DE2423266A1

DE2423266A1 - Reibungsfreie steckverbindungen fuer gedruckte schaltungen

Info

Publication number: DE2423266A1
Application number: DE19742423266
Authority: DE
Inventors: Georges Graumann
Original assignee: Socapex SA
Current assignee: Socapex SA
Priority date: 1973-05-18
Filing date: 1974-05-14
Publication date: 1974-12-05
Also published as: FR2230150B1; FR2230150A1; IT1012315B; GB1466727A

Description

9, rue Edouard Meuport

92153 SURESNES'/Erankreioh

Unser Zeichen: S 2802

Reibungsfreie Steckverbindungen für gedruckte Schaltungen

Die Erfindung betrifft Steckverbindungen für gedruckte Schaltungen.

Eine Steckverbindung für gedruckte Schaltungen dient zur Herstellung von lösbaren elektrischen Kontakten mit leitenden Teilen, die entweder direkt von der gedruckten Schaltung oder von einer anderen, an der gedruckten Schaltung befestigten Steckverbindung getragen werden, zu ihrer Verbindung mit außerhalb der gedruckten Schaltung befindlichen Einrichtungen durch leitende Kontaktelemente, die mit Anschlußorganen versehen sind und an die Ver-

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drahtung eines Chassis oder an andere Elemente einer Schaltungseinheit angeschlossen sind.

Diese leitenden Kontaktelemente werden im folgenden leitende Anschlüsse genannt, während die leitenden Teile, die von der gedruckten Schaltung oder von der an der gedruckten Schaltung befestigten Steckverbindung getragen werden, Kontaktflächen genannt werden.

Die Kontaktflächen sind im allgemeinen längs einer Kante der gedruckten Schaltungsplatte angeordnet. Dadurch können alle metallischen leitenden Anschlüsse in einem Isoliergehäuse vereinigt werden. Wenn die gedruckte Schaltungskarte (oder die von ihr getragene Steckverbindung) in dieses Isoliergehäuse eingesteckt ist, liegen leitende elastische Kontakte, die die leitenden Anschlüsse verlängern, unter Reibung an den Kontaktflächen an, wobei die Elastizität dieser Kontakte einen ausreichenden Druck auf die Kontaktflächen gewährleisten muß, um einen elektrischen Kontakt herzustellen.

Die wichtigste Eigenschaft einer Steckverbindung ist die Stabilität ihres KontaktwiderStandes in einer bestimmten Umgebung. Um diese Eigenschaft zu erreichen, muß ein direkter Kontakt zwischen Metallen gewährleistet sein. Die Mehrzahl der Metalle korrodiert jedoch an der umgebenden Luft, so daß sich nach einiger Zeit an ihrer Oberfläche eine isolierende Schicht bildet, die aus Korrosionsprodukten, beispielsweise aus Metalloxyden, besteht. Meistens ist es deshalb erforderlich, in dem Kontaktbereich Metalle vorzusehen, die für chemische Ein-

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flüsse unempfindlich sind (beispielsweise Edelmetalle )-

Beispielsweise ist es bekannt, auf den Kontaktflächen der gedruckten Schaltung und auf den metallischen Kontakten der Steckverbindung eine Schicht aus Gold oder Rhodium vorzusehen.

Andererseits wird der Kontaktdruck soweit wie möglich erhöht, damit die durch die Korrosion erzeugten isolierenden Schichten rein mechanisch durchbrochen werden, so daß ein stabiler und sehr geringer Kontaktwiderstand aufrecht erhalten wird.

Diese Anordnungen besitzen jedoch Nachteile, von denen die größten genannt werden sollen.

Die Kosten derartiger Steckverbindungen ist auf Grund der hohen Kosten der Edelmetalle hoch. Der Kontaktwiderstand ändert sich dadurch, daß Korrosionsprodukte gebildet werden,, die die Porositäten der Edelmetallschicht durchqueren. Insbesondere bei Steckverbindungen mit einer großen Anzahl von Kontakten sind bei dem Einstecken und Ausstecken übermäßig hohe Kräfte auszuüben, die auf die Reibungen infolge der hohen Kontaktdrücke zurückzuführen sind. Schließlich haben die Reibungen in— folge der hohen Kontaktdrücke einen schnellen Verschleiß der auf die Kontaktzonen aufgebrachten Edelmetalle zur Folge.

Die erfindungsgemäße Steckverbindung weist diese Nachteile nicht auf.

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Im Gegensatz zu den bekannten Steckverbindungen, die reibende Kontakte besitzen, ist die erfindungsgemäße Steckverbindung mit Kontakten ausgerüstet, die ohne Reibung an die Kontaktflächen der gedruckten Schaltung angedrückt werden.

Durch dieses Merkmal der Steckverbindung erhält man gleichzeitig die Vorteile eines hohen Kontaktdrucks und einer geringen Einsteckkraft, wobei der Kontaktdruck nicht mehr durch Reibungskräfte hohe Einsteckkräfte oder einen starken Verschleiß der Kontakte verursacht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Steckverbindung,

Fig. 2 einen Querschnitt in Höhe eines Kontakts, wobei die Kontaktfeder in Ruhestellung gezeigt ist,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Kontaktfeder in der Stellung des höchsten Drucks,

Fig. 4 Darstellungen von besonderen Ausführungsformen der Kontaktfeder,

Fig. 5 eine Darstellung eines mit einem Absatz versehenen Einschuborgans und

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Fig. 6 die Darstellung einer Steckverbindung mit einer Sicherungsvorrichtung.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Isolierkörper 1, in dem leitende Anschlüsse 2 befestigt sind, an deren unterem Teil 5 eine Gruppe von Drähten durch Verschweißen, Festquetschen, Aufrollen, punktweise durch Klips usw. angeschlossen werden können.

Der obere Teil 4- der leitenden Anschlüsse ist so ausgebildet, daß er eine leitende Kontaktfeder 5 aufnehmen kann, die in Ruhestellung vorgespannt ist und auf der anderen Seite an einem isolierenden Einschuborgan anliegt, wobei das Ende oder die Nase 10 der Kontaktfeder in ein Loch 7 dieses Einschuborgans eingreift.

Das isolierende Einschuborgan 6 besitzt im unteren Teil seiner vorderen und seiner hinteren Fläche zwei Paare von umgebogenen Rändern oder Lippen 8. Diese Lippen 8 sind so ausgebildet, daß eine gedruckte Schaltung mit bekannter Stärke, die in das Einschuborgan eingesteckt wird, die Lippen 8 so auseinanderspreizt, daß sie eine einen Teil des Isolierkörpers 1 bildende Erhebung 9 passieren können.

Das Einstecken dieser Steckverbindung geht auf folgende Weise in mehreren Phasen vor sich:

In der ersten Phase wird die gedruckte Schaltung in der Richtung F in das Einschuborgan eingeführt. Wie aus dem Vorhergehenden hervorgeht, kann die Bewegung des Einschuborgans erst dann einsetzen, wenn in dieses Einschuborgan eine gedruckte Schaltung mit einer Mindeststärke vollständig eingeführt wurde.

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Andernfalls hätte die benutzte Steckverbindung nicht die für die gedruckte Schaltung geeigneten Abmessungen. Die gedruckten Schaltungen, deren Stärke kleiner als die Breite der Erhebung ist, würden nämlich von der Kontaktfeder nicht oder nur mit einem Druck, der für einen sicheren elektrischen Kontakt zu gering ist, erreicht werden.

Bei der Einführung der gedruckten Schaltung in das Einschuborgan, kann die gedruckte Schältung die Kontaktfeder nicht berühren, da die Abmessung A der Nase 10 der Kontaktfeder kleiner als die Stärke B des Einschuborgans ist. Wenn man in diesem Stadium auf die gedruckte Schaltung in Richtung des Pfeils F eine Kraft ausübt, so wird das Einschuborgan in dieser Richtung mitgenommen und nimmt seinerseits die Kontaktfeder mit, indem die Fläche 11 des Loches 7 auf die Nase 10 der Kontaktfeder drückt.

In einer zweiten Phase verschwenkt sich die Kontaktfeder um ihr anderes Ende 12, indem sie sich komprimiert, bis das Ende der Nase 10 an der entsprechenden Kontaktfläche der gedruckten Schaltung zum Anliegen kommt. Der von der Kontaktfeder auf die gedruckte Schaltung ausgeübte Druck hält die Kontaktfeder während der weiteren Bewegung des Einschuborgans in diesem Auflagebereich. Die Kontaktfeder komprimiert sich weiter, bis ein Maximum erreicht wird, wenn die beiden Auflagepunkte der Kontaktfeder in einer zur Achse X der Steckverbindung senkrechten Linie angeordnet sind (vgl. Fig.3), wobei die Kraft, die die Kontaktfeder an den leitenden Bereich der gedruckten Schaltung andrückt, oder

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"Auflagekraft" zu dieser Achse X senkrecht ist. In diesem Punkt des maximalen Drucks ist die Einsteckkraft Null. Dieser Punkt ist somit ein labiler Gleichgewichtspunkt der gedruckten Schaltung.

In einer dritten Phase wird dieser Punkt der Kraft Null überschritten, so daß mail eine Verriegelung der gedruckten Schaltung durch Entfernung aus dem Gleichgewichtspunkt erhält, wobei gleichzeitig ein Kontaktdruck beibehalten wird, der zur Herstellung eines sicheren elektrischen Kontakts ausreicht. Der Kompromiß zwischen dem Wert des Kontaktdruckes und der Verriegelungswirkung wird durch die Wahl des Abstandes G (Fig.2) des,Gleichgewichtspunkts von dem Boden des Gehäuses, an dem das Einschuborgan bei Beendigung seiner Bewegung anstößt, bestimmt. Wenn die gedruckte Schaltung in der verriegelten Stellung ist, ist die Auflagekraft nicht mehr zur Achse X der Steckverbindung senkrecht.

Die Bewegung des Einschuborgans in der anderen Richtung wird durch die Form der Feder begrenzt.

Bei dem Einstecken nimmt die Kontaktfeder nach überschreiten des Punktes des maximalen Kontaktdrucks in Folge ihrer Entkomprimierung die gedruckte Schaltung und das Einschuborgan mit, das in dem Gehäuse praktisch ohne Reibung gleitet.

Das Ausstecken der Steckverbindung geht folgendermaßen vor sich: Bei dem Herausziehen übt die gedruckte Schaltung auf die Kontaktfeder eine Druckkraft aus und komprimiert sie wieder, bis die Nase

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der Kontaktfeder an der oberen Fläche 11 des Loches 7 des Einschuborgans anstößt. Nun gleitet die gedruckte Schaltung ohne Widerstand in dem Einschuborgan, bis sie vollständig herausgezogen ist.

Es wurde oben gesagt, daß die Auflagekraft nicht mehr zur Achse X der Steckverbindung senkrecht ist, wenn das Einschuborgan verriegelt ist.

Es kann somit ein Gleiten der Nase 10 der Kontaktfeder auftreten, wenn der Tangens des Winkels zwischen der Richtung dieser Kraft und der durch den Kontaktpunkt laufenden Senkrechten zu der gedruckten Schaltung größer als der Reibungskoeffizient zwischen der Kontaktfeder und der entsprechenden Kontaktfläche ist.

Hierbei ist es erforderlich, eine Sicherungsvorrichtung einzusetzen, die die gedruckte Schaltung mit dem Einschuborgan 6 während der Bewegung des Einschuborgans bezüglich des Isolierkörpers 1 fest verbindet.

Die Figuren 6a und 6b zeigen eine derartige Sicherungsvorrichtung. In dem Einschuborgan 6 ist ein Loch 1$ besonderer Form vorgesehen, das eine Kugel 14 enthalten kann.

Bei der Einführung der gedruckten Schaltung 17 in das Einschuborgan tritt die Kugel in eine Aussparung 15 des Isolierkörpers 1 der Steckverbindung ein. Wenn die gedruckte Schaltung an dem Boden"des

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Einschuborgans anstößt, befindet sich eine in der gedruckten Schaltung vorgesehene Aussparung 16 gegenüber der Kugel. Wenn in dieser Stellung auf die gedruckte Schaltung^weiterhin eine Einsteckkraft ausgeübt wird, so bewegt sich die Kugel und tritt in die Aussparung 16 ein, so daß sich das Einschuborgan, das nun von dem Isolierkörper 1 der Steckverbindung unabhängig ist, bewegen kann.

Von Beginn des Herausziehens an und während der ganzen Bewegung des Einschuborgans verbindet diese Kugel das Einschuborgan und die gedruckte Schaltung fest miteinander. Wenn nun die Kontaktfeder zufällig auf der gedruckten Schaltung gleiten würde, würde dieses Gleiten sogleich durch die Ränder des Loches 7 begrenzt werden.

Die Figuren 4a, b und c zeigen mehrere Abwandlungen von Kontaktfedern.

Je nach den erforderlichen Kenngrößen kann die Kontaktfeder verschiedene Formen haben. Neben den als Beispiel beschriebenen Formen sind auch andere Formen von Kontaktfedern möglich. Die Kontaktfeder kann eine einfache auf Biegung beanspruchte Lamelle sein (Fig.4a), eine S-förmige Feder (Fig.1 und 2) oder eine Feder, die mehrere S-Biegungen besitzt, um eine größere Nachgiebigkeit zu erhalten (Fig.4b). Schließlich können der Kontakt 2 und die Kontaktfeder auch einstückig ausgebildet sein, wobei an Stelle des Gelenks eine Biegung am Punkt P vorgesehen ist (Fig. 4c). Diese Form ist insofern zweckmäßig, als hierbei ein Kontaktpunkt wegfällt, so daß man eine höhere Sicherheit erhält.

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Fig« 5a* b und c zeigt eine Abwandlung, bei der die Kontaktfeder auf die gedruckte Schaltung mit einem Stoß-r oder Schlageffekt zum Aufliegen kommt, wodurch die Oxydschichten besser durchbrochen werden.

Zu diesem Zweck ist auf der Fläche 11 des Loches 7 ein Absatz R vorgesehen, der die Nase der Kontaktfeder aufnimmt (Fig.5a). Wenn das Einschuborgan bei dem Einstecken seine Bewegung in Richtung des Pfeils F beginnt, verschwenkt sich die Kontaktfeder, indem sie komprimiert wird (Fig.5b), und bei einem bestimmten Winkel verläßt die Nase den Absatz und schlägt durch eine plötzliche Entkomprimierung der Kontaktfeder auf den Kontaktbereich der gedruckten Schaltung auf (Fig.5c).

Der erfindungsgemäße Kontakt ermöglicht bei seiner Konstruktion eine Begrenzung der Einsteck- und Ausziehkräfte auf zuvor gewählte Werte, und zwar unabhängig von dem Kontaktdruck, der durch die Wahl einer Komprimierung der Feder und einer kleinen Kontaktfläche sehr groß gewählt werden kann, wobei der Verschleiß des Kontaktes gering bleibt, da keine Reibung auftritt.

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Claims

- ΛΛ -

Patentansprüche

Ij/Steckverbindung für eine mit Kontaktflächen versehene gedruckte Schaltung, bestehend aus einem Isoliergehäuse, an dessen.seitlichen Innenflächen leitende Anschlüsse befestigt sind und in dessen Innerem ein die gedruckte Schaltung aufnehmendes Einschuborgan gleiten kann, dadurch gekennzeichnet , daß die Eontakte zwischen den leitenden Anschlüssen und den entsprechenden Kontaktflächen durch Druck von vorgespannten, auf Biegung beanspruchten Kontaktfedern auf die Kontaktflächen erreicht werden, daß jede Kontaktfeder mit einem Ende in ein in dem Einschuborgan vorgesehenes Loch eingreift und mit dem anderen Ende an dem entsprechenden Anschluß anliegt und. daß die vom Loch geführte Kontaktfeder mit der entsprechenden Kontaktfläche der gedruckten Schaltung durch die Kraft, die auf die Kontaktfeder bei der Bewegung des Einschuborgans in dem Isoliergehäuse ausgeübt wird, in Kontakt gebracht wird.
2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wert der Gesamtbewegung des Einschuborgans größer als der zum Erreichen des Höchstwertes des Drucks erforderlichen Bewegung ist, wobei die Kontaktfeder dadurch die Verriegelung der gedruckten Schaltung gewährleistet.
3. Steckverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktfeder

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während eines Teils der Bewegung des Einschuborgans in dem entsprechenden Loch des Einschuborgans durch einen Absatz blockiert ist und, wenn die Biegung der Kontaktfeder einen bestimmten Wert überschreitet, aus dem Absatz austritt und auf der gedruckten Schaltung aufschlägt.
4. Steckverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein leitender Anschluß und die entsprechende Kontaktfeder aus einem Stück bestehen, wobei die Verbindung zwischen dem Anschluß und der Kontaktfeder ein Biegungspunkt ist.
5. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Schaltung mit dem beweglichen Einschuborgan bei dem Herausziehen der gedruckten Schaltung durch eine in einer Wand des Einschuborgans sitzende Kugel fest verbunden ist, die bei dem Einstecken der gedruckten Schaltung in eine in dem Isoliergehäuse vorgesehene Aussparung austritt und bei dem Herausziehen der gedruckten Schaltung das Einschuborgan mitnimmt.
6. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergehäuse mit einer Erhebung versehen ist, an der die an dem Einschuborgan befestigten Lippen anstoßen, wenn sie nicht durch eine gedruckte Schaltung mit ausreichend großer Stärke auseinandergespreizt sind.

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