DE4008439C2 - Vorrichtung zum Verbinden von einer Vielzahl von mit einer Isolation versehenen Leitern mit elektrischen Kontakten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden von einer Vielzahl von mit einer Isolation versehenen Leitern mit elektrischen Kontakten, insbesondere eines eng nebeneinander an­ geordnete Leiter aufweisenden Flachkabels, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei zunehmender Miniaturisierung in der Mikroelektronik besteht u. a. die Notwendigkeit, eine Vielzahl von in sehr dichter Anord­ nung nebeneinanderliegender Drähte oder Leiter zuverlässig mit elektrischen Kontakten zu verbinden, wobei die Drähte z. B. als diskrete Einzeldrähte oder als sogenannte Flachkabel vor­ liegen. Die Kontakte haben üblicherweise an einem Ende einen Kontaktstift oder eine Fassung und sind in zwei oder mehr Reihen am Trägerkörper angeordnet, um die Stecker­ stifte eines angepaßten Steckers auf zunehmen. Die Abstände der Fassungen bzw. der Steckerstifte sind standardisiert.

Aus der DE 25 00 189 A1 ist eine Vorrichtung zum Verbinden von einer Vielzahl mit einer Isolation versehenen Leitern mit elektrischen Kontakten bekanntgeworden. Die Leiter sind eng nebeneinander geordnet in Form eines Flachkabels. Ein Trägerkörper enthält U-förmige Schneidklemmkontakte, die in mindestens zwei Reihen nebeneinander angeordnet sind. Die Schneidklemmkontakte haben zwei annähernd parallele Schenkel, die einen Aufnahmeschlitz für einen Leiter bil­ den, wobei der Aufnahmeschlitz über seine Länge eine kon­ stante Breite hat, die kleiner ist als der Durchmesser des Leiters. Ein Preßkörper, der auf der dem Trägerkörper ab­ gewandten Seite der Leiter angeordnet ist, weist Führungen auf, in denen die Leiter geführt sind, wenn Trägerkörper und Preßkörper gegeneinandergepreßt werden, wobei die ein­ ander zugekehrten Kanten der Schenkel die Isolierung durch­ schneiden und die etwas auseinandergebogenen Schenkel mit dem Leiter in Kontakt treten. Beim Einführen der Leiter in den Aufnahmeschlitz läßt sich eine gewisse plastische Ver­ formung im Bereich der Schenkel bzw. deren Anbindung nicht vermeiden. Dies bei der bekannten Vorrichtung vor allem dann, wenn die Leiter bis auf den Grund des Schlitzes ge­ preßt werden. Es besteht dann die Gefahr, daß kein Hebel­ arm mehr zur Verfügung steht, um eine Federkraft im Sinne einer Kontaktkraft dauerhaft auf den Leiter aufzubringen.

Aus der DE 27 34 134 A1 ist eine Vorrichtung zum Verbinden von einer Vielzahl von mit einer Isolation versehenen Lei­ tern mit U-förmigen Schneidklemmkontakten bekanntgeworden, die in mindestens zwei Reihen nebeneinander angeordnet sind. Die Schenkel der Schneidklemmkontakte haben einen schmaleren Abschnitt am freien Ende von annähernd konstan­ ter Breite und einen sich vom ersten Abschnitt fort all­ mählich verbreiterten zweiten Abschnitt. Die schmaleren Abschnitte dienen dazu, durch eine Isolierung durchmesser­ parallel hindurchzustechen, um den Leiter zu kontaktieren. Derartige U-förmige Kontakte werden eingesetzt, wenn die Isolierung zu hart ist, als daß sie seitlich von den Schenkelkanten aufgeschnitten werden könnte. Der bekannte Schneidklemmkontakt weist keinen Schlitz konstanter Breite auf, vielmehr verbreitert er sich nach innen. Dies soll der Verringerung der Belastung im Anbindungsbereich dienen. Dies bedeutet jedoch, daß bei vorgegebener Kontaktkraft die Schenkel automatisch mit ihren Außenkanten einen grö­ ßeren Abstand voneinander haben, was bei kleinen Teilungen, zum Beispiel bei Flachkabeln, nicht mehr hingenommen wer­ den kann, weil sonst in die Isolation der benachbarten Leiter eingeschnitten wird.

Der Trägerkörper kann z. B. einen Auf­ bau haben, wie er in Verbindung mit der DE 39 20 367 A1 beschrieben ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zum Verbinden von einer Vielzahl von mit einer Isolation versehenen Leitern mit elektrischen Kontakten, insbesondere eng nebeneinander angeordnete Leiter aufwei­ senden Flachkabels, zu schaffen, die eine Verbindung auch bei sehr kleinen Leiterabschnitten erlaubt, eine vorgege­ bene Kontaktkraft auch über einen längeren Zeitraum ge­ währleistet und Belastungsspitzen in den Schneidklemmkon­ takten vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die Schenkel nahe dem freien Ende einen schmaleren ersten Abschnitt von annähernd konstanter Breite auf. Ein zweiter sich an den ersten anschließender Abschnitt der Schenkel verbreitert sich vom ersten Abschnitt allmählich fort derart, daß die Biegebeanspruchung des zweiten Abschnitts beim Aufnehmen eines Leiters zwischen den Schenkeln über seine Länge an­ nähernd gleich ist. Der Übergangsbereich vom ersten zum zweiten Abschnitt der Schenkel liegt etwa in der Ebene, in der die Achsen der Leiter liegen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bilden mithin die ersten Abschnitte einen Eingangsbereich, in dem dafür ge­ sorgt wird, daß die einander zugekehrten Kanten der Schen­ kel die Isolierung fortschreitend durchschneiden, bis die Kanten mit dem Leiter in Berührung treten. Die dann von den zweiten Abschnitten der Schenkel durch Verbiegung auf­ gebrachte Kraft dient im wesentlichen der Aufrechterhal­ tung einer permanenten Kontaktkraft. Bei dem Einführen der Leiter in den Aufnahmeschlitz läßt sich eine gewisse pla­ stische Verformung im Bereich der Schenkel bzw. deren Anbindung kaum vermeiden. Dies ist jedoch unkritisch, weil gleichwohl das Ziel einer permanenten Kontaktkraft er­ reicht wird.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Teilung einer Reihe von Schneidklemmkontakten doppelt so groß wie die Teilung der Leiter, und die Abmessungen des zweiten Abschnitts der Kontaktschenkel sind derart, daß die Außenkante der zweiten Schenkelabschnitte an die Iso­ lierung des benachbarten Leiters anliegt oder diese etwas verformt. Mit einer derartigen Ausbildung lassen sich Flachbandkabel kontaktieren, die die sehr kleine Teilung von 0,635 mm aufweisen.

Außerhalb des Bereichs der Schneidklemmkontakte werden die Leiter vorzugsweise in Führungen des Trägerkörpers und des Preßkörpers gehalten. Die Schenkel der Schneidklemmkontakte haben nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung am freien Ende schräg verlaufende Kanten zur Bildung eines sich zum Aufnahmeschlitz allmählich verengenden Eintritts­ bereichs für einen Leiter. Dadurch ist sichergestellt, daß beim Zusammenpressen von Trägerkörper und Preßkörper die Leiter jeweils lagerichtig in den Schlitz zwischen den Schenkeln der Schneidklemmkontakte gelangen. Einem ähnli­ chen Zweck dienen die äußeren Anschrägungen an den Schen­ keln der Schneidklemmkontakte nach einer weiteren Ausge­ staltung der Erfindung, welche bewirken, daß benachbarte Leiter seitlich abgelenkt werden, damit sie lagerichtig zwischen den Schenkeln benachbarter Schneidklemmkontakte zu liegen kommen.

Die Kraft, mit der Leiter zwischen den Schenkeln von U-förmigen Schneidklemmkontakten eingeklemmt sein sollen, ist vorgegeben. Sie soll auch über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten bleiben, um zu verhindern, daß nach einer gewissen Betriebszeit die Kontaktierung durch Vergrößerung des Übergangswiderstands verschlechtert wird. Bei sehr ge­ ringer Teilung der Leiter ist die Breite der ersten Ab­ schnitte der Schenkel naturgemäß sehr gering, aber auch die Breite der zweiten Abschnitte ist begrenzt, wenn eine relativ kleine Teilung einer Reihe von Kontaktelementen angestrebt wird, zum Beispiel eine Teilung doppelt so groß wie eine kleine Teilung der Leiter. Die erforderliche Kon­ taktkraft kann dann zum Beispiel gegenüber herkömmlichen U-Schneidklemmkontakten dadurch erreicht werden, daß die Länge der Schenkel kürzer gewählt wird. Beträgt sie zum Beispiel bei herkömmlichen Schneidklemmkontakten, die bei einer Leiterteilung von 1,27 mm eingesetzt werden, 2 mm, wird die Schenkellänge bei der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung auf zum Beispiel 1,4 mm verkürzt. Die Verkürzung der Schenkel zur Erzielung der erforderlichen Kontaktkraft ist jedoch durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schenkel unkritisch. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Schenkel bewirkt eine gleichmäßige Verteilung der Belastung und sieht daher eine optimale Ausnutzung des Materials im Hin­ blick auf das Federverhalten vor. Spitzenbelastungen, wel­ che zum Beispiel an der Verbindungsstelle zwischen Schenkel und Steg zu einer bleibenden Verformung führen können, treten nicht auf.

Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung ermöglicht eine doppelte Auslenkung bei gleicher Federkraft im Ver­ hältnis zu herkömmlichen Kontaktelementen. Dies bedeutet, daß die Schenkel um einen größeren Betrag ausgelenkt wer­ den können, ohne eine permanente Verformung zu verursachen. Darüber hinaus können die Schenkel eine größere Strecke nachgeben, wenn sie sich weiter in den Leiter eingraben oder der Leiter durch weitere Verformung eine geringere Breite erhält oder etwas aus dem Schlitz zwischen den Schenkeln des Kontaktelements herauswandert, ohne daß da­ durch die Kontaktkraft merklich verringert wird.

Zusammenfassend kann daher festgestellt werden, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine optimale Materialausnutzung gewährleistet und damit eine weitgehende Miniaturisierung bei vorgegebener Kontaktkraft ermöglicht. Darüber hinaus wird die Kontaktkraft über einen größeren Auslenkungsbereich der Schenkel aufgebracht, bleibt daher auch nach einer längeren Betriebszeit ausreichend hoch, um eine sichere Kontaktierung aufrechtzuerhalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt im Schnitt einen Teil der Vorrich­ tung nach der Erfindung.

In der Figur ist ein Trägerkörper 10 angedeutet, der aus Kunststoffmaterial bestehen kann. Er kann z. B. an den Enden nicht gezeigte Steckzungen aufweisen. Der Trägerkörper 10 weist z. B. zwei Reihen von Federkontakten auf, die Steckstifte einer nicht gezeigten Steckeranordnung aufnehmen können. Jedem Feder­ kontakt ist ein U-förmiger Schneidklemmkontakt 12 zugeord­ net. In der Zeichnung sind drei Schneidklemmkontakte 12 einer Reihe von Klemmkontakten zu erkennen, wobei der Trägerkörper 10 entsprechend zwei Reihen von Schneidklemm­ kontakten aufnimmt, die relativ zueinander durch den Ab­ stand zwischen den Kontakten versetzt sind. Ein Preßkörper 20 aus Kunststoffmaterial kann eine ähnliche Gestalt wie der Trägerkörper 10 aufweisen. Er kann an den Enden mit Einstecköffnungen versehen werden zur Aufnahme der Steckzungen des Trägerkörpers 10.

Ein Flachkabel 30 besteht aus einer Vielzahl von im Durch­ messer kleinen, eng aneinanderliegenden Kabeln 32, die einen Leiter 34 und eine Isolierung 36 aufweisen. Die Iso­ lierungen 36 sind über Stege (in der Zeichnung nicht zu erkennen) miteinander verbunden, wie an sich bekannt.

Die Auflagefläche des Trägerkörpers 10 ist durch die strich­ punktierte Linie 14 angedeutet. Im Bereich der Reihe der Schneidklemmkontakte 12 ist von der Auflagefläche 14 aus­ gehend ein durchgehender Schlitz 16 im Trägerkörper 10 ge­ formt, der sich, wie durch die Linie 18 angedeutet, zur Auflagefläche 14 hin im Querschnitt gesehen konisch ver­ breitert. An den durchgehenden Schlitz 16 schließen sich einzelne gestufte Schlitze 40 zur Aufnahme der Schneidklemm­ kontakte 12 an. Sie sind so geformt, daß sie der Kontur der Schneidklemmkontakte 12 im aufgenommenen Bereich ent­ sprechen. Außerhalb des Schlitzes 16 weist die Auflage fläche 14 Führungen für die Kabel 32 des Flachbandkabels 30 auf (an sich bekannt).

Der Preßkörper 20 weist zur Aufnahme der Kontaktelemente 12 Ausnehmungen 22 auf. Die Stege zwischen den Ausnehmun­ gen 22 weisen am freien Ende eine Rundung 24 auf zur Füh­ rung der Kabel 32 des Flachbandkabels 30 auch im Bereich der Ausnehmungen.

Nachfolgend wird der Aufbau der Schneidklemmkontakte 12 anhand des in der Zeichnung gezeichneten mittleren Kon­ taktes näher beschrieben. Die Schneidklemmkontakte 12 be­ stehen aus metallischem, elektrisch leitendem Flachmate­ rial, aus dem sie zum Beispiel herausgestanzt werden. Der Schneidklemmkontakt 12 weist zwei Schenkel 42, 44 auf. Die Schenkel 42, 44 weisen einen ersten Abschnitt 46, 48 und einen zweiten Abschnitt 50, 52 auf. Sie bilden zusammen einen Schlitz 54 mit parallelen Wänden und einem gerundeten Boden. Die Breite des Schlitzes ist kleiner als der Durch­ messer des Leiters 34. Die ersten Abschnitte 46, 48 haben über ihre Länge annähernd gleiche Breite. Sie sind am freien Ende mit einer schräg verlaufenden Kante 56 ver­ sehen zur Bildung eines sich zum Aufnahmeschlitz 54 all­ mählich verengenden Eintrittsbereiches für ein Kabel 32 bzw. eines Leiters 34. Am freien Ende weisen die Abschnitte 46, 48 außen eine Anschrägung 58 auf.

Der zweite Abschnitt 50, 52 verbreitert sich vom ersten Abschnitt 46, 48 fort allmählich derart, daß die Biege­ beanspruchung des zweiten Abschnitts beim Aufnehmen eines Leiters zwischen den Schenkeln 42, 44 über seine Länge an­ nähernd gleich ist. Die Schenkel 42, 44 sind mit einem Abschnitt 60 verbunden, der im Bereich 62 des Endes des Schlitzes 54 eine Breite hat, die etwas größer ist als die Breite des Aufnahmeschlitzes 40. Unterhalb des Abschnitts 62 hat der Abschnitt 60 die Breite des Aufnahmeschlitzes 40. Die Breite des Abschnitts 60 verringert sich nach unten in zwei Stufen, wobei der Abschnitt 64 mit dem bereits be­ schriebenen, jedoch nicht gezeigten Federkontakt verbunden ist.

Bei einem tatsächlichen Ausführungsbeispiel beträgt die Teilung der Kabel 32 0,635 mm. Die Schenkel 42, 44 haben eine Länge von 1,4 mm und stehen etwa 1,0 mm über die Auf­ lageseite 14 des Trägerkörpers 10 hinaus.

Beim Verbinden der Leiter 34 des Flachkabels 30 mit den Kontakten 12 wird das Flachkabel 30 zwischen Trägerkörper 10 und Preßkörper 20 gelegt. Trägerkörper 10 und Preßkörper 20 werden daraufhin gegeneinandergepreßt. Die Kabel 32 werden außerhalb der Schneidklemmkontakte 12 in ihrer Lage geführt und gehalten; die Schneidklemmkontakte 12 treten mit den Leitern 34 in Eingriff, in dem die Abschnitte 46, 48 zunächst durch die Isolierung 36 dringen und allmählich in Berührung mit den Leitern 34 gelangen. Hierbei werden die Abschnitte 46, 48 etwas auseinandergebogen mit einer noch relativ kleinen Federkraft. Wenn sich der Leiter 34 den Abschnitten 50, 52 nähert, verstärkt sich die Feder­ kraft, wobei die Federkraft von der Kontur der Abschnitte 50, 52 abhängt. Naturgemäß hängt die Federkraft auch von der Länge des Schlitzes 54 ab. Je länger die Abschnitte 50, 52 sind, um so geringer ist die erreichbare Klemmkraft. Da die Klemmkraft vorgegeben ist, um eine vorgegebene Kon­ taktkraft auf den Leiter 34 zu erzeugen, andererseits die maximale Breite der zweiten Abschnitte 50, 52 durch die beschriebene Teilung des Flachbandkabels 30 begrenzt ist, muß die Länge der Abschnitte 50, 52 bei vorgegebener Dicke so gewählt werden, daß die erforderliche Kontaktkraft er­ reicht wird. Die Form der Abschnitte 50, 52 stellt jedoch sicher, daß eine Spitzenbelastung an einer bestimmten Stelle nicht auftritt, vielmehr die Belastung über ihre Länge annähernd gleich ist. Außerdem ermöglicht die Form eine relativ große Auslenkung bei gleicher Kontaktkraft und damit eine sichere Kontaktierung bei Toleranzen im Durchmesser der Leiter 34 bzw. bei einer zu starken Ver­ formung aufgrund des Eingriffs der Schenkel 42, 44. Wie erkennbar, ist zwischen den Schenkeln 42, 44 benach­ barter Schneidklemmkontakte 12 ausreichend Platz zur Auf­ nahme der Kabel 32, wobei deren Isolation 36 nur geringfügig verformt wird. Eine derartige Verformung kann hingenommen werden, da die elektrischen Eigenschaften der Kabel 32 dadurch nicht beeinträchtigt werden. Die äußeren Anschrä­ gungen 58 an den Schenkeln 42, 44 sorgen dafür, daß die zwischen den Kontaktelementen 12 liegenden Kabel 32 die gezeigte Lage einnehmen und nicht einseitig von der Außen­ seite eines Schenkels 42 bzw. 44 belastet werden, um zu vermeiden, daß ein Schenkel eines Schneidklemmkontakts 12 in die Isolierung 36 eindringt und sogar den Leiter 34 berührt.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Verbinden von einer Vielzahl von mit einer Isolation versehenen Leitern mit elektrischen Kontakten, insbesondere eines eng nebeneinander ange­ ordnete Leiter (34) aufweisenden Flachkabels (30), mit einem Trägerkörper (10), der U-förmige Schneidklemmkon­ takte (12) enthält, die in mindestens zwei Reihen ne­ beneinander angeordnet sind und die mit zwei annähernd parallelen Schenkeln (42, 44) einen Aufnahmeschlitz (54) für einen Leiter (34) bilden, wobei die über seine Länge konstante Breite des Schlitzes kleiner ist als der Durchmesser des Leiters (34), und mit einem Preßkörper (20), der auf der dem Trägerkörper (10) abgewandten Seite der Leiter angeordnet ist und Führungen (22, 24) aufweist, in denen die Leiter geführt sind, wenn Trä­ gerkörper (10) und Preßkörper (20) gegeneinandergepreßt werden, wobei die einander zugekehrten Kanten der Schenkel (42, 44) die Isolierung (36) durchschneiden und die etwas auseinandergebogenen Schenkel (42, 44) mit dem Leiter (34) in Kontakt treten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schenkel (42, 44) nahe dem freien Ende einen schmaleren ersten Abschnitt (46, 48) von an­ nähernd konstanter Breite aufweisen, daß ein zweiter sich an den ersten anschließender Abschnitt (50, 52) der Schenkel (42, 44) vom ersten Abschnitt (46, 48) fort sich allmählich verbreitert derart, daß die Biege­ beanspruchung des zweiten Abschnitts beim Aufnehmen eines Leiters (34) zwischen den Schenkeln (42, 44) über seine Länge annähernd gleich ist und der Übergangsbe­ reich vom ersten (46, 48) zum zweiten Abschnitt (50, 52) der Schenkel (42, 44) etwa in der Ebene liegt, in der die Achsen der Leiter (34) liegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 für Flachkabel, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Teilung einer Reihe von Schneid­ klemmkontakten (12) doppelt so groß ist wie die Teilung der Leiter (34) und die Abmessungen des zweiten Ab­ schnitts (50, 52) der Kontaktschenkel (42, 44) derart sind, daß die Außenkante der zweiten Schenkelab­ schnitte (50, 52) an der Isolierung (36) des benachbar­ ten Leiters (34) anliegt oder diese etwas verformt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Trägerkörper (10) eine Auflagefläche (14) aufweist, über die die Schenkel (42, 44) der Schneid­ klemmkontakte (12) hinausstehen und die Leiter (34) außerhalb des Bereichs der Schneidklemmkontakte (12) zwischen den Führungen des Preßkörpers (22, 24) und der Auflagefläche (14) klemmend gehalten sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (42, 44) der Schneid­ klemmkontakte (12) am freien Ende schräg verlaufende Kanten (56) aufweisen zur Bildung eines sich zum Auf­ nahmeschlitz allmählich verengenden Eintrittsbereichs für einen Leiter.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (42, 44) der Schneid­ klemmkontakte (12) am freien Ende außen eine Anschrägung (58) aufweisen.