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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
elektrischen Verbinder und im spezielleren auf einen
elektrischen Verbinder zur Befestigung auf einer
gedruckten Schaltungsplatte.
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Ein bekannter Verbinder ist in der FR-PS 2 552 939
offenbart. Der bekannte Verbinder beinhaltet ein
leitfähiges Streifenelement mit einer Länge, die zu
einem U-förmigen Profil geformt ist. Das U-förmige
Profil umschließt einen leitfähigen Mantel des
bekannten Verbinders. Elektrische Kontakte erstrecken sich
längs des Streifenelements von entgegengesetzten
Rändern des Streifenelements weg. Ein einstückiger
rohrförmiger Fortsatz des U-förmigen Profils erstreckt
sich quer zur Länge des U-förmigen Profils. Der
rohrförmige Abschnitt umschließt den Mantel und ist
wiederum von einer Zwinge umschlossen. Das U-förmige
Profil wird von der Zwinge nicht überdeckt und
erstreckt sich teilweise von dem Mantel weg. Das
U-förmige Profil kann zusammenknicken oder sich verbiegen,
insbesondere wenn während des Einführens der Kontakte
in entsprechende Öffnungen einer gedruckten
Schaltungsplatte von den Kontakten Kräfte auf das U-förmige
Profil ausgeübt werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer
Verbinder zur Befestigung auf einer gedruckten
Schaltungsplatte und zur Verbindung mit leitfähigen
Beschichtungen der gedruckten Schaltungsplatte in sich
durch die gedruckte Schaltungsplatte
hindurcherstreckenden
Öffnungen geschaffen, wobei der Verbinder
aufweist: einen leitfähigen Mantel, einen den Mantel
umschließenden leitfähigen Streifen und leitfähige
elektrische Kontakte, die einstückig mit dem
leitfähigen Streifen ausgebildet sind und von diesem wegragen
und zum Einführen in entsprechende Öffnungen der
gedruckten Schaltungsplatte ausgelegt sind, wobei die
elektrischen Kontakte sich von einem Rand des
leitfähigen Streifens rechtwinklig zur Länge desselben
wegerstrecken und die Länge des leitfähigen Streifens
quer zur Achse des Mantels verläuft, sowie einen
leitfähigen Ring, der die Länge des leitfähigen
Streifens überlappt, wobei der Streifen zwischen dem Mantel
und dem Ring angeordnet ist.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der
Mantel und der Ring die Länge des Streifens überlappen,
von dem sich der Kontakt wegerstreckt. Auf diese Weise
ist der Streifen gegen Zusammenknicken oder Verbiegen
insbesondere während des Einführens der Kontakte in
Öffnungen einer gedruckten Schaltungsplatte
abgestützt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich
die Länge des Streifens quer zur Achse des Mantels
erstreckt, wobei sich die Kontakte rechtwinklig zur
Länge des Streifens erstrecken. Somit vergrößern der
Streifen und der Ring die Größe des Verbinders nur in
geringem Ausmaß, wodurch ein Verbinder geschaffen ist,
der auf einer gedruckten Schaltungsplatte nur relativ
wenig Raum einnimmt.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun auf
die Begleitzeichnungen bezug genommen; in diesen
zeigen:
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Fig. 1 eine auseinandergezogene
Perspektivansicht eines die Erfindung verkörpernden
Koaxialverbinders;
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Fig. 2 eine Schnittansicht des Verbinders der
Fig. 1 in seinem zusammengebauten Zustand und bei
Anbringung desselben auf einer gedruckten
Schaltungsplatte, wobei weiterhin ein dazu passender Verbinder
dargestellt ist;
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Fig. 3 eine vergrößerte Perspektivansicht eines
Erdungsstiftkontakts der Fig. 1 und 2;
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Fig. 4 eine Endansicht des Erdungsstiftkontakts
der Fig. 3 gesehen in Richtung der Pfeile 4-4 in
Fig. 3; und
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Fig. 5 eine Darstellung eines Stanzlings, aus
dem das Erdungsstiftkontaktelement der Fig. 1 und 2
gebildet wird.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen eine auseinandergezogene
Perspektivansicht bzw. eine Schnittansicht eines
elektrischen Verbinders anhand eines Beispiels. Der Verbinder
ist allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet und
bildet einen koaxialen elektrischen Verbinder zur
Verwendung bei gedruckten Schaltungsplatten. Genauer
gesagt ist der Verbinder 10 zur Anbringung auf einer
bei dem Bezugszeichen 12 schematisch dargestellten
gedruckten Schaltungsplatte sowie zur Verbindung mit
einem komplementären Verbinder 14 (Fig. 2) ausgelegt,
der mit externen Schaltungseinrichtungen oder dergl.
(nicht gezeigt) verbunden ist, um dadurch eine
vollständige elektrische Verbindung zwischen den externen
Schaltungseinrichtungen und Leiterbahnen auf der
gedruckten Schaltungsplatte herzustellen.
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Der Verbinder 10 umfaßt einen rohrförmigen Außenmantel
21, der aus einem geeigneten, elektrisch leitfähigen
Material, wie z. B. Zink, gebildet ist, eine
Mittelkontaktanordnung
22 sowie einen dielektrischen
Steckerkörper 23 zum Haltern der Mittelkontaktanordnung 22
axial im Inneren des Außenmantels sowie zum
elektrischen Isolieren der Mittelkontaktanordnung gegenüber
dem Außenmantel. Ein ringförmiger Innenflansch 21a des
Mantels 21 überlappt den dielektrischen Stecker 23.
Wie nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird,
umfaßt der Verbinder 10 außerdem
Erdungsstift-Kontakteinrichtungen 24 mit einer Mehrzahl daran vorgesehener
Erdungsstift-Kontakte 25 sowie einen Festhaltering 26
zum Befestigen der Erdungsstift-Kontakteinrichtungen
24 an dem Außenmantel.
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Die Mittelkontaktanordnung 22 beinhaltet einen
Mittelkontakt 27 des Buchsen-Typs sowie einen Mittelstift-
Kontakt 28, der z. B. durch Crimpen daran angebracht
ist, wie dies bei dem Bezugszeichen 29 gezeigt ist.
Wie am besten in Fig. 2 dargestellt ist, erstrecken
sich die Erdungsstift-Kontakte 25 und der Mittelstift-
Kontakt 28 aus der Basis 30 des allgemein mit dem
Bezugszeichen 20 bezeichneten Verbinderkörpers außen
heraus.
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Der Verbinder 10 ist mit einem komplementären
Koaxialverbinder 14 verbindbar, um dadurch elektrische
Schaltkreise durch die Verbinder hindurch
fertigzustellen. Der komplementäre Verbinder 14 schließt ein
Koaxialkabel 54 ab, das einen Mittelleiter 56 umgeben
von einer dielektrischen Umhüllung 57 aufweist. Ein
äußerer geflochtener Leiter 58 umgibt die Umhüllung 57
und ist wiederum von einer äußeren Hülle 59 umgeben.
Der geflochtene Außenleiter 58 dient zum Abschirmen
des Mittelleiters 56 und der von diesem beförderten
Signale gegen elektromagnetische Interferenzen, und er
ist mit einem Außenkontakt 61 des Verbinders 14
gekoppelt. Der Mittelleiter 56 des Kabels 54 ist mit dem
Mittelstift-Kontakt 63 des Verbinders 14 elektrisch
gekoppelt.
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Beim Verbinden des Verbinders 14 mit dem Verbinder 10
wird der Mittelstift-Kontakt 63 mit dem Buchsenkontakt
27 des Verbinders 10 verbunden, um den Mittelleiter 56
des Koaxialkabels durch die Verbinder mit dem
Mittelstift-Kontakt 28 des Verbinders 10 zu verbinden.
Gleichermaßen greift der äußere Kontakt 61 des
Verbinders 14 an dem leitfähigen Außenmantel 21 des
Verbinders 10 an, um eine fertige elektrische Verbindung des
geflochteten Außenleiters 58 des Kabels 54 mit dem
Mantel 21 sowie mit den
Erdungsstift-Kontakteinrichtungen 24 und den daran vorhandenen
Erdungsstift-Kontakten 25 herzustellen.
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Der Verbinder 10 läßt sich dadurch auf einer
gedruckten Schaltungsplatte 12 montieren, daß man die
Erdungsstift-Kontakte 25 und den Mittelstift-Kontakt 28 durch
Öffnungen in der gedruckten Schaltungsplatte hindurch
einführt. Genauer gesagt beinhaltet die
Schaltungsplatte 12 eine Mehrzahl aus vier Öffnungen 32, die in
einem allgemein kreisförmigen Muster angeordnet sind,
sowie eine einzelne Öffnung 35, die in dem
kreisförmigen Muster von Öffnungen 32 im wesentlichen zentral
angeordnet ist. Die Öffnungen 32 und 35 erstrecken
sich von der Befestigungsseite 33 zu der
entgegengesetzten Seite 34 vollständig durch die
Schaltungsplatte hindurch. Die Seitenwände der Öffnungen 32 und 35
sind mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung 36
plattiert, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, wobei diese
Beschichtungen mit Leiterbahnen 38 und 39 auf der
Platte elektrisch verbunden sind. Bei der Beschichtung
36 kann es sich um eine dünne Schicht aus Kupfer
handeln, auf die eine Zinn-Blei-Beschichtung aufplattiert
ist.
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Wenn der Verbinder 10 auf der gedruckten
Schaltungsplatte 12 angebracht ist, erstrecken sich die
Erdungsstift-Kontakte 25 durch die Öffnungen 32 in der
Schaltungsplatte hindurch und der Mittelstift-Kontakt 28
erstreckt sich durch die Öffnung 35 hindurch. Die
Stiftkontakte greifen an den leitfähigen
Beschichtungen 36 an den Öffnungsseitenwandungen an, um dadurch
eine fertige elektrische Verbindung von dem Verbinder
(und von dem Kabel 54) zu den Leiterbahnen 38 und 39
auf der gedruckten Schaltungsplatte herzustellen.
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Der Mittelstift-Kontakt 28 kann irgendeine beliebige,
geeignete Konstruktion aufweisen, beinhaltet
vorzugsweise jedoch einen nachgiebigen Bereich, wie er bei
dem Bezugszeichen 40 schematisch dargestellt ist und
der im Preßsitz in die Öffnung 35 einpaßtbar ist, um
den Stiftkontakt 28 durch Reibungseingriff mit der
Seitenwandung der Öffnung 35 in dieser Öffnung
festzuhalten sowie um gleichzeitig den Mittelstift-Kontakt
über die leitfähige Beschichtung 36 der Öffnung mit
den Leiterbahnen 39 auf der Schaltungsplatte
elektrisch zu verbinden. Ein bekannter Typ eines
nachgiebigen Stiftkontakts ist in der US-PS 4 191 440
offenbart.
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Die Erdungsstift-Kontakte 25 sind im Preßsitz in die
Öffnungen 32 der gedruckten Schaltungsplatte 12
einpaßbar, so daß sie ebenfalls durch Reibungseingriff
mit den Seitenwandungen der Öffnungen in diesen
Öffnungen festgehalten werden und dienen außerdem dazu,
die Erdungsstift-Kontakte mit den Leiterbahnen 38 auf
der Schaltungsplatte elektrisch zu verbinden, um
Rauschen an der äußeren leitfähigen Umhüllung 58 des
Kabels 54 an externe Masse abzuleiten. Zur
Gewährleistung einer besseren Festhaltewirkung sind die
Erdungsstift-Kontakte 25 jedoch außerdem auch für eine
mechanische Verriegelung des Verbinders 10 an der
Platte 12 ausgebildet.
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Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besitzen die Erdungsstift-
Kontakte 25 eine Länge, die größer ist als die Dicke
der gedruckten Schaltungsplatte 12, so daß beim
Anbringen des Verbinders 10 auf der Befestigungsseite 33
der Schaltungsplatte 12 ein erster Bereich 41 der
Erdungsstift-Kontakte innerhalb der Öffnungen 32
positioniert wird und sich ein zweiter Bereich 42 über
die entgegengesetzte Seite 34 der Schaltungsplatte aus
den Öffnungen heraus nach außen erstreckt. Außerdem
sind die Erdungsstift-Kontakte 25 über einen
beträchtlichen Bereich ihrer Länge nachgiebig, und zwar von
einem Bereich nahe der Basisenden 44 der Stiftkontakte
zu einem Bereich nahe ihren Spitzenenden 45 (sie
Fig. 3). Der nachgiebige Bereich der Erdungsstift-
Kontakte ist allgemein mit dem Bezugszeichen 43
bezeichnet.
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Wie am besten in den Fig. 3 und 4 zu sehen ist, sind
die nachgiebigen Bereiche 43 der Erdungsstift-Kontakte
25 durch partielles Scheren der Stifte in Querrichtung
entlang eines beträchtlichen Bereichs ihrer Länge
gebildet, um dadurch partiell auseinandergescherte
Erdungsstift-Kontakthälften oder Abschnitte 46 und 47
zu bilden. Die partielle Scherung kann in irgendeiner
geeigneten Weise unter Verwendung geeigneter
Schereinrichtungen erfolgen, um eine Scherkraft auf die
Flächen 48 und 59 der Erdungsstift-Kontakte auszuüben,
wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.
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Das Auseinanderscheren der Erdungsstift-Kontakte
erfolgt derart, daß die Erdungsstift-Kontakte in etwa
an der durch den Pfeil 51 in Fig. 3 angedeuteten
Stelle auf ein maximales Ausmaß an den zweiten
Erdungsstift-Kontaktbereichen auseinandergeschert
werden, wobei das Scherausmaß in Richtung auf die
Basisenden 44 und die Spitzenenden 45 der Kontakte
allmählich abnimmt. An dem verbreiterten Spitzenende
45 in Fig. 3 und 4 ist zwar ein geringes Ausmaß an
Scherung dargestellt, jedoch ist es bevorzugt, daß das
Ausmaß der Verbreiterung an dem Spitzenende 45 auf ein
Minimum reduziert ist, um das Einführen der Stifte in
die Öffnungen 32 in der gedruckten Schaltungsplatte zu
erleichtern. Das Auseinanderscheren erfolgt zur
Herstellung von Außenflächen 52 und 53 an den
Stiftkontakthälften 46 und 47, die sich von den Basisenden 44
in einem Winkel von ca. 5 Grad zu der Achse der Stifte
bis in die Nähe 51 des maximalen Durchmessers schräg
nach außen erstrecken und sodann in Richtung auf die
Spitzenenden 45 der Stiftkontakte schräg nach innen
erstrecken.
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Wie am besten in Fig. 4 dargestellt ist, erzeugt der
Schervorgang einen nachgiebigen Stiftkontaktbereich 43
mit einem maximalen Durchmesser, der größer ist als
der der Öffnung 32 (in Fig. 4 in gestrichelten Linien
dargestellt), der jedoch zusammendrückbar ist, um ein
Einführen des Stiftkontakts in die Öffnung hinein und
durch diese hindurch zu ermöglichen.
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Bei einem typischen Ausführungsbeispiel besitzen die
Öffnungen 32 in der gedruckten Schaltungsplatte 12
einen maximalen Durchmesser von 1,6 mm (0,064 Inch),
und die Erdungsstift-Kontakte 25 besitzen einen
maximalen Durchmesser an der Stelle 51 von ca. 2 mm (0,083
Inch). Beim Einführen in die Öffnungen 32 werden die
nachgiebigen Bereiche 43 durch die Seitenwände der
Öffnungen jedoch nach innen zusammengedrückt, um
dadurch ein Einführen der Stiftkontakte in die Öffnungen
sowie durch diese hindurch zu ermöglichen. Die ersten
Stiftkontaktbereiche 41 sind innerhalb der Öffnungen
32 im Preßsitz gegenüber den Seitenwänden derselben
positioniert und üben eine beträchtliche Kraft auf die
Seitenwände aus, um die Stifte durch Reibungseingriff
mit den Seitenwänden reibungsschlüssig in den
Öffnungen festzuhalten.
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Nach dem Hindurchführen durch die Öffnungen 32 in der
Schaltungsplatte erstrecken sich die zweiten
Stiftkontaktbereiche 42 über die entgegengesetzte Flachseite
34 der Schaltungsplatte hinaus, und beim Heraustreten
aus der Platte expandieren die nachgiebigen Bereiche
etwas. An der Stelle 51 mit dem größten Durchmesser
z. B., die an den Erdungsstift-Kontakten vorzugsweise
derart positioniert ist, daß sie gerade aus den
Öffnungen herausragt, expandieren sich die Erdungsstift-
Kontakte auf einen Durchmesser von ca. 1,7 mm (0,068
Inch) auf, wobei dieser Durchmesser geringfügig größer
ist als der der Öffnungen. Die nachgiebigen zweiten
Stiftkontaktbereiche der Erdungsstift-Kontakte dienen
somit als Verriegelungseinrichtung zum mechanischen
Verriegeln des Verbinders an der Platte.
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Die Erdungsstift-Kontakte 25 wirken einem Herausziehen
des Verbinders 10 aus der gedruckten Schaltungsplatte
12 entgegen, und zwar sowohl reibungsschlüssig durch
das Angreifen der nachgiebigen ersten
Stiftkontaktbereiche an den Seitenwänden der Öffnungen als auch
mechanisch durch die Expansion der federnd
nachgiebigen zweiten Stiftkontaktbereiche zum Verriegeln des
Verbinders mit der Schaltungsplatte. Auf diese Weise
wird eine stärkere Festhaltewirkung des Verbinders an
der gedruckten Schaltungsplatte ohne die Verwendung
von Lötmaterial oder einer separaten
Festhaltekonstruktion erzielt.
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Die Erdungsstift-Kontakte 25 sind an einem Paar von
Erdungsstift-Kontaktelementen 24 ausgebildet, die
separat von dem Außenmantel 21 des Verbinders 10
ausgebildet
sind und an dem Außenmantel angebracht
werden, nachdem die Erdungsstift-Kontakte daran
vollständig ausgebildet und geformt worden sind. Die
Erdungsstift-Kontaktelemente sind jeweils durch Stanzen und
Formen aus einem Flachmaterialstück gebildet, um einen
relativ dünnen und flachen Stanzling 24a zu schaffen,
wie er in Fig. 5 dargestellt ist. Der Stanzling 24a
ist aus einer Kupfer-Eisen-Legierung oder einem
anderen elektrisch leitfähigen Material gebildet, das zur
Bildung der nachgiebigen Bereiche 43 an den
Erdungsstift-Kontakten 25 geeignete, federartige
Eigenschaften aufweist. Das Zuschneiden und Formen des
Stanzlings 24a und die Bildung der nachgiebigen Bereiche an
den Erdungsstift-Kontakten erfolgt unter Verwendung
herkömmlicher Stanz- und Formeinrichtungen, wie dies
unter Fachleuten allgemein bekannt ist.
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Wie in Fig. 5 gezeigt ist, handelt es sich bei dem
Stanzling 24a um einen relativ dünnen und flachen,
länglichen Steifen in Form einer Platte 70, von dessen
einem Rand sich mehrere einstückig damit ausgebildete
Erdungsstift-Kontakte 25 wegerstrecken. Ein Paar
länglicher Schlitze 71 ist in der Platte 70 in der
dargestellten Weise ausgebildet. Die Schlitze 71 sind
zur Aufnahme von länglichen Rippen 73 dimensioniert
und positioniert, welche in der in Fig. 1 gezeigten
Weise an der Außenfläche des Außenmantels 21
ausgebildet sind. Die Schlitze 71 und die Rippen 73 wirken als
Ausrichtungseinrichtung zum automatischen
Positionieren der Erdungsstift-Kontaktelemente auf dem
Außenmantel.
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Nach dem Ausbilden der Stanzlinge 24a werden diese zur
Anbringung an dem Außenmantel 21 gebogen, wobei sie
durch Einpassen der Rippen entlang der Schlitze 71 an
dem Außenmantel angebracht werden. Nach dem Anbringen
der Erdungsstift-Kontaktelemente 24 an dem Außenmantel
wird ein Crimpring 26 um die Elemente herum
positioniert und festgecrimpt, um die Elemente an dem
Außenmantel zu befestigen.
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Es sind zwei Erdungsstift-Kontaktelemente 24
vorgesehen, von denen jedes mit zwei Erdungsstift-Kontakten
versehen ist und sich etwa um die Hälfte des Umfangs
des Außenmantels 21 herumerstreckt. Falls gewünscht,
kann auch ein sich vollständig um den Außenmantel
herumerstreckendes, einziges
Erdungsstift-Kontaktelement vorgesehen werden.
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Durch Vorsehen der Erdungsstift-Kontakte an einem oder
mehreren separaten Elementen, die an dem Außenmantel
des Verbinders befestigt werden und nicht einstückig
mit dem Außenmantel ausgebildet werden, wie dies bei
herkömmlichen Verbindern der Fall ist, werden mehrere
Vorteile erzielt. Das Auseinanderscheren der
Erdungsstift-Kontakte zur Schaffung der nachgiebigen
Bereiche an diesen läßt sich ein einfacherer Weise und
mit weniger komplexen herkömmlichen Gerätschaften
ausführen, wenn sich die Stiftkontakte von einem
ebenen Stanzling 24a anstatt von einem gekrümmten
zylindrischen Mantel wegerstrecken. Bei dem Stanzling 24a
handelt es sich um ein dünnes Teil, das die Größe des
Verbinders 10 nur geringfügig erhöht, wodurch ein
Verbinder 10 erzielt wird, der auf der
Schaltungsplatte 12 relativ wenig Raum einnimmt. Außerdem läßt sich
der Stanzling aus einem geeigneten, flexiblen,
leitfähigen Metall, wie z. B. aus einer
Kupfer-Eisen-Legierung bilden, und der Mantel kann aus weniger teurem
Zink gebildet werden. Zink hat relativ schlechte
Federeigenschaften und ist für die Bildung der
nachgiebigen Bereiche an den Stiftkontakten nicht
geeignet; falls die Stiftkontakte einstückig mit
Außenmantel ausgebildet wären, so müßte der gesamte
Außenmantel aus der teureren Kupfer-Eisen-Legierung
hergestellt
werden, um die erforderlichen
Federeigenschaften bzw. die erforderliche Nachgiebigkeit zu
erreichen.
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Es ist auch darauf hinzuweisen, daß die Ebene der
Dicke eines jeden der Erdungsstift-Kontaktelemente 24
eine den Verbinderkörper 20 umgebende obere Kante 76
aufweist. Die Kante 76 wirkt in zweckdienlicher Weise
als Anlagefläche, an der ein geeignetes Werkzeug
angreifen kann, um die mehreren Stiftkontakte 25 und 28
in die Öffnungen 32 und 35 hinein sowie durch diese
hindurch zu drücken. Alternativ hierzu kann ein
geeignetes, in den Mantel 21 eintretendes Werkzeug an
dem Flansch 21a angreifen, um die Stiftkontakte 25, 28
einzudrücken. Die Rippen 73, 73 schaffen
Angreifflächen an entsprechenden Kanten 71a, 71a in der Ebene
der Dicke eines jeden der einander entsprechenden
Elemente 24, 24, um das Einführen der Stiftkontakte
25, 28 zu bewirken und einer Trennung der Elemente 24,
24 von dem Mantel entgegenzuwirken. Die Ebene der
Dicke eines jeden der einander entsprechenden
Stanzlinge 24a erstreckt sich entlang der Längsachse eines
jeden entsprechenden Kontakts 25 sowie entlang der
gemeinsamen Einführrichtung der Kontakte 25, 28 und
wirkt einem Verbiegen des Stanzlings 24a entgegen,
während die Kontakte 25, 28 eingeführt werden oder
wenn sich der Stanzling 24 dem Lösen von dem Mantel 21
widersetzt, wie z. B. während des miteinander
Verbindens oder des voneinander Lösens der Verbinder 10 und
14.
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Es versteht sich, daß die Erfindung auch andere Formen
annehmen kann. Obwohl die Stiftkontakte 25
Erdungsstift-Kontakte zum Erden des äußeren Flechtleiters
eines Koaxialkabels umfassen, kann die Erfindung z. B.
auch ebensogut bei signalführenden und stromführenden
Stiftkontakten zur Anwendung kommen.