Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem
Steckverbinder, der zwei zueinander beabstandete parallele
Leiterplatten miteinander verbindet und insbesondere einen
verbesserten elektrischen Steckverbinder, der eine eventuell
vorhandene Fehlausrichtung zwischen zwei zu verbindenden
Leiterplatten ausgleicht und damit gewährleistet, daß
zwischen den Leiterplatten eine elektrische Verbindung
hergestellt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
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Zum Verbinden von Leiterplatten gibt es eine ganze Reihe von
elektrischen Steckverbindern, wobei an einer der zu
verbindenden Leiterplatten eine Steckbuchse angebracht sein
kann oder aber auch nicht. Die elektrischen Steckverbinder
umfassen jeweils obere und untere Befestigungen für
Anschlußstifte oder Wafer, die jeweils mehrere nadelförmige
Anschlußstifte aufnehmen, die in gleichmäßigen Intervallen
nebeneinander befestigt sind. Diese elektrische
Steckverbinder sind mit Einrichtungen versehen, die eine
eventuell vorhandene seitliche Fehlausrichtung zwischen den
zwei Leiterplatten, sei nach es nach vorne, nach hinten,
nach rechts oder nach links, ausgleichen können.
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Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 63-266787
zeigt einen herkömmlichen elektrischen Steckverbinder. Der
Steckverbinder umfaßt einen oberen und einen unteren Wafer,
die durch gegenüberliegende Verbindungsstäbe miteinander
verbunden sind, sowie mehrere nadelförmige Anschlußstifte,
die zwischen den gegenüberliegenden Verbindungsstäben in
regelmäßigen Intervallen nebeneinander gehalten werden und
sich zwischen dem oberen und dem unteren Wafer in
Längsrichtung erstrecken.
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Ein elektrischer Steckverbinder der in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 63-266787 gezeigten Art
umfaßt mehrere nadelförmige Anschlußstifte mit einer
vorbestimmten Länge und Verbindungsstäbe, die mit dem oberen
und dem unteren Wafer einstückig verbunden sind. Es ist
daher erforderlich, daß ein Satz von elektrischen
Steckverbindern mit jeweils unterschiedlich langen
Anschlußstiften und Verbindungsstäben verfügbar ist, um
einen geeigneten Steckverbinder zum Verbinden zweier
Leiterplatten auswählen zu können, deren Abstand der Länge
der Anschlußstifte des ausgewählten elektrischen
Steckverbinders entspricht. Bei dieser Verbindung muß für
jede bestimmte Distanz, die zwei Leiterplatten voneinander
getrennt sind, eine entsprechende Anzahl von
Kunststoffgieß- oder -spritzformen vorbereitet werden. Dies verhindert eine
Verringerung der Herstellungskosten.
Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der
Schaffung eines elektrischen Steckverbinders, der es auf
einfache Art und Weise ermöglicht, zwei in einem gewünschten
Anstand zueinander angeordnete Leiterplatten durch Auswahl
und Verwendung mehrerer nadelförmiger Anschlußstifte
elektrisch miteinander zu verbinden, deren Länge gleich dem
gewünschten Abstand ist. Hierdurch ist es nicht mehr
erforderlich, mehrere unterschiedliche Steckverbinder
vorzubereiten, die jeweils einen oberen und einen unteren
Wafer umfassen, die in individuellen unterschiedlichen
Abständen durch entgegengesetzt angeordnete Verbindungsstäbe
einstückig verbunden sind. Bei der vorliegenden Erfindung
wird daher lediglich eine einzige Kunststoffgieß- und
-spritzform vorbereitet, um einen oberen und einen unteren
Wafer einer bestimmten Größe zu schaffen, so daß die
Herstellungskosten verringert werden. Ein erfindungsgemäßer
elektrischer Steckverbinder ist mit einer Einrichtung
versehen, die ihm eine gute mechanische Festigkeit verleiht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung geschaffen,
die einen Steckverbinder umfaßt, der zwei zueinander
beabstandete parallele Leiterplatten miteinander verbindet.
Der Steckverbinder umfaßt zwei dielektrische Wafer, die
jeweils mehrere zueinander ausrichtbare Aufnahmeöffnungen
für Anschlußstifte umfassen. Einer der Wafer ist benachbart
zu der einen Leiterplatte angebracht, während der zweite
Wafer benachbart zu der anderen Leiterplatte angebracht ist.
Der Steckverbinder umfaßt auch mehrere leitende
Anschlußstifte, die jeweils von entsprechenden Öffnungen in
den beiden Wafern so aufgenommen werden, daß sich die Enden
der Anschlußstifte über ihren jeweiligen Wafer hinaus in die
Leiterplatten erstrecken und die Wafer entlang der
Anschlußstifte axial zueinander beabstandet sind. Die
erfindungsgemäße Verbesserung dieses Steckverbinders umfaßt
zumindest zwei Haltestäbe, die zwischen den zwei Wafern
angebracht sind und jeweils in Preßpassung in Öffnungen der
beiden Wafer sitzen. Die Haltestäbe sind steifer als die
Anschlußstifte. Die Haltestäbe verleihen der Anordnung
Festigkeit und Stabilität, so daß sich die Leiterplatten
nicht über eine vorgegebene Grenze hinaus relativ zueinander
bewegen können und eine Überbeanspruchung der Anschlußstifte
verhindert wird. Die erfindungsgemäße Verbesserung besteht
auch darin, daß die Aufnahmeöffnungen für die Anschlußstifte
in zumindest einem Wafer größer oder gleich sind als der
Querschnitt der Anschlußstifte, so daß die Anschlußstifte
bei einer Relativbewegung der Leiterplatten zueinander in
den Öffnungen gleiten können.
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Es sei angenommen, daß ein erster elektrischer
Steckverbinder zum Verbinden zweier zueinander beabstandeter
Leiterplatten verwendet wird, die in einem ersten Abstand
zueinander angeordnet sind, und daß man zwei andere
entsprechende Leiterplatten in einem zweiten Abstand
zueinander elektrisch trennen möchte. Verbindungsstäbe und
Anschlußstifte, die in ihrer Länge dem zweiten Abstand
entsprechen, werden ausgewählt und zur Herstellung des
zweiten elektrischen Steckverbinders verwendet, wobei bei
diesem die gleichen oberen und unteren Wafer wie bei dem
ersten elektrischen Steckverbinder verwendet werden. Die
Verbindungsstäbe können einfach an dem oberen und unteren
Wafer befestigt werden. Um unterschiedliche Abstände
zwischen den Leiterplatten berücksichtigen zu können, werden
lediglich einige unterschiedliche Sätze von
Verbindungsstäben und Anschlußstiften mit unterschiedlichen
Längen benötigt, anstatt unterschiedliche Sätze von
Steckverbindern, bei denen nicht nur die Verbindungsstäbe
und die Anschlußstifte unterschiedliche Länge aufweisen,
sonderen die auch zwei einstückig ausgebildete Wafer
umfassen.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die
Aufnahmeöffnungen für die Anschlußstifte in einem der Wafer
an dem dem anderen Wafer gegenüberliegenden Öffnungsende
einen größeren Durchmesser auf, so daß um die Anschlußstifte
ringförmige Zwischenräume gebildet werden. Diese
ringförmigen Zwischenräume gleichen eine eventuell
vorhandene relative positionelle Fehlausrichtung der zwei
miteinander zu verbindenden Leiterplatten aus, da sie ein
elastisches Verbiegen der Anschlußstifte um einen gewissen
Betrag ermöglichen, ohne daß hierbei an den Stellen der
Anschlußstifte hohe Spannungen auftreten, mit denen die
Stifte aus den Zwischenräumen austreten, so daß
gewährleistet ist, daß die zwei Leiterplatten elektrische
miteinander verbunden bleiben.
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Zur Bildung der ringförmigen Zwischenräume um die
Anschlußstifte in dem einen Wafer können die
Aufnahmeöffnungen für die Anschlußstifte insbesondere in
Richtung auf die untere Außenfläche des oberen Wafers
divergierend ausgebildet sein. Die Aufnahmeöffnungen für die
Anschlußstifte umfassen daher mit anderen Worten jeweils
eine sich nach oben verjüngende Wand, die jeweils eine
longitudinale Öffnung mit einem sich allmählich
verringernden Durchmesser bildet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter
erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele, die in den
zugehörigen Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen:
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Fig. 1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen
elektrischen Steckverbinders zum Verbinden von
Leiterplatten;
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Fig. 2 eine Seitenansicht des elektrischen Steckverbinders
mit Blick auf die rechte Seite in Fig. 1;
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Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1;
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Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1;
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Fig. 5 eine Vorderansicht des elektrischen Steckverbinders,
durch den eine obere Leiterplatte und eine untere
Leiterplatte mtieinander verbunden sind,
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Fig. 6 einen Längsschnitt durch den die obere und die untere
Leiterplatte miteinander verbindenden elektrischen
Steckverbinder entlang der Linie 6-6 in Fig. 5;
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Fig. 7 eine Darstellung, die die Art und Weise
veranschaulicht, in der der Steckverbinder die obere
und die untere Leiterplatte miteinander verbindet,
wenn diese Leiterplatten bezüglich der ausgerichteten
Stellung in X-X-Richtung verschoben sind;
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Fig. 8 einen Längsschnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 7,
der die Art und Weise veranschaulicht, in der der
elektrische Steckverbinder die obere Leiterplatte mit
der unteren Leiterplatte verbindet, wenn diese
Leiterplatten bezüglich der ausgerichteten Stellung
in der Y-Y-Richtung verschoben sind; und
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Fig. 9 eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinders,
der bei der Verwendung von kurzen Anschlußstiften und
kurzen gegenüberliegenden Verbindungsstäben anstatt
von langen Anschlußstiften und langen
gegenüberliegenden Verbindungsstäben, wie in Fig. 1,
entsteht.
Ausführliche Beschreibun von Ausführungsbeispielen
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Die Fig. 1 bis 6 zeigen einen elektrischen Steckverbinder 1
mit einem oberen Wafer 2 und einem unteren Wafer 3, der von
dem oberen Wafer 2 getrennt ist und parallel zu diesem
angeordnet ist. Die Wafer sind aus Kunststoff gegossen oder
geformt. Wie zu erkennen ist, sind zwischen dem oberen und
dem unteren Wafer 2 bzw. 3 mehrere nadelförmige
Anschlußstifte in gleichmäßigen Intervallen nebeneinander
angeordnet.
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Die gegenüberliegenden Enden der Wafer 2 und 3 sind durch
Verbindungs- oder Haltestäbe 5A und 5B miteinander
verbunden. Der Durchmesser M dieser Haltestäbe ist sehr viel
größer als der Durchmesser N der nadelförmigen
Anschlußstifte. Durch diese größeren Durchmesser verleihen
die Haltestäbe der Anordnung mehr Steifigkeit und demgemäß
eine größere Widerstandskraft gegenüber einer seitlichen
Bewegung der zwei Leiterplatten als die nadelförmigen
Anschlußstifte. Der obere Wafer 2 umfaßt zwei
Leiterplattenbefestigungsvorsprünge 7A und 7B, die an seinen
gegenüberliegenden Enden integral mit dem Wafer ausgebildet
sind und den oberen Wafer 2 an der benachbarten Leiterplatte
34 halten und örtlich festlegen.
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Der obere Wafer 2 umfaßt für jeden Anschlußstift 4 eine
Aufnahmeöffnung 11, die in gleichmäßigen Intervallen
angeordnet sind. Die Anschlußstifte 4 erstrecken sich über
die Öffnungen 11 hinaus, so daß sie an der Oberfläche des
oberen Wafers 2 wieder austreten. Der untere Wafer 3 umfaßt
entsprechend für jeden Anschlußstift 4 eine Aufnahmeöffnung
12, die ebenfalls in gleichmäßigen Intervallen angeordnet
sind. Die Anschlußstifte 4 erstrecken sich durch diese
Öffnungen 12 hindurch, so daß sie an der unteren Außenfläche
des unteren Wafers 3 wieder austreten. Die Anschlußstifte 4
sind daher heweils in einen oberen Abschnitt 13, der sich
oberhalb des oberen Wafers 2 erstreckt, einen mittleren
Abschnitt 15 zwischen dem oberen und dem unteren Wafer 2
bzw. 3 und einen unteren Abschnitt 14, der sich unterhalb
des unteren Wafers 3 erstreckt, unterteilt.
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Wie am besten in Fig. 3 zu erkennen ist, sind die
Aufnahmeöffnungen 11 des oberen Wafers 2 für die
Anschlußstifte in Richtung auf die untere Außenfläche 8 des
oberen Wafers 2 divergierend ausgebildet und weisen einen
größeren Durchmesser auf, so daß um die Anschlußstifte
ringförmige Zwischenräume 17 gebildet werden. Die
Anschlußstiftaufnahmeöffnungen 12 des unteren Wafers 3
weisen an ihren oberen Enden ebenfalls einen größeren
Durchmesser 18 auf, so daß um die Anschlußstifte 4
ringförmige Zwischenräume 19 gebildet werden. Bei dieser
besonderen Ausführungsform weisen die Aufnahmeöffnungen 12
für die Anschlußstifte außerdem an ihren unteren Enden einen
größeren Durchmesser 20 auf, so daß um die Anschlußstifte 4
ringförmige Zwischenräume 21 gebildet werden.
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Wie am besten in Fig. 4 zu erkennen ist, umfaßt der obere
Wafer 2 zwei Blindöffnungen 22 zum Einführen der Haltestäbe,
die an gegenüberliegenden Enden seiner unteren Außenfläche 8
angeordnet sind, während in dem unteren Wafer 3
entsprechende Durchgangsöffnungen 23 zum Einführen der
Haltestäbe angeordnet sind. Die oberen Teile 24 der
Haltestäbe 5A und 5B werden in die Blindöffnungen 22 zum
Einführen der Haltestäbe des oberen Wafers 2 eingeführt, bis
die Enden des oberen Abschnitts 24 den Boden der Öffnung 22
berühren. Die unteren Abschnitte 25 der Haltestäbe 5A und 5B
werden in die Durchgangsöffnungen 23 des unteren Wafers 3
für die Haltestäbe eingeführt, bis sie aus dem unteren Wafer
wieder austreten, so daß sich die mittleren Abschnitte 26
zwischen dem oberen und dem unteren Wafer 2 bzw. 3 befinden.
Die Blindöffnungen 22 zur Einführung der Haltestäbe sind in
Richtung auf die untere Außenfläche 8 des oberen Wafers 2
jeweils divergierend ausgebildet, so daß eine sich nach oben
verjüngende innere Wand 27 und ein ringförmiger Zwischenraum
28 um die Haltestäbe 5A oder 5B gebildet werden. Die
Durchgangsöffnungen 23 zum Einführen der Haltestäbe sind
jeweils in Richtung auf die obere und auf die untere
Außenfläche 9 bzw. 10 der unteren Anschlußstiftbefestigung 3
divergierend ausgebildet, so daß sich nach oben bzw. nach
unten verjüngende innere Wände 30 bzw. 32 gebildet werden,
durch die um die Haltestäbe 5A und 5B ringförmige
Zwischenräume 30 bzw. 32 gebildet werden. In den Fig. 5 und
6 sind Rippen mit dem Bezugszeichen 33 versehen,
während die obere und untere Leiterplatte mit dem
Bezugszeichen 34 bzw. 35 versehen ist. Die Steckbuchse und
ihre Klemmenteile sind mit dem Bezugszeichen 36 bzw. 37
versehen.
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Wie in den Fig. 5 und 6 zu erkennen ist, werden die oberen
Abschnitte 13 der Anschlußstifte 4, die oberhalb der oberen
Außenfläche 6 des oberen Wafers 2 verlaufen, in ausgewählte
Löcher der Leiterplatte 34 eingeführt, bis sie die
Klemmenteile 37 der Steckbuchse 36 berühren, die an der
Leiterplatte 34 angebracht ist. Die unterhalb der unteren
Außenfläche 10 der unteren Anschlußstiftbefestigung 3
verlaufenden unteren Abschnitte 14 der Anschlußstifte 4
werden ebenfalls in ausgewählte Löcher in der anderen
Leiterplatte 35 eingeführt, bis sie mit ausgewählten Leitern
auf der Leiterplatte 35 in Kontakt treten. Die
gegenüberliegenden Leiterplattenbefestigungsvorsprünge 7A
und 7B des oberen Wafers 2 werden in (nicht dargestellte)
entsprechende Öffnungen in der oberen Leiterplatte 14
eingeführt, während gleichzeitig die unteren Abschnitte 25
der Haltestäbe, die unterhalb des unteren Wafers 3
verlaufen, in (nicht dargestellte) entsprechende Öffnungen
in der unteren Leiterplatte 35 eingeführt werden. Zwischen
der oberen und der unteren Leiterplatte 34 bzw. 35 wird
somit eine elektrische Verbindung hergestellt.
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Die obere und die untere Leiterplatte können an zugehörigen
Vorrichtungen angebracht werden, die sich an Stellen
befinden, die zu der zuvor beschriebenen Stelle etwas
beabstandet ist und beispielsweise in Richtung des Pfeils X
in Fig. 5 nach links oder rechts verschoben sein kann oder
in Richtung des Pfeils Y in Fig. 6 nach vorne oder hinten
verschoben sein kann. In diesem Fall werden die mittleren
Abschnitte 15 und 26 der Anschlußklemmen 4 und der
gegenüberliegenden Haltestäbe 5A und 5B elastisch gebogen,
so daß diese Stellungsabweichungen bis zu einem
vorbestimmten Betrag ausgeglichen wird und die erforderliche
elektrische Verbindung zwischen der oberen und der unteren
Leiterplatte 34 bzw. 35 erhalten bleibt.
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Der elektrische Steckverbinder 1 kann zum Verbinden zweier
paralleler Leiterplatten verwendet werden, die in einem
ersten Abstand zueinander angeordnet sind, während ein
anderer entsprechender elektrischer Steckverbinder zum
Verbinden zweier zusätzlicher Leiterplatten verwendet werden
kann, die in einem zweiten Abstand zueinander angeordnet
sind. In diesem Fall werden die Anschlußstifte 4 und die
Haltestäbe 5A und 5B einfach aus den Öffnungen 11, 12 und
22, 23 des oberen bzw. unteren Wafers 2 bzw. 3 entfernt und
durch Anschlußstifte 4 und Haltestäbe 5A und 5B einer
geeigneten Länge P bzw. R ersetzt, um einen elektrischen
Steckverbinder herzustellen, der die einen zweiten Abstand
zueinander aufweisenden Leiterplatten miteinander verbindet,
so wie dies in Fig. 9 zu erkennen ist. Es sei bemerkt, daß
mehrere Sätze von Anschlußstiften und Haltestäben mit
unterschiedlicher Länge vorbereitet werden, um
unterschiedliche Abstände zwischen den Leiterplatten
berücksichtigen zu können. Durch die Verwendung von
Haltestäben aus Metall mit einem größeren Durchmesser wird
eine relativ feste und haltbare Anordnung geschaffen.
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Fig. 7 zeigt die Art und Weise, in der durch den
elektrischen Steckverbinder 1 eine erforderliche elektrische
Verbindung zwischen der oberen und der unteren Leiterplatte
34 bzw. 35 hergestellt wird, wenn die obere Leiterplatte 34
in Richtung des Pfeils X1 von der zuvor beschriebenen
Stellung aus etwas nach rechts verschoben ist und wenn die
untere Leiterplatte 35 in Richtung des Pfeils X2 von der
zuvor beschrieben Stellung aus etwas nach links verschoben
ist. Fig. 8 zeigt die Art und Weise, in der durch den
elektrischen Steckverbinder 1 eine erforderliche elektrische
Verbindung zwischen der oberen und unteren Leiterplatte 34
bzw. 35 hergestellt wird, wenn die obere Leiterplatte 34 von
der zuvor beschriebenen Stellung aus etwas in Richtung des
Pfeils Y1 nach hinten verschoben ist und wenn die untere
Leiterplatte 35 von der zuvor beschriebenen Stellung etwas
in Richtung des Pfeils Y2 nach vorne verschoben ist. Wie aus
diesen Figuren zu erkennen ist, sind die mittleren
Abschnitte 15 der Anschlußklemmen 4 und die Mittelteile oder
Zwischenabschnitte 26 der Haltestäbe 5A und 5B elastisch
gebogen, so daß die Verschiebung der oberen und unteren
Leiterplatte 34 und 35 aus den zuvor beschriebenen
Stellungen ausgeglichen wird. Wie in Fig. 8 dargestellt ist,
gestatten die sich verjüngenden Öffnungen 11 des oberen
Wafers 2 ein elastisches Verbiegen der mittleren Abschnitte
15 der Anschlußstifte 4, ohne daß hierbei übermäßig hohe
Spannungen auftreten, so daß die oberen Abschnitte 13 der
Anschlußstifte 4 nach wie vor aufrecht stehen, wodurch
gewährleistet ist, daß die Anschlußstifte 4 stabil in der
Steckbuchse gehalten werden. Die vergrößert ausgebildeten
Abschnitte 19 der Durchgangsöffnungen 12 des unteren Wafers
3 ermöglichen entsprechend ein elastisches Verbiegen der
mittleren Abschnitte 15 der Anschlußstifte 4, ohne daß
hierbei übermäßig hohe Spannungen auftreten. Die unteren
Abschnitte 14 der Anschlußstifte 4 bleiben hierbei nach wie
vor aufrecht stehen. In den Fig. 7 und 8 sind die
Abweichungen in der Stellung der oberen und unteren
Leiterplatte 34 bzw. 35 und die Krümmung der Anschlußstifte
4 übertrieben dargestellt. Die in die Steckbuchse 36
einzuführenden oberen Abschnitte 13 der Anschlußstifte 4 und
die unteren Abschnitte 14 der Anschlußstifte 4, die in
Kontakt mit ausgewählten Leitern der unteren Leiterplatte 35
gebracht werden, bleiben aufrecht stehen, so daß zwischen
den beiden Leiterplatten eine exakte elektrische Verbindung
hergestellt wird. Die divergierend ausgebildeten Öffnungen
28 und 30 des oberen und unteren Wafers 2 bzw. 3 ermöglichen
auf ähnliche Art und Weise ein elastisches Verbiegen der
gegenüberliegenden Haltestäbe 5A und 5B, so daß eventuell
vorhandene Abweichungen in der Stellung ausgeglichen werden.
Bei der vorliegenden besonderen Ausführungsform weisen die
Haltestäbe 5A und 5B einen größeren Durchmesser auf als die
Anschlußstifte 4. Die Verbindungsstäbe können jedoch auch
den gleichen Durchmesser wie die Anschlußstifte aufweisen,
vorausgesetzt, daß ein geeignetes Metall ausgewählt wird,
das der Steckverbinderanordnung eine gute mechanische
Stabilität und Festigkeit verleiht und eine ausreichend hohe
Steifigkeit aufweist, um einer durch eine mögliche
Verschiebung der zwei Leiterplatten verursachte seitlichen
Bewegung zu widerstehen.