DE2659645C2 - - Google Patents
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- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
- H01R12/70—Coupling devices
- H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
- H01R12/72—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures
- H01R12/721—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures cooperating directly with the edge of the rigid printed circuits
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- Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder für eine Lei
terplatte nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1,
wie er aus der US 33 17 888 und der DE-OS 24 48 349 bekannt
ist.
Bei dem bekannten Steckverbinder bestehen die Kontaktele
mente aus Federstreifen, die zur Mitte des Aufnahmeraums
hin gekrümmt sind und lediglich an ihrem vom Aufnahmeschlitz
entfernten Ende festgelegt sind. Beim Einschieben des Kon
taktbereichs einer Leiterplatte in diesen Steckverbinder
drückt der Kontaktbereich die Kontaktfedern auseinander.
Um dabei eine ausreichende Klemmwirkung zu erzielen, ist
es notwendig, das gesamte Kontaktelement aus einem hochwer
tigen Werkstoff herzustellen, der einerseits eine ausreichen
de Federkraft und andererseits eine gute Leitfähigkeit be
sitzt. Die Formgebung der Kontaktelemente wird dadurch
kompliziert und teuer. Zum Einsetzen eines Leiterplatten
kontaktbereichs ist wegen der kräftigen Kontaktfedern ein
erheblicher Kraftaufwand erforderlich und besteht daher die
Gefahr einer Beschädigung der Leiterplatte. Eine elektrische
Verbindung wird nur jeweils an einer Stelle jeder Kontakt
feder hergestellt, wobei diese Stelle nicht genau definiert
ist, worunter die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbin
dung leidet. Durch die freien vorderen Abschnitte der Kon
taktfedern wird die Formgebung des Gehäuses selbst erschwert,
da die freien vorderen Abschnitte der Kontaktfedern verdeckt
sein sollen.
Aus der DE-AS 10 71 182 ist ein Steckverbinder bekannt, bei
dem für jede Kontaktfeder zwei Kontaktpunkte gebildet werden.
Jede Kontaktfeder ist dabei auf sich selbst zurückgebogen,
so daß beide Enden frei sind und nur der untere Arm jeder
Kontaktfeder eingespannt ist. Durch die große freie Länge
ist dabei der Kontaktdruck schwach. Außerdem müssen die Kon
taktfedern sehr präzise gearbeitet sein, da der zweite Kontakt
punkt nur zustandekommt, wenn die Feder beim ersten Kontaktpunkt
ausgelenkt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder
der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß einerseits die
zum Einschieben einer Leiterplatte erforderliche Kraft gering
ist, andererseits jedoch eine elektrische Verbindung hoher
Zuverlässigkeit erzielt wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Steck
verbinders wird zunächst ein gewölbter, federnder Metallstreifen
betrachtet, dessen beide Enden eingespannt sind. Durch Verschie
bung einer Platte vom einen Ende des federnden Metallstreifens
gegen das andere soll dieser belastet werden. Der Metallstreifen
wird dabei versuchen, der Platte zu folgen und wird dabei
zunächst eingedrückt. Wenn die Platte etwa die Mitte der Wölbung
des Metallstreifens erreicht hat, beginnt der Metallstreifen
umzuknicken und weist dabei eine negative Federcharakteristik
auf. Wird die Platte weiterbewegt, so werden zwei nach außen
gewölbte Scheitel an dem Metallstreifen erhalten, die symmetrisch
gegenüber dem entgegengesetzt umgeknickten Mittelbereich des
Metallstreifens liegen. Die beiden Scheitel drücken federnd
gegen die Platte und halten einander im Gleichgewicht.
Für den erfindungsgemäßen Steckverbinder ergibt sich daraus, daß
die anfängliche Federcharakteristik verhältnismäßig
flach gewölbter Metallstreifen günstig ist, da dann nur eine geringe Kraft
notwendig ist, um einen Leiterplattenkontaktbereich in den
Aufnahmeschlitz einzuführen. Dies ist wichtig, da die
zum Einsetzen erforderliche Kraft entsprechend der Anzahl
der in dem Steckverbinder vorhandenen Kontaktelemente an
steigt und bei großen erforderlichen
Kräften zum Einsetzen die Gefahr einer
Beschädigung der Leiterplatte besteht. Die Federcharak
teristik ändert sich während des Knickvorganges, wobei, wenn
die Leiterplatte in ihrer Endstellung eingeklemmt ist, die
beiden nach außen gewölbten Scheitel nachgiebig gegen
die Leiterplatte drücken und einen ausreichend großen Kontakt
druck gewährleisten, der beträchtlich größer als der Anfangs
druck ist, welcher beim Einsetzen der Leiterplatte überwunden
werden mußte.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die beiden gewölbten
Scheitel zwei Kontaktstellen bilden, so daß die
Verläßlichkeit der elektrischen Verbindung vergrößert wird.
Ein weiterer Vorteil liegt schließlich darin, daß das Ma
terial des Trägerstabes nicht zur erforderlichen Federkraft
beitragen muß, so daß die Leitfähigkeit das einzige Kriterium
für die Auswahl des Materials darstellt. Die einzigen Teile,
die aus hochwertigem Werkstoff hergestellt werden müssen, sind
die Metallstreifen selbst, die sowohl leitend sein wie auch die notwen
dige Federkraft aufweisen müssen. Aus diesem Grunde und ferner
weil beide Teile, aus welchen die Kontaktelemente bestehen,
eine einfache Formgebung haben, können die Kosten erheblich
verringert werden.
Eine weitere Kostenverringerung wird dadurch erhalten, daß
das Gehäuse einfach aufgebaut ist, was unter anderem darin
begründet ist, daß die Aufnahmeräume offene Räume sind, welche
keine zusätzliche Abschlußwand erfordern, da die Trägerstäbe
an ihren vorderen Enden nicht frei liegen, sondern gegen den
Boden der jeweiligen Aufnahmeräume anliegen.
Wie aus der DE-OS 24 48 349 bekannt,
können die Kontaktelemente doppelseitig ausgeführt sein, wobei sowohl
an der oberen als auch an der unteren Wand des Aufnahmeschlitzes
Aufnahmeräume vorhanden sind, die Kontaktelemente
aufnehmen. In diesem Fall sind die Kontaktelemente
an der oberen Wand und der unteren Wand des Aufnahmeschlitzes einander
paarweise zugewandt,
so daß mit Leiterplatten die auf beiden Seiten gedruckte
Schaltungen tragen, eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann.
Die Trägerstäbe haben vorzugsweise einen im wesentlichen U-
förmigen Querschnitt. Ein derartiger Querschnitt gewährleistet
eine ausreichende Steifigkeit bei sparsamem Materialverbrauch.
In den aufrechten Seitenwänden eines jeden U-förmigen Träger
stabs sind dabei die beiden Paare einander gegenüberliegender Kerben,
vorgesehen, in welche die Enden des federnden Metallstreifens
eingesetzt sind. Vorzugsweise sind diese Kerbenpaare schräg
gegeneinander in Richtung des gewölbten Metallstreifens aufein
ander zugewandt.
Zur besseren Steuerung des Knickvorgangs des Metallstreifens
und zur besseren Festlegung des
Knickvorgangs selbst, ist vorzugsweise
jeder Trägerstab
in seinem vorderen Abschnitt in Längsrichtung im Einklang
mit der Form des Metallstreifens in seinem geknickten Zustand
profiliert.
Um eine gute Verriegelung der Trägerstäbe mit den oberen und
unteren Wänden der Aufnahmeräume des Gehäuses zu er
halten, können an den Rückseiten der Trägerstäbe Verriege
lungsnocken vorgesehen werden, mittels welcher die Trägerstäbe
am Boden der Aufnahmeräume und gegen die Rückwand des Gehäuses
festgelegt werden können. Auf diese Weise wird eine starre
Anordnung der Trägerplatte im Gehäuse erhalten.
Wie vorausgehend ausgeführt wurde, müssen die federnden Metall
streifen, die als Kontaktfedern arbeiten, sowohl mechanische
Federwirkung als auch elektrische Leitfähigkeit haben. Dies
kann durch die Auswahl eines hochwertigen Federmaterials er
reicht werden, welches mindestens teilweise zur Erzielung der
gewünschten Leitfähigkeit vergoldet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anschließend in Verbindung mit den Zeich
nungen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines
Steckverbinders,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines
auf einem Leiterplattenkontaktbereich befestigten
Kontaktelements, und
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Kontaktelements.
Der dargestellte Steckverbinder enthält ein aus Isoliermaterial
bestehendes Gehäuse 1, in welchem ein an seiner Vorderseite
offener Aufnahmeschlitz 2 vorhanden ist, in welchem ein Leiter
plattenkontaktbereich 23 eingesetzt werden kann. Der Aufnahme
schlitz 2 wird durch die obere Wand 3, die untere Wand 4, die
Seitenwände 5 und die Rückwand 6 begrenzt. An der oberen und
der unteren Wand sind parallele, einander gegenüberliegende
Trennwände 7 a und 7 b vorgesehen, welche zwischen sich Aufnahme
räume 8 a und 8 b bilden, welche in die Schlitzöffnung münden.
In den Aufnahmeräumen 8 a, b sind Kontaktelemente 9 a und 9 b
angeordnet, welche alle gleich ausgebildet sind, einander
gegenüberliegen und in den einander gegenüberliegenden Paaren
der Aufnahmeräume 8 a, 8 b liegen, wobei jeweils ein Paar Kontaktelemente
9 a und 9 b zusammen einen Kontakt für eine Leiter
platte bildet. Jedes Kontaktelement 9 a, 9 b enthält einen Träger
stab 10, welcher einen U-förmigen Querschnitt aufweist, der
durch eine Rückwand 11 und aufrechte Seitenwände 12 gebildet
wird. Die Rückwand 11 ist mit Verriegelungsnocken 13 und 14
versehen, mit deren Hilfe der Trägerstab 10 mit seinem Rücken
an der Oberseite der Unterseite des Aufnahmeschlitzes 2 in seinem
Aufnahmeraum 8 a oder 8 b verriegelt ist.
Der Trägerstab 10 enthält einen stiftförmigen hinteren Abschnitt 15,
welcher durch die Rückwand 6 des Gehäuses 1 tritt und einen vorderen
Abschnitt 17, dessen aufrechte Seitenwände 12 gegenüber jenen des
hinteren Abschnitts 15 vergrößert sind. Am Übergang vom hinteren Abschnitt 15
zum vorderen Abschnitt 17 werden somit Stufen 16 erhalten,
die während des Einbaus der Kontaktelemente 9 a, 9 b in das Gehäuse 1
als Anschlag dienen.
Im vorderen Abschnitt 17 des Trägerstabs 10 sind zwei Paare einander
gegenüberliegender Kerben 19 und 20 in den aufrechten Seiten
wänden 12 vorhanden, in welche die Enden eines federnden Metall
streifens 18 eingesetzt werden. Die relative Entfernung zwischen
den beiden Paaren einander gegenüberliegender Kerben 19 und 20
ist derart gewählt, daß im zusammengebauten Zustand der
Metallstreifen 18 gebogen und in einem gewissen Ausmaß gespannt
ist. Die Kerben 19 und 20 sind schräg aufeinander zu
gerichtet, so daß sie näherungsweise der Richtung des Metallstreifens
18 folgen. Der Metallstreifen 18 ist aus hochwertigem Feder
material hergestellt, beispielsweise aus Federstahl, und dient
als Kontaktfeder für die Kontaktelemente 9. Zu diesem Zweck
ist die Kontaktfeder zumindest an jenem Bereich vergoldet, wo eine
Kontaktherstellung erfolgen muß.
Unterhalb des gewölbten und vorgespannten Metallstreifens 18 sind
die aufrechten Seitenwände 12 des Trägerstabs 10
entsprechend einem Kurvenprofil ausgeschnitten, wobei
im Mittelabschnitt eine Mulde 21 und neben
dem Mittelabschnitt zwei Erhöhungen 22 lie
gen, welche anschließend wieder abfallen. Die Bedeu
tung dieser Profilierung wird anschließend erläutert.
Der Zusammenbau des Steckverbinders erfolgt folgendermaßen:
Nachdem die Metallstreifen 18 in
gewölbter Lage in die Kerben 19 und 20 eingesetzt wurden,
werden die auf diese Weise erhaltenen Kontaktelemente
9 a und 9 b in die Aufnahmeräume 8 a und 8 b eingeschoben, wobei
die stiftförmigen hinteren Abschnitte 15 durch Öffnungen in der
Rückwand 6 des Gehäuses 1 hindurchtreten, bis die Stufen
16 die Rückwand 6 berühren und der Verriegelungsnocken 14
hinter der Rückwand 6 einschnappt. Anschließend schnappt der
Verriegelungsnocken 13 in eine nicht dargestellte Öffnung
in der oberen oder unteren Wand 3, 4, womit jedes Kontaktelement 9 a, b
an seinem Platz befestigt ist.
Im zusammengebauten Zustand liegen die Kontaktelemente
9 a und 9 b somit einander gegenüber, wobei die Metallstreifen
18 in eine gewölbte Stellung gemäß Fig. 1 vorgespannt sind.
Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte wird ein Leiter
plattenkontaktbereich 23, der auf einer Seite oder auf beiden
Seiten mit Kontaktstellen 24 versehen ist, in den Aufnahmeschlitz 2
eingeführt, wobei durch nicht beschriebene Maßnahmen sicher
gestellt wird, daß die Kontaktstellen 24 genau in der Höhe
des Paars der Kontaktelemente 9 a und 9 a liegen. Die
Dicke der Leiterplatte ist größer als der kürzeste Abstand
zwischen den einander gegenüberliegenden Metallstreifen 18, so daß
diese zunächst etwas eingedrückt und nach rückwärts gebo
gen werden und anschließend, wenn der Leiterplattenkontaktbereich
23 an der Mitte der Metallstreifen 18 vorbei getreten ist,
einknicken, wobei eine Mulde 25 in der Mitte eines
jeden Metallstreifens 18 entsteht, welche abhängig von der Dicke
der Leiterplatte gegen die Mulde 21 des entspre
chenden Trägerstabs 10 gerichtet oder gedrückt wird, während
sich zu beiden Seiten der Mulde 25 zwei Scheitel 26 ungefähr
über den Erhöhungen 22 bilden
und die Scheitel 26 federnd gegen eine Kontaktstelle 24
am Leiterplattenkontaktbereich 23 drücken.
Durch diesen Knickvorgang werden die Federeigenschaften
wirkungsvoll für die Kontaktherstellung ausgenützt.
Während des anfänglichen Einschiebens eines Leiterplattenkontakt
bereichs 23 wird zuerst eine verhältnismäßig kleine Feder
kraft ausgeübt, so daß das Einschieben mühelos erfolgen kann
und der Leiterplattenkontaktbereich 23 nicht beschädigt wird.
Erst wenn der Leiterplattenkontaktbereich 23 bis zur Mitte der
Metallstreifen 18 vorgeschoben worden ist, knicken diese durch und
ergeben mittels einer negativen Federcharakteristik ein
zusammengesetztes Federsystem, in welchem jede Einzelfeder
eine vergrößerte Federkraft aufweist, wodurch ein starker
Kontaktdruck auf beiden Seiten des Leiterplattenkontaktbereiches 23
und darüber hinaus an zwei Kontaktstellen gewährleistet wird,
die durch die Scheitel 26 der geknickten Metallstreifen 18
gebildet werden. Somit wird einerseits eine feste Klemmwirkung erhalten,
und andererseits eine gute und doppelt wirkende elektrische Verbindung.
Das durch die Mulde 21 und die Erhöhungen 22 gebildete Kurvenprofil
steuert die Bewegung der Metallstreifen 18 wirkungsvoll und stellt
darüber hinaus sicher, daß in der Endstellung die Kontakt
stellen der Metallstreifen 18, d. h. die Scheitel 26, die in Anlage
mit dem Leiterplattenkontaktbereich 23 stehen, gut festgelegt
sind.
Die zapfenförmigen hinteren Abschnitte 15 der Trägerstäbe 10
stellen Kontakt- oder Lötstifte dar, wobei besonders im letzte
ren Falle die U-Form sehr zweckmäßig ist.
Claims (3)
1. Steckverbinder für eine Leiterplatte mit Kontakten an
einem ihrer Randabschnitte, mit einem aus Isoliermaterial
bestehenden Gehäuse, das einen zur Vorderseite hin offenen
Hohlraum aufweist, an dessen Längswänden Trennwände für
die Begrenzung von Aufnahmeräumen für Kontaktelemente vor
gesehen sind, die einen Aufnahmeschlitz für den Randab
schnitt der Leiterplatte begrenzen, wobei jedes Kontakt
element aus einem starren Trägerstab aus leitendem Metall
besteht, dessen vorderer Abschnitt in einem der Aufnahme
räume mit der flachen Rückseite des Trägerstabes am Boden
des Aufnahmeraumes liegt und dessen hinterer Abschnitt
sich durch die Rückwand des Gehäuses erstreckt und einen
gewölbten, vorgespannten, federnden Metallstreifen auf
weist, die Kontaktflächenbereiche bilden und deren Wölbung
jeweils aus dem zugehörigen Aufnahmeraum heraus in den
Aufnahmeschlitz für den Randabschnitt der Leiterplatte
hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß
die Enden der Metallstreifen (18) in geneigten, aufein
ander zu ausgerichteten Kerben (19, 20) eingesetzt sind,
die sich am vorderen Abschnitt (17) des Trägerstabes (10)
befinden und deren Neigung und Abstand so gewählt ist,
daß die Metallstreifen (18) gebogen eingespannt sind
und der Abstand der Wölbungen gegenüberliegender Kontakt
elemente (9 a, 9 b) kleiner ist als die Dicke der Leiter
platte.
2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Trägerstäbe (10) ein zum
Hohlraum hin offenes U-Profil aufweisen.
3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß jeder Trägerstab (10)
unterhalb der gewölbten Metallstreifen (18) ausgeschnitten
ist.
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