des Hochfrequenz-Kontaktelements bzw. des Nichthochfrequenz-Kontaktelements in dem ersten Durchgang bzw. dem zweiten Durchgang dann vergleichsweise einfach, so dass eine elektromagnetische Abschirmung des Hochfrequenz-Kontaktelements von dem Nichthochfrequenz-Kontaktelement mit einfachen Mitteln erreicht werden kann. Bevorzugt ist das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement gefedert ausgebildet, wobei der zweite Abschnitt relativ zu dem ersten Abschnitt gefedert sein kann. Besonders bevorzugt ist das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement beidseitig gefedert ausgebildet. In diesem Fall kann das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement einen sich an den ersten Abschnitt anschließenden, sich entgegen der Längsrichtung erstreckenden dritten Abschnitt aufweisen, welcher relativ zu dem ersten Abschnitt gefedert sein kann. Vorteilhafterweise ist das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement stiftförmig und beidseitig gefedert ausgebildet. Die beidseitige Federung unterstützt die Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung bei einer sicheren Kontaktierung des Kontaktpartners und sorgt für einen Toleranzausgleich in bzw. entgegen der Längsrichtung. Zur Realisierung der Federung kann das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement ein oder zwei Federelemente umfassen.
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Der erste Durchgang bzw. der zweite Durchgang des Kontaktelementträgers kann eine zylinderförmige Form aufweisen und in Gestalt einer Bohrung ausgebildet sein. Jedoch sind auch andere Formen, wie beispielsweise eine Quaderform, denkbar.
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Dadurch, dass das Hochfrequenz-Kontaktelement und das Nichthochfrequenz-Kontaktelement in verschiedenen, voneinander räumlich vollständig getrennten Durchgängen angeordnet sind, ist das Hochfrequenz-Kontaktelement elektromagnetisch von dem Nichthochfrequenz-Kontaktelement abgeschirmt. Dabei kann insbesondere eine den ersten Durchgang begrenzende Wandung des Kontaktelementträgers eine in einer radialen Richtung des Hochfrequenz-Kontaktelements allseitig geschlossene Hülle um das Hochfrequenz-Kontaktelement ausbilden und als eine Art Isolierbuchse fungieren. Vorteilhafterweise sind das Hochfrequenz-Kontaktelement und der erste Durchgang koaxial zueinander angeordnet. Gleichermaßen kann eine den zweiten Durchgang begrenzende Wandung des Kontaktelementträgers eine in einer radialen Richtung des Nichthochfrequenz-Kontaktelements allseitig geschlossene Hülle um das Nichthochfrequenz-Kontaktelement ausbilden und als eine Art Isolierbuchse fungieren und dieses zusätzlich elektromagnetisch von dem Hochfrequenz-Kontaktelement abschirmen. Im Ergebnis kann durch die elektromagnetische Abschirmung bzw. Isolation somit ein Übersprechen zwischen durch das Hochfrequenz-Kontaktelement hindurchgeleiteten Hochfrequenz-Signalen und durch das Nichthochfrequenz-Kontaktelement hindurchgeleiteten Nichthochfrequenz-Signalen minimiert bzw. weitgehend vermieden werden, so dass mit der erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung eine optimierte bzw. präzise Überprüfung von Kontaktpartnern, welche zumindest ein Nichthochfrequenz-Gegenkontaktelement und zumindest ein von dem Nichthochfrequenz-Gegenkontaktelement elektromagnetisch abgeschirmtes Hochfrequenz-Gegenkontaktelement umfassen, insbesondere von derartigen Board-to-Board Steckverbindern, möglich ist.
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Das vorgehend beschriebene Federsystem der Prüfstiftvorrichtung aufweisend vorzugsweise eine erste, zweite und dritte Federeinrichtung unterstützt die Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung einerseits bei einer sicheren Kontaktierung des Kontaktpartners. Andererseits bewirkt das Federsystem, dass das Innengehäuse in der Nichtkontaktposition gegenüber dem Außengehäuse vorgespannt ist, so dass der aus dem Kontaktelement herausragende zweite Abschnitt des Hochfrequenz-Kontaktelements bzw. des Nichthochfrequenz-Kontaktelements, welcher regelmäßig sehr filigran ausgebildet ist und daher leicht bei einer mechanischen Belastung verbiegen oder brechen kann, in der Nichtkontaktposition vorzugsweise vollständig in dem Innengehäuse vor äußeren Einwirkungen geschützt aufgenommen ist. Bei einem Überführen der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung von der Nichtkontaktposition in die Kontaktposition ragt das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement dann entsprechend weiter aus dem Innengehäuse hervor und erstreckt sich vorzugsweise wenigstens teilweise in den vom Innengehäuse ausgebildeten Aufnahmeabschnitt, so dass der Kontaktpartner kontaktiert werden kann.
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Vorteilhafterweise kann das Außengehäuse mehrstückig, insbesondere zweistückig, ausgebildet sein. Wenn das Außengehäuse zweistückig ausgebildet ist kann es dabei einen das Innengehäuse aufnehmenden, zumindest teilweise hülsenförmig ausgestalteten Grundabschnitt sowie einen sich an den Grundabschnitt anschließenden, sich entgegen der Längsrichtung erstreckenden Deckelabschnitt umfassen. Gleichwohl kann das Außengehäuse auch einstückig ausgebildet sein.
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Eine geometrische Anordnung bzw. Ausrichtung des Hochfrequenz-Kontaktelements bzw. Nichthochfrequenz-Kontaktelements kann grundsätzlich an einen zu kontaktierenden Kontaktpartner angepasst sein.
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In einer Ausführungsform kann die Kontakteinheit zwei Hochfrequenz-Kontaktelemente umfassen, wobei für jedes der Hochfrequenz-Kontaktelemente ein eigener erster Durchgang in dem Kontaktelementträger ausgebildet sein kann und die Kontakteinheit kann zusätzlich zumindest zwei, vorzugsweise sechs, Nichthochfrequenz-Kontaktelemente umfassen, wobei für die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente ein gemeinsamer zweiter Durchgang in dem Kontaktelementträger ausgebildet sein kann, wobei die, vorzugsweise in zwei sich gegenüberliegenden Reihen angeordneten, Nichthochfrequenz-Kontaktelemente zwischen den Hochfrequenz-Kontaktelementen angeordnet sein können. Dadurch, dass für jedes Hochfrequenz-Kontaktelement ein eigener erster Durchgang vorgesehen sein kann, kann ein Hochfrequenz-Kontaktelement insbesondere von den jeweils übrigen Hochfrequenz-Kontaktelementen elektromagnetisch abgeschirmt sein. Da ein Übersprechen zwischen Nichthochfrequenz-Signalen vermindert bis gar nicht auftritt, können die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente in einem gemeinsamen zweiten Durchgang angeordnet sein, so dass der Kontaktelementträger dadurch einfacher herstellbar ist. Gleichwohl kann vorgesehen sein, für jedes Nichthochfrequenz-Kontaktelement einen eigenen zweiten Durchgang auszubilden, wodurch sich eine zusätzliche elektromagnetische Abschirmung zwischen den Nichthochfrequenz-Kontaktelementen ergeben kann. Grundsätzlich können auch mehr als zwei Hochfrequenz-Kontaktelemente vorgesehen sein. Die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente können grundsätzlich auch nicht zwischen den Hochfrequenz-Kontaktelementen angeordnet sein.
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Vorteilhafterweise kann das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement mittels, vorzugsweise jeweils im Wesentlichen endseitig in den ersten Durchgang bzw. zweiten Durchgang eingesetzten bzw. dort angeordneten, Befestigungselementen der Kontakteinheit, welche aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE), ausgebildet sein können, die Befestigungselemente in der Längsrichtung durchgreifend in dem ersten Durchgang bzw. zweiten Durchgang befestigt und zentriert sein. Dadurch, dass die Befestigungselemente lediglich jeweils im Wesentlichen endseitig in dem ersten Durchgang bzw. zweiten Durchgang vorgesehen sein können, das heißt sich lediglich über Endabschnitte des ersten Durchgangs bzw. zweiten Durchgangs erstrecken können, wird eine weitere Optimierung der Signalqualität bzw. der Hochfrequenzeigenschaften erzielt. Zudem können für den Fall, dass mehrere Nichthochfrequenz-Kontaktelemente in einem gemeinsamen zweiten Durchgang angeordnet sind, jeweils im Wesentlichen endseitig in dem gemeinsamen zweiten Durchgang eingesetzte gemeinsame Befestigungselemente vorgesehen sein. Gleichwohl kann vorgesehen sein, dass sich die Befestigungselemente über eine gesamte Länge des ersten Durchgangs bzw. zweiten Durchgangs, die Endabschnitte miteinander verbindend erstrecken, wodurch eine gleichmäßige Befestigung und Zentrierung des Hochfrequenz-Kontaktelements bzw. des Nichthochfrequenz-Kontaktelements über die gesamte Länge des ersten Durchgangs bzw. zweiten Durchgangs erreicht werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Kontaktelementträger einen den ersten Durchgang und den zweiten Durchgang aufweisenden, das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement haltenden Grundkörper, einen mit dem Grundkörper, vorzugsweise mittels Schraubenmitteln, verbundenen, vorzugsweise plattenförmigen, Befestigungskörper und eine zwischen dem Grundkörper und dem Befestigungskörper angeordnete Leiterplatte umfassen, über welche das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement mit einem Hochfrequenz-Leiter bzw. Nichthochfrequenz-Leiter der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung elektrisch leitend verbunden sein kann.
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Der Hochfrequenz-Leiter bzw. der Nichthochfrequenz-Leiter, welcher in Gestalt eines Kabels bzw. einer Leitung ausgestaltet sein kann, kann zur Einleitung bzw. Ausleitung von Hochfrequenz-Signalen bzw. Nichthochfrequenz-Signalen dienen und sich von der Leiterplatte entgegen der Längsrichtung erstrecken. Dabei können der Hochfrequenz-Leiter bzw. der Nichthochfrequenz-Leiter und das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement, insbesondere über den aus dem Grundkörper entgegen der Längsrichtung herausragenden dritten Abschnitt, mit der Leiterplatte verlötet sein. Dadurch, dass der Hochfrequenz-Leiter bzw. der Nichthochfrequenz-Leiter nicht unmittelbar mit Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. dem Nichthochfrequenz-Kontaktelement, sondern nur mittelbar über die Leiterplatte, elektrisch leitend miteinander verbunden sein können, kann sich eine vorteilhafte Aufweitung einer Verkabelung ergeben, da der Hochfrequenz-Leiter an einer von einer Befestigungsstelle des Nichthochfrequenz-Leiters an der Leiterplatte vergleichsweise weit entfernten Befestigungsstelle des Hochfrequenz-Leiters an der Leiterplatte befestigt werden kann. Auch eine elektromagnetische Abschirmung kann dadurch im Bereich eines Übergangs zwischen dem Hochfrequenz-Leiter bzw. dem Nichthochfrequenz-Leiter und dem Hochfrequenz-Kontaktelement und dem Nichthochfrequenz-Kontaktelement vorteilhaft erhöht werden. Die Leiterplatte kann sich in einer radialen Richtung der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung bzw. in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung erstrecken. Der Befestigungskörper kann eine Aussparung aufweisen, durch welche der Hochfrequenz-Leiter bzw. der Nichthochfrequenz-Leiter zu der Leiterplatte hindurch geführt werden kann. Vorzugsweise ist der Grundkörper und/oder der Befestigungskörper aus einem Metall, beispielsweise aus Aluminium, ausgebildet. Dabei kann das Metall eine Beschichtung aufweisen.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Kontaktplatte zum Kontaktieren des Kontaktpartners im Aufnahmeabschnitt weist vorzugsweise eine mit dem ersten Durchgang der Kontaktelementträgers der Kontakteinheit fluchtende, in der Nichtkontaktposition zumindest teilweise und in der Kontaktposition vollständig von dem Hochfrequenz-Kontaktelement durchgriffene bzw. durchgreifbare erste Durchgangsöffnung sowie eine mit dem zweiten Durchgang fluchtende, in der Nichtkontaktposition zumindest teilweise und in der Kontaktposition vollständig von dem Nichthochfrequenz-Kontaktelement durchgriffene bzw. durchgreifbare zweite Durchgangsöffnung auf, wobei die erste Durchgangsöffnung räumlich vollständig getrennt von der zweiten Durchgangsöffnung ausgebildet sein kann. Eine den aus dem Kontaktelementträger herausragenden, die erste Durchgangsöffnung bzw. die zweite Durchgangsöffnung zumindest teilweise durchgreifenden zweiten Abschnitt des Hochfrequenz-Kontaktelements bzw. des Nichthochfrequenz-Kontaktelements allseitig umhüllende Wandung der Kontaktplatte kann den regelmäßig sehr filigran ausgebildeten zweiten Abschnitt zusätzlich vor mechanischen Einwirkungen schützen und für eine zusätzliche elektromagnetische Abschirmung in einem Bereich des Aufnahmeabschnitts sorgen. Wenn mehrere Hochfrequenz-Kontaktelemente bzw. Nichthochfrequenz-Kontaktelemente vorgesehen sind, kann für jedes Hochfrequenz-Kontaktelement eine eigene erste Durchgangsöffnung bzw. für die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente eine gemeinsame zweite Durchgangsöffnung ausgebildet sein. Die Kontaktplatte bzw. der Kontaktabschnitt kann einstückig mit der Kontakteinheit ausgebildet sein, insbesondere kann der Grundkörper den Kontaktabschnitt bzw. die Kontaktplatte ausbilden. Vorteilhafterweise kann der Kontaktabschnitt bzw. die Kontaktplatte als ein separates Bauteil, getrennt von der Kontakteinheit, ausgebildet sein.
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Vorzugsweise kann die Kontaktplatte bzw. der Kontaktabschnitt aus einem Metall, beispielsweise aus Edelstahl oder aus einem leitfähig beschichtetem nicht-leitfähigem Material wie beispielsweise einem metallisierten Kunststoff, ausgebildet sein. Weiter kann die Kontaktplatte bzw. der Kontaktabschnitt mittels eines 3D-Druckverfahrens, durch Fräsen oder Sintern ausgebildet sein.
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Ferner kann die Kontaktplatte in der Kontaktposition mit einer der Kontakteinheit abgewandten Seite der Kontaktplatte an einem zu kontaktierenden Kontaktpartner anlegbar sein. Der Kontaktabschnitt bzw. die Kontaktplatte, insbesondere die der Kontakteinheit abgewandte Seite der Kontaktplatte, kann an einen zu kontaktierenden Kontaktpartner angepasst sein, um eine sichere Kontaktierung zu ermöglichen.
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Vorteilhafterweise kann die Kontaktplatte auf einer der Kontakteinheit abgewandten Seite der Kontaktplatte zumindest ein die erste Durchgangsöffnung zumindest teilweise umgebendes, in der Längsrichtung abragendes, vorzugsweise einstückig mit der Kontaktplatte ausgebildetes, Zentrierelement beispielsweise in Form einer Noppe aufweisen, welche bei Eingriff in eine Ausnehmung des Kontaktpartners gebracht wird. Die Noppe kann das Hochfrequenz-Kontaktelement in der Kontaktposition, in welcher das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement die erste Durchgangsöffnung bzw. zweite Durchgangsöffnung vollständig durchgreift, zusätzlich elektromagnetisch von dem Nichthochfrequenz-Kontaktelement abschirmen. Die Noppe kann als ein Rastmittel ausgebildet sein, welches in der Kontaktposition mit einem Gegenrastmittel des Kontaktpartners in Eingriff gebracht werden kann. Auch die zweite Durchgangsöffnung kann zumindest teilweise von zumindest einer Noppe der der Kontakteinheit abgewandten Seite der Kontaktplatte umgeben sein.
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Die erste, zweite und dritte Federeinrichtung können jeweils beispielsweise vier Federelemente umfassen. Besonders bevorzugt umfasst die erste Federeinrichtung zwei Federelemente und die zweite und dritte Federeinrichtung jeweils vier Federelemente.
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Der erste Kolben des Innengehäuses kann stufenartig ausgebildet sein und drei Stufen umfassen, wobei eine radiale Außenseite einer in der Längsrichtung betrachtet ersten Stufe der drei Stufen einen Gegenanschlag ausbilden kann, welcher in der Nichtkontaktposition an dem ersten Anschlag des Außengehäuses anliegen kann. Eine radiale Innenseite der ersten Stufe und eine radiale Innenseite einer in der Längsrichtung betrachtet zweiten Stufe der drei Stufen können Anschläge für die Kontakteinheit ausbilden, welche zumindest teilweise in dem Kolben, relativ zu dem Kolben in und entgegen der Längsrichtung und/oder in einer senkrecht zu der Längsrichtung verlaufenden Ebene, d. h. in und entgegen zumindest einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung, bewegbar angeordnet sein kann. Mit anderen Worten kann die radiale Innenseite der ersten und zweiten Stufe eine Bewegung der Kontakteinheit in dem Kolben anschlagartig begrenzen. Der Kolben kann zumindest teilweise hülsenförmig ausgebildet sein.
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Eine radiale Innenseite einer in der Längsrichtung betrachtet dritten Stufe der drei Stufen kann den zweiten Anschlag ausbilden, an welchen der Zentrierkolben in der Nichtkontaktposition anliegt. Der erste Kolben weist dabei vorzugsweise eine Öffnung auf, welche der Zentrierkolben mit einem Zentralabschnitt des Zentrierkolbens zumindest teilweise durchgreifen kann. Der Zentralabschnitt seinerseits kann hülsenförmig ausgebildet sein, so dass der Zentralabschnitt den Kontaktelementträger, insbesondere den Grundkörper, führend zumindest teilweise aufnehmen kann, und in der Längsrichtung endseitig eine Öffnung aufweisen, in welcher der Aufnahmeabschnitt angeordnet bzw. ausgebildet ist.
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Vorteilhafterweise können der erste Kolben, der Zentrierkolben und die Kontakteinheit koaxial zueinander bzw. zu der Längsachse angeordnet sein. Weiter kann der Zentrierkolben bzw. der Zentralabschnitt einen Anlageabschnitt aufweisen, an welchem der Kontaktpartner anlegbar sein kann. Der Kontaktpartner kann in der Kontaktposition zumindest teilweise in die Öffnung des Zentralabschnitts eingreifen.
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Der Grundkörper und der Kontaktabschnitt können auf einem Massepotential (ground) gehalten werden.
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Eine Überführung der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung von der Nichtkontaktposition in die Kontaktposition kann sich wie folgt gestalten.
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Beim Aufsetzen der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung auf einen Kontaktpartner kann der Kontaktpartner zunächst den Zentrierkolben bzw. den Zentralabschnitt bzw. den Anlageabschnitt kontaktieren, wodurch die Federelemente der ersten Federeinrichtung gespannt werden können bzw. über eine bereits anliegende Vorspannung hinaus weiter gespannt werden, wobei der Zentrierkolben von dem zweiten Anschlag des ersten Kolbens abheben und sich von dem zweiten Anschlag entfernen kann.
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Wenn der Kontaktpartner anschließend den Kontaktabschnitt bzw. die Kontaktplatte kontaktiert, können zusätzlich die Federelemente der zweiten Federeinrichtung des Kontaktabschnitts gespannt werden bzw. über eine bereits anliegende Vorspannung hinaus weiter gespannt werden.
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Wenn das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement anschließend ein Hochfrequenz-Gegenkontaktelement bzw. ein Nichthochfrequenz-Gegenkontaktelement des Kontaktpartners kontaktiert, kann zusätzlich das Federelement bzw. können zusätzlich die Federelemente des Hochfrequenz-Kontaktelements bzw. des Nichthochfrequenz-Kontaktelements gespannt werden.
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Wenn der Kontaktabschnitt bzw. die Kontaktplatte anschließend die Kontakteinheit bzw. den Grundkörper kontaktiert, können zusätzlich die Federelemente der dritten Federeinrichtung gespannt werden bzw. über eine bereits anliegende Vorspannung weiter gespannt werden, wobei der Gegenanschlag des ersten Kolbens von dem ersten Anschlag des Innengehäuses bzw. des Grundabschnitts abheben und sich von dem ersten Anschlag entfernen kann. Dabei kann der Kontaktabschnitt bzw. die Kontaktplatte gegen die Kontakteinheit bzw. den Grundkörper gedrückt werden, wobei die Kontakteinheit bzw. der Befestigungskörper gegen die Federplatte gedrückt werden kann.
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Anschließend können die Federelemente der ersten, zweiten und dritten Federeinrichtung sowie das Federelement bzw. die Federelemente des Hochfrequenz-Kontaktelements bzw. des Nichthochfrequenz-Kontaktelements gemeinsam weiter gespannt werden, bis die Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in die Kontaktposition überführt wurde. In der Kontaktposition kann das Hochfrequenz-Kontaktelement bzw. das Nichthochfrequenz-Kontaktelement den Kontaktpartner durchgreifen.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Kontaktpartners;
- 2 eine perspektivische Ansicht einer Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in einer Kontaktposition;
- 3 eine vordere Teilansicht der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in der Kontaktposition;
- 4 eine vordere Schnittansicht der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in einer Nichtkontaktposition;
- 5 eine vordere Teilschnittansicht der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in der Nichtkontaktposition;
- 6 eine vordere Teilschnittansicht der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in der Kontaktposition;
- 7 eine perspektivische Teilschnittansicht der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in der Nichtkontaktposition;
- 8 eine perspektivische Ansicht einer Kontakteinheit;
- 9 eine perspektivische Schnittansicht der Kontakteinheit;
- 10 eine perspektivische Ansicht eines Kontaktabschnitts;
- 10a eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Kontaktabschnitts;
- 11 eine weitere perspektivische Ansicht des Kontaktabschnitts;
- 12 eine vordere Teilschnittansicht der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in der Nichtkontaktposition;
- 13 eine vordere Teilschnittansicht der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in der Kontaktposition;
- 14 ein Kraft-Weg-Diagramm;
- 15 eine vordere Teilschnittansicht der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in der Nichtkontaktposition;
- 16 eine vordere Teilschnittansicht der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in einer ersten Zwischenposition;
- 17 eine vordere Teilschnittansicht der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in einer zweiten Zwischenposition;
- 18 eine vordere Teilschnittansicht der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in der Kontaktposition; und
- 19 eine mögliche Ausführungsform des Kontaktpartners zur Bereitstellung eines Taumelspiels beim Kontaktieren durch die Prüfstiftvorrichtung.
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Im Folgenden können funktionsgleiche bzw. strukturgleiche Bauteile bzw. Elemente mit demselben Bezugszeichen versehen sein.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines als Board-to-Board Steckverbinder ausgebildeten Kontaktpartners 1, welcher zwei Hochfrequenz-Gegenkontaktelemente 2 und sechs zwischen den Hochfrequenz-Gegenkontaktelementen 2, in zwei sich gegenüberliegenden Reihen angeordnete Nichthochfrequenz-Gegenkontaktelemente 3 umfasst. Dabei können die Hochfrequenz-Gegenkontaktelemente 2 zur elektromagnetischen Abschirmung von den Nichthochfrequenz-Gegenkontaktelementen 3 teilweise jeweils von zwei gebogenen oder im Wesentlichen L-förmigen Abschirmelementen 4 umgeben sein. Die Nichthochfrequenz-Gegenkontaktelemente 3 sind zur Einleitung bzw. Ausleitung von Gleichstrom(DC)-Signalen vorgesehen. Der Steckverbinder 1 weist in Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckförmige Außenkontur 1 a auf.
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Eine Zusammenschau der 2, 3 und 6 bzw. 4, 5 und 7 zeigt eine Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung 5 in einer Kontaktposition bzw. Nichtkontaktposition, wobei die Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung 5 den Kontaktpartner 1, welcher in den 2 und 3 nur schematisch dargestellt ist, kontaktiert.
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Die Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung 5 umfasst ein zweistückig ausgebildetes Außengehäuse 6, welches einen teilweise hülsenförmig ausgestalteten Grundabschnitt 7 sowie einen sich an den Grundabschnitt 7 anschließenden Deckelabschnitt 8 umfasst.
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Weiter umfasst die Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung 5 ein teilweise in dem Außengehäuse 6 und relativ zu dem Außengehäuse 6 in und entgegen einer Längsrichtung 9 der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung 5 bewegbar und gefedert gelagertes Innengehäuse 10.
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Ferner umfasst die Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung 5 eine in dem Innengehäuse 10 gelagerte Kontakteinheit 11 mit einem Kontaktelementträger 12 und zwei bzw. sechs den Kontaktelementträger 12 in der Längsrichtung 9 durchgreifenden, aus dem Kontaktelementträger 12 in der Längsrichtung 9 teilweise herausragenden, stiftförmigen, beidseitig gefederten, Hochfrequenz-Kontaktelementen 13 bzw. Nichthochfrequenz-Kontaktelementen 14. Dabei sind die Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 mittels hier nicht gezeigten Federelementen der Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. der Nichthochfrequenz-Kontaktelemente beidseitig gefedert.
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Jedes der Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 ist in einem eigenen in der Längsrichtung 9 verlaufenden ersten Durchgang 17 des Kontaktelementträgers 12 angeordnet und die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 sind in einem gemeinsamen in der Längsrichtung 9 verlaufenden zweiten Durchgang 18 des Kontaktelementträgers 12 angeordnet, wobei der erste Durchgang 17 jeweils räumlich vollständig getrennt von dem zweiten Durchgang 18 ausgebildet ist. Folglich weist der Kontaktelementträger 12 zwei erste Durchgänge 17 auf.
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Das Innengehäuse 10 umfasst einen teilweise in dem Außengehäuse 6 gelagerten, in und entgegen der Längsrichtung 9 bewegbaren sowie mittels einer zweiten Federeinrichtung 15b relativ zu dem Außengehäuse 6 gefederten ersten Kolben 20, wobei der Kolben 20 in der Nichtkontaktposition an einem von dem Außengehäuse 6 ausgebildeten ersten Anschlag 21 anliegend gegenüber dem Außengehäuse 6 vorgespannt ist. Die zweite Federeinrichtung 15b umfasst vier Federelemente 22, von denen hier lediglich zwei dargestellt sind. Der Kolben 20 ist stufenartig ausgebildet und umfasst drei Stufen 23, wobei eine radiale Außenseite 24 einer in der Längsrichtung 9 betrachtet ersten Stufe 25 der drei Stufen 23 einen Gegenanschlag 26 ausbildet, welcher in der Nichtkontaktposition an dem ersten Anschlag 21 des Außengehäuses 6 bzw. des Grundabschnitts 7 anliegt. Eine radiale Innenseite 27 der ersten Stufe 25 und eine radiale Innenseite 28 einer in der Längsrichtung 9 betrachtet zweiten Stufe 29 der drei Stufen 23 bilden Anschläge 30, 31 für die Kontakteinheit 11 aus, welche teilweise in dem Kolben 20, relativ zu dem Kolben 20 in und entgegen der Längsrichtung 9 und in einer senkrecht zu der Längsrichtung 9 verlaufenden Ebene, d. h. in durch Doppelpfeile P1, P2 markierte, senkrecht aufeinander und zu der Längsrichtung 9 stehende Richtungen, bewegbar angeordnet ist. Mit anderen Worten begrenzt die radiale Innenseite 27, 28 der ersten und zweiten Stufe 25, 29 eine Bewegung der Kontakteinheit 11 in dem Kolben 20 anschlagartig. Der Kolben 20 ist teilweise hülsenförmig ausgebildet.
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Weiter umfasst das Innengehäuse 10 einen teilweise in dem Kolben 20 gelagerten, in und entgegen der Längsrichtung 9 bewegbaren sowie mittels einer ersten Federeinrichtung 15a relativ zu der Kontakteinheit 11 gefederten Zentrierkolben 33, wobei der Zentrierkolben 33 in der Nichtkontaktposition an einem von dem Kolben 20 ausgebildeten zweiten Anschlag 34 anliegend gegenüber dem Kolben 20 bzw. der Kontakteinheit 11 vorgespannt ist. Die erste Federeinrichtung 15a umfasst zwei Federelemente 35, von denen hier nur eines dargestellt ist. Eine radiale Innenseite 36 einer in der Längsrichtung 9 betrachtet dritten Stufe 37 der drei Stufen 23 bildet den zweiten Anschlag 34 aus. Der Kolben 20 weist eine Öffnung 38 auf, welche der Zentrierkolben 33 mit einem Zentralabschnitt 39 des Zentrierkolbens 33 teilweise durchgreift. Der Zentralabschnitt 39 seinerseits ist hülsenförmig ausgebildet, so dass der Zentralabschnitt 39 den Kontaktelementträger 12 teilweise aufnimmt, und weist in der Längsrichtung 9 endseitig eine Öffnung 40 auf, aus welcher die Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 in der Kontaktposition herausragen können. Der Kolben 20, der Zentrierkolben 33 und die Kontakteinheit 11 sind koaxial zueinander angeordnet.
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Der Zentrierkolben 33 ist in der senkrecht zu der Längsrichtung 9 verlaufenden Ebene teilweise in dem Kolben 20 bewegbar gelagert. Die radiale Innenseite 36 der dritten Stufe 37 begrenzt eine seitliche Bewegung des Zentrierkolbens 33 in dem Kolben 20 anschlagartig.
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Weiter umfasst das Innengehäuse 10 eine mit dem Kolben 20 fest verbundene Federplatte 41, an welcher sich die zweite Federeinrichtung 15b abstützt, wobei die Kontakteinheit 11 in der Längsrichtung 9 benachbart der Federplatte 41 von dem Kolben 20 und dem Zentrierkolben 33 umgeben angeordnet ist.
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Der Zentralabschnitt 39 des Zentrierkolbens 33 bildet endseitig den Aufnahmeabschnitt 16 aus.
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Eine Zusammenschau der 8 und 9 zeigt die Kontakteinheit 11.
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Der Kontaktelementträger 12 umfasst einen die ersten Durchgänge 17 und den zweiten Durchgang 18 aufweisenden, die Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 haltenden Grundkörper 42, einen mit dem Grundkörper 42 mittels Schraubenmitteln 43, von denen hier nur zwei gezeigt sind, verbundenen, plattenförmigen Befestigungskörper 44 und eine zwischen dem Grundkörper 42 und dem Befestigungskörper 44 angeordnete Leiterplatte 45, über welche die Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 mit in den 2, 4, 5, 6 und 7 gezeigten Hochfrequenz-Leitern 46 bzw. hier nicht gezeigten Nichthochfrequenz-Leitern der Prüfstiftvorrichtung 5 elektrisch leitend verbunden sind.
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Die Hochfrequenz-Leiter 46 bzw. die Nichthochfrequenz-Leiter dienen zur Einleitung bzw. Ausleitung von Hochfrequenz-Signalen bzw. Nichthochfrequenz-Signalen und erstrecken sich von der Leiterplatte 45 entgegen der Längsrichtung 9.
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Dabei sind die Hochfrequenz-Leiter 46 bzw. die Nichthochfrequenz-Leiter und die Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 über einen aus dem Grundkörper 42 entgegen der Längsrichtung 9 herausragenden dritten Abschnitt 47 der Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. der Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 mit der Leiterplatte 45 verlötet. Der Befestigungskörper 44 weist eine Aussparung 48 auf, durch welche die Hochfrequenz-Leiter 46 bzw. die Nichthochfrequenz-Leiter zu der Leiterplatte 45 hindurch geführt sind. Weiter sind die Hochfrequenz-Leiter 46 bzw. die Nichthochfrequenz-Leiter in und entgegen der Längsrichtung und in der senkrecht zu der Längsrichtung 9 verlaufenden Ebene bewegbar ausgebildet, so dass diese an der Bewegung der Kontakteinheit 11 teilnehmen können.
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Die Leiter 46 sind hierbei in einem, im Außengehäuse 8 angeordneten, Kabelführungselement 77 angeordnet, welches vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildet ist. Dieses weist hierfür in Längsrichtung 9 verlaufende Kanäle 77a auf. Eine Beaufschlagung der Leiter 46 und somit der damit verbundenen Kontakteinheit 11 mit Querkräften wird vorzugsweise durch entsprechend größer dimensionierte Kanäle 77a und/oder durch vorgesehene Befestigungsmittel am Außengehäuse 78 weitestgehend vermieden.
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Die Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 weisen einen ersten Abschnitt 49, welcher in den ersten Durchgängen 17 bzw. dem zweiten Durchgang 18 angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt 50, welcher aus dem Kontaktelementträger 11 bzw. Grundkörper 42 herausragend angeordnet ist, auf. Dabei ist der erste Abschnitt 49 fest, das heißt unbeweglich, mit dem Kontaktelementträger 11 bzw. Grundkörper 42 verbunden.
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Die Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 sind in struktureller Hinsicht vorzugsweise übereinstimmend mit den Nichthochfrequenz-Kontaktelementen 14 ausgebildet.
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Weiter sind die Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 mittels jeweils im Wesentlichen endseitig in den ersten Durchgängen 17 bzw. zweiten Durchgang 18 eingesetzten, Befestigungselementen 51 der Kontakteinheit 11, welche aus Polytetrafluorethylen (PTFE) ausgebildet sind, die Befestigungselemente 51 in der Längsrichtung 9 durchgreifend in den ersten Durchgängen 17 bzw. dem zweiten Durchgang 18 befestigt und zentriert.
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Weiter umfasst die Prüfstiftvorrichtung 5, wie insbesondere einer Zusammenschau der 10, 10a, 11, 12 und 13 entnommen werden kann, in der Längsrichtung 9 benachbart der Kontakteinheit 11, endseitig einen in dem von dem Innengehäuse 10 ausgebildeten Aufnahmeabschnitt 16 gelagerten Kontaktabschnitt 52 mit einer Kontaktplatte 53, welche zwei mit den ersten Durchgängen 17 fluchtende, in der Nichtkontaktposition teilweise und in der Kontaktposition vollständig von den Hochfrequenz-Kontaktelementen 13 durchgriffene bzw. durchgreifbare erste Durchgangsöffnungen 54 sowie eine mit dem zweiten Durchgang 18 fluchtende, in der Nichtkontaktposition teilweise und in der Kontaktposition vollständig von den Nichthochfrequenz-Kontaktelementen 14 durchgriffene bzw. durchgreifbare zweite Durchgangsöffnung 55 aufweist, wobei die ersten Durchgangsöffnungen 54 räumlich vollständig getrennt von der zweiten Durchgangsöffnung 55 ausgebildet sind.
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In der in 10a gezeigten weiteren möglichen Ausführungsform umfasst die Kontaktplatte 53 statt einer zweiten gemeinsamen Durchgangsöffnung 55, eine Mehrzahl an separaten Durchgangsöffnungen 55a, welche mit der Mehrzahl der den zweiten Durchgang 18 durchgreifenden Kontaktelemente 14 fluchtend ausgebildet sind. Diese können in einem separaten Bauteil der Kontaktplatte 53 oder integral mit der Kontaktplatte ausgebildet sein.
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Die Kontaktplatte 53 weist auf einer der Kontakteinheit 11 abgewandten Seite 56 der Kontaktplatte 53 die ersten Durchgangsöffnungen 54 teilweise umgebende, in der Längsrichtung 9 abragende einstückig mit der Kontaktplatte 53 ausgebildete Noppen 57 auf, welche insbesondere in Eingriff mit Ausnehmungen 58 des Kontaktpartners 1 gebracht werden können. In der Kontaktposition liegt die Seite 56 an dem Kontaktpartner an.
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Die Kontaktplatte 53 ist in dem Zentrierkolben 33 bzw. in dem Aufnahmeanschnitt 16 in und entgegen der Längsrichtung 9 bewegbar und relativ zu der Kontakteinheit 11 mittels einer zweiten Federeinrichtung 15b gefedert gelagert. Die zweite Federeinrichtung 15b umfasst dabei bevorzugt vier sich in Längsrichtung 9 erstreckende Führungselemente, umfassend jeweils einen, in einer Führungsbuchse 64 mit radialem Spiel geführten Führungsstift 60 mit zwei sich gegenüberliegenden und jeweils endseitig angeordneten kegelförmigen Anschlägen 65a,65b, welche ausgebildet sind, in einer Nichtkontaktposition und einer vollständig eingefederten Kontaktposition mit einem jeweils komplementär ausgebildeten, vorzugsweise kegelabschnittsförmigen Kontaktabschnitt 64a,64b der Führungsbuchse 64 zusammenzuwirken. Die Federeinrichtung 15b umfasst hierbei jeweils den Führungsstiften 60 zugeordnete Federelemente 79 (vgl. 12), welche die Kontaktplatte 53 in die in 12 gezeigte Position vorspannen.
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Die Kontaktplatte 53 ist hierbei in der senkrecht zu der Längsrichtung 9 verlaufenden Ebene in dem Zentrierkolben 33 bewegbar gelagert. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Führungsstifte 60 in den Hülsen 61 zumindest im teilweise eingefederten Zustand der Kontaktplatte 53 ein gewisses seitliches Spiel habend in der Ebene bewegbar gelagert sind.
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Die Kontaktplatte 53 ist hierbei derart ausgebildet, dass die Kontaktplatte 53 in der Nichtkontaktposition gegenüber der Kontakteinheit 11 vorgespannt, in der Längsrichtung 9 von der Kontakteinheit 11 beabstandet, wie in den 4, 5, 7 und 12 gezeigt ist, und in der Kontaktposition teilweise an der Kontakteinheit 11 anliegend angeordnet ist, wie in den 6 und 13 gezeigt ist. Dabei weist die Kontaktplatte 53 eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsfläche 62 auf, wobei an jeder Ecke 63 von vier Ecken 63 der Querschnittsfläche 62 ein Führungsstift 60 angeordnet ist. Die Ecken 63 können auch abgerundet sein.
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Die Federelemente 35 der ersten Federeinrichtung 15a, die Federelemente 79 der zweiten Federeinrichtung 15b des Kontaktabschnitts 52 und die Federelemente der Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. der Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 sind vorzugsweise zueinander parallel geschaltet, während die vorgenannten Federelemente in ihrer Gesamtheit zu den Federelementen 22 der dritten Federeinrichtung 15c in Reihe geschaltet sind.
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Die 14 zeigt ein Weg-Zeit-Diagramm, welches einen Verlauf 65 einer Kraft bzw. Rückstellkraft der Federelemente 35 der ersten Federeinrichtung 15a, der Federelemente der zweiten Federeinrichtung 15b des Kontaktabschnitts 52, der Federelemente der Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. der Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 und der Federelemente 22 der dritten Federeinrichtung 15c beim Überführen der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung 5 von der Nichtkontaktposition in die Kontaktposition veranschaulicht. Die Kraft ist auf einer Ordinate 66 aufgetragen, während ein Weg, um welchen die vorgenannten Federelemente im Zuge des Überführens von der Nichtkontaktposition in die Kontaktposition gespannt werden, auf einer Abszisse 67 aufgetragen ist. Die numerischen Werte für die Kraft und den Weg sind rein beispielhaft zu verstehen.
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Ergänzend zu der 14 zeigt eine Zusammenschau der 15, 16, 17 und 18 eine Überführung der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung 5 von der Nichtkontaktposition über eine erste Zwischenposition der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung 5 und eine zweite Zwischenposition der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung 5 in die Kontaktposition.
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Beim Aufsetzen der Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung 5 auf den Kontaktpartner 1 kontaktiert der Kontaktparter 1 zunächst einen Anlageabschnitt 76 des Zentralabschnitts 39, wie in der 15 gezeigt ist. Dieser weist vorzugsweise eine innenliegende Fase oder Zentrierfläche 6a,6b auf, zum Zusammenwirken mit der Außenkontur 1a des Kontaktpartners. Hierbei werden die Federelemente 35 der ersten Federeinrichtung 15a gespannt bzw. über eine bereits anliegende Vorspannung hinaus weiter gespannt , wobei der Zentrierkolben 33 von dem zweiten Anschlag 34 des Kolbens 20 abhebt und sich von dem zweiten Anschlag 34 entfernt. Infolgedessen steigt die Kraft in einem ersten Bereich 68 des Verlaufs 65 rapide, das heißt im Wesentlichen parallel zur Ordinate 66, an. In einem zweiten Bereich 69 des Verlaufs 65 werden die Federelemente 35 der ersten Federeinrichtung 15a weiter gespannt.
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Wenn der Kontaktpartner 1 die Kontaktplatte 53 in der ersten Zwischenposition kontaktiert, wie in der 16 gezeigt ist, werden zusätzlich die in Hülsen 61 eingesetzten Federelemente 79 der zweiten Federeinrichtung 15b des Kontaktabschnitts 52 bzw. der Kontaktplatte 53 gespannt bzw. über eine bereits anliegende Vorspannung hinaus weiter gespannt. Infolgedessen steigt die Kraft in einem dritten Bereich 70 des Verlaufs 65 rapide an. In einem vierten Bereich 71 des Verlaufs 65 werden die Federelemente 35 der ersten Federeinrichtung 15a und die Federelemente der zweiten Federeinrichtung 15b der Kontaktplatte 52 weiter gespannt.
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Wenn bei einem weiteren Einfedern des Federsystems die Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 die Hochfrequenz-Gegenkontaktelemente 2 bzw. die Nichthochfrequenz-Gegenkontaktelemente 3 in der zweiten Zwischenposition kontaktieren, wie in der 17 gezeigt ist, werden zusätzlich die Federelemente der Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. der Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 gespannt bzw. über eine evtl. bereits anliegende Vorspannung weiter gespannt. Infolgedessen steigt die Kraft in einem fünften Bereich 72 des Verlaufs 65 rapide an. In einem sechsten Bereich 73 des Verlaufs 65 werden die Federelemente 35 der ersten Federeinrichtung 15a, die Federelemente der zweiten Federeinrichtung 15b der Kontaktplatte 53 und die Federelemente der Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. der Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 weiter gespannt.
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Wenn bei einem weiteren Einfedern des Federsystems die Kontaktplatte 53 die Kontakteinheit 11 bzw. den Grundkörper 42 kontaktiert, werden zusätzlich die Federelemente 22 der dritten Federeinrichtung 15c gespannt bzw. über eine bereits anliegende Vorspannung weiter gespannt, wobei der Gegenanschlag 26 des Kolbens 20 von dem ersten Anschlag 21 des Grundabschnitts 7 abhebt und sich von dem ersten Anschlag 21 entfernt. Infolgedessen steigt die Kraft in einem siebten Bereich 74 des Verlaufs 65 rapide an. In einem achten Bereich 75 des Verlaufs 65 werden die Federelemente 35 der ersten Federeinrichtung 15a, die Federelemente 79 der zweiten Federeinrichtung 15b der Kontaktplatte 53, die Federelemente der Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. der Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 und die Federelemente 22 der dritten Federeinrichtung 15c weiter gespannt bis die Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung in die Kontaktposition überführt wurde, wie in der 17 gezeigt ist. In der Kontaktposition durchgreifen die Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 vorzugsweise wenigstens teilweise den Kontaktpartner 1. Alternativ können die Hochfrequenz-Kontaktelemente 13 bzw. die Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 auch auf entsprechenden Gegenkontakten (vgl. 3` in 1) auf einer oberen bzw. der Prüfstiftvorrichtung 5 zugewandten Oberfläche des Kontaktpartners 1 aufliegen.
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Der Kontaktpartner 1 kann zudem derart ausgebildet sein, dass dieser beim Zusammenwirken mit der Prüfstiftvorrichtung 5 ein gewisses Spiel, insbesondere ein sogenanntes Taumelspiel der Kontaktelemente 13,14 und insbesondere der Nichthochfrequenz-Kontaktelemente 14 im Kontaktpartner 1 ermöglicht, wie in 19 dargestellt ist.
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Hierbei sind die Nichthochfrequenz-Gegenkontaktelemente 3 vorzugsweise geometrisch derart ausgebildet, bspw. durch das Vorsehen einer bauchförmigen Innenkontaktfläche 80, dass den Kontaktelementen 14 beim Eingriff in die Gegenkontaktelemente 3 und unter Beibehaltung eines elektrischen Kontakts ein Bewegungsspielraum innerhalb vorgegebener Grenzen ermöglicht wird, insbesondere ein definiertes Verkippen bzw. Taumeln um einen vorgegebenen Winkel A.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kontaktpartner
- 2
- Hochfrequenz-Gegenkontaktelement
- 3
- Nichthochfrequenz-Gegenkontaktelement
- 3`
- alternatives Gegenkontaktelement
- 4
- Abschirmelement
- 5
- Hochfrequenz-Prüfstiftvorrichtung
- 6
- Außengehäuse
- 6a,6b
- Zentrierfasen
- 7
- Grundabschnitt
- 8
- Deckelabschnitt
- 9
- Längsrichtung
- 10
- Innengehäuse
- 11
- Kontakteinheit
- 12
- Kontaktelementträger
- 13
- Hochfrequenz-Kontaktelement
- 14
- Nichthochfrequenz-Kontaktelement
- 15a
- erste Federeinrichtung
- 15b
- zweite Federeinrichtung
- 15c
- dritte Federeinrichtungen
- 16
- Aufnahmeabschnitt
- 17
- erster Durchgang
- 18
- zweiter Durchgang
- 19
- erste Federeinrichtung
- 20
- Kolben
- 21
- erster Anschlag
- 22
- Federelement (dritte Federeinrichtung)
- 23
- Stufen
- 24
- radiale Außenseite
- 25
- erste Stufe
- 26
- Gegenanschlag
- 27
- radiale Innenseite
- 28
- radiale Innenseite
- 29
- zweite Stufe
- 30
- Anschlag
- 31
- Anschlag
- 33
- Zentrierkolben
- 34
- zweiter Anschlag
- 35
- Federelement (erste Federeinrichtung)
- 36
- radiale Innenseite
- 37
- dritte Stufe
- 38
- Öffnung
- 39
- Zentralabschnitt
- 40
- Öffnung
- 41
- Federplatte
- 42
- Grundkörper
- 43
- Schraubenmittel
- 44
- Befestigungskörper
- 45
- Leiterplatte
- 46
- Hochfrequenz-Leiter
- 47
- dritter Abschnitt
- 48
- Aussparung
- 49
- erster Abschnitt
- 50
- zweiter Abschnitt
- 51
- Befestigungselement
- 52
- Kontaktabschnitt
- 53
- Kontaktplatte
- 54
- erste Durchgangsöffnung
- 55
- zweite Durchgangsöffnung
- 55a
- separate Durchgangsöffnungen
- 56
- Seite
- 57
- Noppe
- 58
- Ausnehmung
- 59
- Seite
- 60
- Führungsstift
- 61
- Hülse
- 62
- Querschnittsfläche
- 63
- Ecke
- 64
- Führungsbuchse
- 64a,64b
- kegelabschnittsförmige Kontaktflächen
- 65a,65b
- kegelförmige Anschläge
- 65
- Verlauf
- 66
- Ordinate
- 67
- Abszisse
- 68
- erster Bereich
- 69
- zweiter Bereich
- 70
- dritter Bereich
- 71
- vierter Bereich
- 72
- fünfter Bereich
- 73
- sechster Bereich
- 74
- siebter Bereich
- 75
- achter Bereich
- 76
- Anlageabschnitt
- 77
- Kabelführung
- 77a
- Kanäle Kabelführung
- 78
- Befestigungsmittel Außengehäuse
- 79
- Federelemente Kontaktplatte
- 80
- bauchförmigen Innenkontaktfläche 80
- P1
- Doppelpfeil
- P2
- Doppelpfeil
- A
- Taumelwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018131877 A1 [0005]
- WO 2021151524 A1 [0006]
- WO 2021215334 A1 [0007]
