DE9102716U1 - Vorrichtung zum Verbinden von einer Vielzahl von zumindest teilweise mit einer Isolation versehenen Leitern mit elektrischen Kontakten - Google Patents

Description

Leitern mit elektrischen Kontakten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden von einer Vielzahl von zumindest teilweise mit einer Isolation versehenen Leitern mit elektrischen Kontakten, insbesondere von eng nebeneinander angeordneten Leitern eines Flachkabels nach dem Oberbegriff des EAte»*anspruches 1.

Bei zunehmender Miniaturisierung in der Mikroelektronik besteht u.a. die Notwendigkeit, eine Vielzahl von in enger Anordnung nebeneinanderliegender Drähte oder Leiter

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zuverlässig mit elektrischen Kontakten zu verbinden, wobei die Drähte z.B. als diskrete Einzeldrähte oder als sogenannte Flachkabel vorliegen. Die Kontakte haben üblicherweise an einem Ende einen Kontaktstift oder eine Fassung und sind in einer oder mehreren Reihen am Trägerkörper angeordnet, um die Steckerstifte eines angepaßten Steckers aufzunehmen. Die Abstände der Fassungen bzw. der Steckerstifte sind standardisiert.

Es ist allgemein bekannt,den elektrischen Kontakt mit einer Vielzahl von Drähten dadurch herzustellen, daß U-förmige Schneidklemmkontakte zur gleichen Zeit mit den Dräh-ten in Eingriff gebracht werden. Es ist ferner bekannt, die Drähte mittels eines Preßkörpers gegen die Schneidklemmkontakte im Trägerkörper anzupressen, um die Drähte lagerichtig in die U-förmigen Schneidklemmkontakte einzupressen, um die Isolation der Drähte zu durchdringen und einen elektrischen Kontakt herzustellen. Der Preßkörper weist Ausnehmungen auf, in die die freien Enden der Schneidklemmkontakte eingreifen.

Die Breite der Schenkel der U-förmigen Schneidklemmkontakte kann einen unteren Wert nicht unterschreiten, wenn eine vorgegebene permanente Kontaktkraft auf den Leiter aufgebracht werden soll. Die Breite der Schenkel bestimmt jedoch

andererseits die untere Grenze einer Teilung, die z.B. die Leiter eines Flachkabels haben dürfen.

Aus der DE-PS 29 41 029 ist bekannt geworden, zur Kontaktierung jeweils eines Leiters drei Zinken vorzusehen, wobei eine erste und eine zweite Zinke im Abstand voneinander gegenüberliegen und eine dritte Zinke in der Lücke zwischen erster und zweiter Zinke angeordnet ist und dieser jeweils einen Einpreßschlitz bildet. Die dem Einpreßschlitz zugeordneten Kanten der Zinken sind gebrochen. Mit den bekannten Kontaktelementen soll erreicht werden, daß das Anschlußteil kleinere Abmessungen erhält. Dafür baut jedoch das Anschlußteil in Richtung der Drähte größer, was sich vor allen Dingen bemerkbar macht, wenn mehr als eine Reihe von Kontaktelementen erforderlich wird.

Bei Flachbandkabeln sind die Leiter von einer annähernd kreisförmigen Isolierung umgeben, wobei die jeweilige Leiterisolierung über einen Steg mit der Isolierung des benachbarten Leiters verbunden ist. Bei U-förmigen Schneidklemmkontakten dringen die einander zugewandten Kanten der Schenkel durch die Isolierung hindurch und treten unter Preßkraft mit dem Leiter in Eingriff, der seinerseits etwas verformt wird. Der auf diese Weise erzielte Kraftschluß zwischen Leiter und den Kontaktschenkeln reicht

aus, um eine ausreichende konstante Kontaktkraft zu erzeugen. Es sind jedoch auch Flachdrähte bekannt, die in flexiblen Schaltungen oder in Form von Leiterfolien vorliegen. Derartige Flachdrähte können ganz oder nur halb isoliert sein. Werden derartige Flachdrähte mit U-förmigen Schneidklemmkontakten zusammengebracht, besteht die Gefahr, daß sich die Drähte zwischen den Schenkeln verbiegen und ein ausreichender Krafteingriff mit den Kontaktschenkeln nicht zustande kommt.

Aus der US 3 668 301 ist eine Vorrichtung bekannt geworden, bei der ein Trägerkörper in kanalförmigen Führungen jeweils zwei isolierte Drähte aufnimmt. In dem Boden der Führungen ist jeweils eine Ausnehmung geformt, in die Kontakteinsätze aus metallischem Material eingesetzt sind. Mit Hilfe von Preßelementen werden die Leiterpaare in die sich nach unten konisch verjüngenden Einsätze eingepreßt. Die Preßelemente durchdringen die Leiterisolierung; außerdem wird die Isolierung im unteren Bereich der metallischen Einsätze verdrängt, so daß die Leiter mit dem metallischen Einsatz in Berührung treten und so elektrisch miteinander verbunden werden. Bei der bekannten Vorrichtung ist die Kraft, die zur Aufrechterhaltung des Kontaktdruckes notwendig ist, von dem Bauteil aufzubringen, an dem die Preßelemente angebracht sind. Dies macht erforderlich, daß das Bauteil gegenüber dem Trägerkörper fest arretiert ist.

Da diese Teile üblicherweise aus Kunststoff bestehen, läßt sich wegen der Kaltfließeigenschaft des Kunststoffs eine permanente Kontaktkraft nicht in ausreichendem Maße erzielen.

Aus der genannten Druckschrift ist auch bekannt geworden, die miteinander zu verbindenden Leiter der Leiterpaare an einer scharfen Kante der Ausnehmung abzuscheren. Die Enden der Leiter werden dabei vollständig in die Ausnehmung eingepreßt .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verbinden von einer Vielzahl von zumindest teilweise mit einer Isolation versehenen Leitern mit elektrischen Kontakten zu schaffen, bei der die Leiter auch bei sehr kleiner Teilung unabhängig von ihrer Querschnittsform mit vorgegebener konstanter Kontaktkraft mit den Kontaktelementen in Eingriff gebracht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des franspruchs 1.

Ähnlich wie im Stand der Technik sind bei der Erfindung metallische U-Elemente vorgesehen, die nach einer Ausgestaltung der Erfindung aus flachem Material geformt sein

können. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen jedoch die Schenkel in einer Ebene, die durch den Leiter hindurchgeht. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Preßelemente am freien Ende umgekehrt T-förmig mit Preßabschnitten an den Enden des Querstegs. Die Länge der Querstege und der Abstand zwischen den Kontaktschenkeln ist so gewählt, daß beim Einpressen der Preßelemente zwischen die Schenkel der U-Elemente die Leiter um die inneren Kanten am freien Ende der Schenkel gebogen werden und die Preßabschnitte quer zur Längsrichtung des Leiters mit dem Leiter in Eingriff treten, so daß von einer Isolation freie Leiterabschnitte von den Preßabschnitten annähernd senkrecht zur Achse des Leiterabschnitts unter federndem Preßdruck gegen die Kontaktflächen anliegen. Sind die Leiter vollständig mit einer Isolierung umgeben, wird diese an den inneren Kanten am freien Ende der Schenkel abgestreift, und die Preßabschnitte graben sich quer zur Längsrichtung des Leiters in die Isolation ein. Bei einer einseitigen Isolierung wird entweder die Isolation an den freien Kanten abgestreift oder von den Preßabschnitten durchdrungen. Unabhängig von der Art der die Leiter umgebenden Isolation kommt immer ein wirksamer elektrischer Kontakt der Leiter mit den Kontaktelementen zustande.

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Die Kontaktkraft wird durch die Geometrie der U-förmigen Kontaktelemente und der Preßelemente vorgegeben. Sie bilden ein geschlossenes Kräftesystem, das nur Metallteile einfaßt. Es wird daher eine permanente Kontaktkraft erhalten. Die Kontaktelemente können relativ frei gestaltet werden, da eine Verbreiterung der Schenkel bei einer Anwendung auf kleine Leiterteilungen keinen Einfluß hat. Der federnde Kontaktdruck kann in erster Linie durch die Schenkel der U-förmigen Kontaktelemente erzeugt werden.

Die erfindungsgemaße Vorrichtung ist auch für die Verbindung von Flachdrähten mit elektrisch leitenden Kontakten besonders vorteilhaft einsetzbar. Die Flachdrähte werden in gleicher Weise wie Runddrähte verformt und mit vorgegebenem federndem Preßdruck mit den Kontaktelementen in Eingriff gebracht, ohne daß sie sich durch eine Verformung um ihre Längsachse einer Kontaktierung entziehen. Voraussetzung für eine sichere Kontaktierung ist lediglich wie bei Runddrähten auch, daß die Leiter bzw. die dazwischenliegenden Abschnitte sicher geführt werden. Bei Flachbandkabeln sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Führungen von Rippen gebildet sind, die zwischen den U-Elementen etwas in den zwischen dem Schenkel und dem Steg gebildeten Raum hineinstehen. Eine derartige Führung kommt

für Flachdrähte nicht in Frage. Für eine präzise Führung reicht aus, wenn der mehrere Flachdrähte aufweisende Folienstreifen an den Seitenkanten genau geführt ist. Die bekannten Folienstreifen haben relativ scharfe Kanten und sind in Querrichtung verhältnismäßig steif. Eine seitliche Führung reicht daher aus, die Flachdrähte jeweils zu den U-förmigen Kontaktelementen und den Preßelementen auszurichten sind.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die T-förmigen Preßelemente aus Metall oder Keramik geformt. Sie können zwar auch aus Kunststoff bestehen, Kunststoff birgt jedoch die Gefahr, daß bei einer ständigen Belastung eine Verformung durch Kaltfluß stattfindet.

Trägerkörper und Preßkörper können nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung jeweils aus Kunststoff geformt, und die Preßelemente und/oder die U-förmigen Kontaktelemente können in das Kunststoffmaterial eingegossen sein.

Normalerweise werden die elektrischen Anschlüsse, z.B. die Fassungen, mit den U-förmigen Kontaktelementen verbunden sein. Es ist jedoch auch denkbar, Fassungen oder Steckerstifte mit den Preßelementen zu verbinden, wenn sie aus Metall bestehen. Außerdem können die Preßelemente nach ei-

ner weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit anderen elektrischen Anschlüssen versehen sein zwecks Verbindung mit weiteren Schaltungsanordnungen.

Zusammengefaßt kann festgestellt werden, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Verbindung einer Vielzahl von Leitern mit elektrischen Kontakten ermöglicht, die eine sehr geringe Teilung aufweisen, ohne daß durch die Kontaktelemente die Isolation benachbarter Leiter beeinträchtigt wird. Insbesondere bei sehr kleiner Teilung läßt sich gleichwohl eine ausreichende und konstante Kontaktkraft in den Kontaktelementen und damit eine zuverlässige elektrische Verbindung schaffen. Schließlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Verbindung einer Vielzahl von Flachdrähten mit Kontaktelementen geeignet. Flachdrähte werden mit Hilfe der erfindungsgemäß ausgebildeten Kontakt- und Preßelemente sicher und zuverlässig kontaktiert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt perspektivisch Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor der Verbindung mit einem Flachkabel.

Fig. 2 zeigt perspektivisch eine Folienleiteranordnung,

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die anstelle des Flachkabels nach Fig. 1 eingesetzt werden kann.

Fig. 3 zeigt im Schnitt die Verbindung eines einzelnen
Leiters mit einem Kontaktelement der Vorrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein blockartiger Trägerkörper 10 angedeutet, der aus Kunststoffmaterial bestehen kann. Er nimmt eine Reihe von U-förmigen Kontaktelementen 11 auf, die in das Material des Trägerkörpers 10 eingebettet sind, beispielsweise beim Vergießen des Kunststoffmaterials. Die obere oder Auflagefläche des Trägerkörpers 10 weist im Querschnitt trapezförmige, parallele Rippen 12 auf, die sich zwischen den Kontaktelementen 11 erstrecken und jeweils in einer Ebene parallel zur Ebene liegen, in der die Schenkel der Kontaktelemente 11 angeordnet sind. Die Rippen erstrecken sich über die freien Enden der Kontaktschenkel hinaus in den Kanal 14 hinein, der von den Schenkeln der Kontaktelemente 11 und den dazwischenliegenden Abschnitten des Trägerkörpers 10 gebildet ist. Die Führungsrippen 12 bilden zwischen sich Führungskanäle 16. Die Teilung &rgr; der Führungskanäle 16 entspricht der Teilung der Leiter eines Flachkabels 18, das oberhalb des Trägerkörpers 10 dargestellt ist. Die Leiter 20 der Flachbandkabel sind von

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einer Isolierung 22 umgeben, die zwischen den Leitern über Stege 24 verbunden ist. Beim Auflegen des Flachkabels 18 auf die Auflagefläche des Trägerkörpers 10 kommen die einzelnen Kabel des Flachbandkabels in den Führungskanälen 16 zwischen den Rippen 12 zu liegen.

Oberhalb des Flachbandkabels 18 ist ein Preßkörper 30 zu erkennen, der einen nach unten weisenden schmaleren Steg 32 besitzt. In den Steg 32 sind längliche Preßelemente 34 eingebettet, die an gegenüberliegenden Seiten abgerundete Preßabschnitte 36, 38 aufweisen. Die Teilung der Preßelemente 34 entspricht der Teilung &rgr; des Flachbandkabels 18 bzw. der Führungskanäle 16. Trägerkörper 10 und Preßkörper 30 sind durch nicht gezeigte Führungsmittel derart geführt, daß beim Zusammenpressen jeweils ein Preßelement 34 zu einem Kontaktelement 11 ausgerichtet ist. Die Breite der Preßelemente 34 entspricht dabei vorzugsweise der Dicke der Kontaktelemente 11.

An die Unterseite der Stege der Kontaktelemente 11 sind Stifte 26 angeformt, die z.B. mit Fassungen eines komplementären Verbinderteils zusammenwirken.

Es erfolgt eine elektrische Verbindung der Leiter 20 des Flachbandkabels 18 mit den Kontaktelementen 11 dadurch,

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daß der Preßkörper 30 gegen den Trägerkörper 10 gepreßt wird. Die sich hierbei ergebende Verformung des Flachbandkabels 18 wird anhand von Fig. 3 näher erläutert. Die Ausbildung der Preß- und der Kontaktelemente weicht gegenüber der nach Fig. 1 etwas ab; es werden zwar gleiche Bezugszeichen verwendet, diesen ist jedoch ein Index a hinzugefügt. Wie zu erkennen, ist der Steg 32a mit dem Preßelement 34a einteilig ausgebildet und kann einen elektrischen Anschluß darstellen. Das U-förmige Kontaktelement 11a weist Schenkel 40, 42 auf, die federnd mit dem Steg 44 verbunden sind. Die Länge des Querstegs 34a des Preßelements ist kleiner als die Breite des Aufnahmeraums 46, der von den Schenkeln 40, 42 und dem Steg 44 gebildet ist, jedoch größer als die Breite des Aufnahmeraums 46 plus dem doppelten Durchmesser des Leiters 20. Beim Zusammenpressen von Preßkörper 30 und Trägerkörper 10 legt sich das Preßelement 34a einseitig gegen die Isolierung 22 an und verformt diese U-förmig in Richtung des Aufnahmerahmens 46 zusammen mit dem Leiter 20. Die Preßabschnitte 36a, 38a durchdringen die Isolierung 22 annähernd senkrecht zur Leiterachse und treten mit dem Leiter 20 in mechanischen Kontakt. Der Leiter 20 wird dabei etwas zusammengepreßt, wie deutlich in Fig. 3 zu erkennen ist. Aufgrund des Preßdrucks zwischen den Preßabschnitten 36a, 38a und den zugekehrten Kanten 50, 52 der Schenkel 40, 42 wird im Bereich

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der Kanten die Isolierung seitlich weggedrückt, und der Leiter tritt partiell in Kontakt mit den Kanten 50, 52. Bei dem beschriebenen Vorgang werden die federnden Schenkel 40, 4 2 leicht auseinandergebogen und üben dabei eine federnde Kontaktkraft auf den Leiter 20 aus. Da die von den Preßabschnitten 36a, 38a ausgeübte Kraft annähernd senkrecht auf die Schenkel 40, 42 wirkt, ist ein wirksamer Kraftschluß erzielt, der für die Aufrechterhaltung einer ausreichenden Kontaktkraft sorgt und verhindert, daß sich der Leiter durch Eigenspannung und andere Kräfte aus dem Aufnahmeraum 46 des Kontaktelements 11a herausbewegt.

Wenn die Schenkel 40, 42 federn sollen, ist erforderlich, daß sie sich im Trägerkörper 10 nach Fig. 1 begrenzt bewegen können. Es ist jedoch möglich, die Schenkel 40, 42 starr zu halten, wenn das Preßelement 34a Federeigenschaften aufweist. Dies ist durch die strichpunktierte Linie bei 60 in Fig. 3 angedeutet die einen Schlitz darstellt, der das Preßelement 34a teilt, so daß die Preßabschnitte 36a, 38a relativ zueinander beweglich sind.

Es ist zu erkennen, daß die Mindestteilung, die ein Flachbandkabel 18 haben darf, bestimmt ist durch die Mindestabstände zwischen den U-förmigen Kontaktelementen. Diese Abstände können sehr klein gehalten werden, so daß Flach-

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bandkabel mit sehr kleiner Teilung wirksam mit den Kontaktelementen 11 verbunden werden können.

In Fig. 2 sind Flachdrähte 70 dargestellt, die parallel und im Abstand zueinander in ein Folienmaterial 7 2 aus flexiblem Kunststoff eingebettet sind. Derartige Folienleiter finden in der Elektronik ebenfalls vielfach Anwendung, wobei in vielen Fällen die Flachdrähte 70 zu einer Seite nicht isoliert sind, sondern freiliegen. Derartige Folienleiteranordnungen nach Fig. 2 können ebenfalls mit Kontaktelementen 11 der Vorrichtung nach Fig. 1 verbunden werden, wie dies anhand von Fig. 3 im einzelnen beschrieben wurde. Lediglich die Führungsrippen 12 des Trägerkörpers 10 nach Fig. 1 entfallen. Statt dessen ist die Auflageseite des Trägerkörpers 10 flach. Außerdem ist eine nicht gezeigte Führung vorzusehen, die mit den Seitenkanten der Leiteranordnung nach Fig. 2 zusammenwirkt, um zu gewährleisten, daß die Flachdrähte 70 jeweils zu einem zugeordneten Kontaktelement 11 ausgerichtet sind, wenn der Preßkörper 30 gegen den Trägerkörper 10 gepreßt und die Flachdrähte 70 in die Aufnahmeräume 46 der Kontaktelemente 11, 11a hineingeformt werden.

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Claims (8)

- 15 Ansprüche:

1. Vorrichtung zum Verbinden von einer Vielzahl von mit einer Isolation versehenen Leitern mit elektrischen Kontakten, insbesondere von eng nebeneinander angeordneten Leitern eines Flachkabels, mit einem Trägerkörper, der eine Reihe von Kontaktelementen hält, von denen jedes ein Paar von im Abstand voneinander angeordneten, einander gegenüberliegenden, sich quer zur Längsachse der Leiter erstreckenden Kontaktflächen aufweist, und der mit Führungen zwischen den einzelnen Kontaktelementen versehen ist, und einem Preßkörper, der eine Reihe von mit den Kontaktelementen zusammenwirkenden Preßelementen hält, deren Breite geringer ist als der Abstand der Kontaktflächen der Kontaktelemente und die beim Gegeneinanderpressen von Trägerkörper und Preßkörper jeweils einen Leiter zwischen den Kontaktflächen eines Kontaktflächenpaares so einpressen, daß die Isolation teilweise weggequetscht wird und von der Isolation befreite Leiterabschnitte in elektrisch leitenden Kontakt mit den Kontaktflächen treten, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen an Kontaktschenkeln (40, 42) eines metallischen U-Elements (11, lla) ausgebildet sind, die Preßelemente umgekehrt T-förmig sind mit Preßabschnitten (36, 38, 36a, 38a) an den Enden des

Quersteges (34, 34a), wobei die Länge der Querstege (34, 34a) und der Abstand zwischen den Kontaktschenkeln (40, 42) so gewählt sind, daß beim Einpressen der Preßelemente zwischen die Schenkel (40, 42) der U-Elemente (11, lla) die Leiter (20, 70) um die inneren Kanten (50, 52) am freien Ende der Schenkel (40, 42) umgebogen werden und eine gegebenenfalls vorhandene Isolation (22, 72) weggedrückt wird und die Preßabschnitte (36, 38, 36a, 38a) quer zur Längsrichtung des Leiters (20, 70) mit dem Leiter in Eingriff treten und sich in eine gegebenenfalls vorhandene Isolation eingraben, so daß von einer Isolation freie Leiterabschnitte von den annähernd senkrecht zur Achse der Leiterabschnitte einwirkenden Preßabschnitten (36, 38, 36a, 38a) unter federndem Preßdruck gegen die Kontaktflächen zur Anlage gebracht werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die T-förmigen Preßelemente aus Metall sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßabschnitte der Querstege federnd ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich-

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net, daß die Preßelemente von einem Preßkörper aus Kunststoff gehalten sind, vorzugsweise in das Kunststoffmaterial eingegossen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßelemente mit elektrischen Anschlüssen versehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die U-Elemente aus leitfähigem, flachem Material geformt sind und die Führungen von Rippen gebildet sind, die zwischen den U-Elementen etwas in den zwischen den Schenkeln und dem Steg gebildeten Raum hineinstehen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß Führungsrippen auch über die freien Enden der Kontaktschenkel hinausstehen und in den durch die Schenkel der metallischen U-Elemente geformten Kanal hineinragen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper aus Kunststoffmaterial geformt ist und die U-Elemente vorzugsweise in das Kunststoffmaterial eingegossen sind.