CN104488142B - 接触元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种接触元件(19)，其包括外导体和中心导体(3)，中心导体(3)配置在外导体内，其中外导体在其纵向轴线的端面中的一个端面(28)具有至少一个触点，该触点用于与待接触的组成部件的触点进行接触。在这种情况下，弹性地安装该触点。

Description

接触元件

技术领域

本发明涉及一种接触元件，其具有外导体和配置在外导体内的中心导体，两个导体均用于在端面处与组成部件、特别是印刷电路板接触。

背景技术

这种接触元件例如可以用于将采用缆线形式的(同轴)导体连接到印刷电路板上的适当的触点。这种接触元件还可以用于两个印刷电路板的导电连接。

如果这种接触元件用作射频信号的传输线路的一部分，则存在必须通过外导体和中心导体与印刷电路板上的触点接触满足的特殊要求。

于是，中心导体通常采用弹簧加载的接触销，也被称为“弹簧销(Pogo pin)”。这种弹簧加载的接触销包括套筒和杆，该杆具有接触头并且杆的一部分在套筒内被可移动地引导。在杆和套筒之间支撑的螺旋弹簧使得杆受到弹簧作用而处于伸长姿势。即使当由于公差导致弹簧加载的接触销和印刷电路板的触点之间存在不同的距离时，弹簧加载也使得杆的接触头始终处于与印刷电路板的触点可靠接触且被施加有足够的压力。该接触头经常具有半球状的形式，其补偿了由于公差导致的弹簧加载的接触销与触点垂直对准时发生的偏离、即接触头形成接触的面积始终具有大致相同的尺寸。

通常同心地包围中心导体的外导体具有环状端面，该环状端面在很多情况下也用作接触面。这是一个缺点，尤其在由于公差导致外导体与印刷电路板上的接触面未完全地垂直对准的情况下。接触面一侧的抬起脱离会导致仅在外导体的端面的相对小的部分仍然存在与触点的接触。不期望这种“不可控”的接触，尤其是在相关的接触元件被用于传输射频信号的情况下。

发明内容

以上述现有技术作为出发点，本发明的目的在于详细说明已经改进了的一般类型的接触元件。特别地在外导体和印刷电路板上的相关的触点之间的接触方面改进一般类型的接触元件。

通过在独立方案1中限定的接触元件实现了该目的。有利的实施方式形成了从属方案的主题并且从本发明的以下说明中可以看到这些有利的实施方式。

在具有外导体和在外导体内(优选地同轴地)配置的中心导体的一般类型的接触元件中，外导体在其纵向轴线方向上的端面中的(至少)一个端面处具有与待接触的组成部件、特别是印刷电路板的触点进行接触的(至少)一个触点，本发明通过使该触点被弹性地安装而实现了所述的目的。

在这种情况下，优选地可以使外导体的端面由接触环形成，该接触环连接到外导体的主体。这简化了对弹性安装触点的手段的结合，因而简化了根据本发明的接触元件的生产。

实现使接触环连接到外导体的主体的连接的简单方式是在主体和帽之间的端缘处保持接触环的至少一部分或多个部分。在这种情况下，可以采用例如过盈配合(例如加压装配)、形状接合(例如卡口或螺纹接头)和/或粘接或聚结(coalescence)(例如通过锡焊、铜焊或熔接)等的任意期望的方式将该帽连接到主体。

在一实施方式中，可以使接触环采用波状环的形式(优选地采用带孔的盘的形式)。这种波状环在周向上具有波浪构造，由此形成至少一组、优选地大于一组的峰和谷。于是，峰例如可以用作与印刷电路板上的触点接触的触点，而谷可以用作确保与外导体的主体接触的触点。波状环优选地例如由诸如铜等的金属材料形成。由此能够使得以便宜的方式形成导电接触环，可以利用该接触环的材料的有利的弹性特性以允许结合能够弹性地安装触点的手段。

在另一有利的实施方式中，可以通过一个或多个弹性舌部形成在接触环上的优选的多个弹性安装的触点，该弹性舌部优选地朝向接触环的中心轴线倾斜地延伸。在这种情况下，在优选地在弹性舌部(优选地在每个弹性舌部)的自由端设置一个(或至少一个)触点的情况下，该弹性舌部优选地一体地连接到接触环的主体。

在一实施方式中，可以使弹性舌部形成为沿径向向内延伸。还具有如下的可能性：弹性舌部可以形成为以绕着接触环的中心轴线的弧的形式延伸。

在根据本发明的接触元件的优选的实施方式中，还可以使接触环(至少部分地)由金属毡形成。金属毡具有彼此缠绕的纤维的三维结构，这些纤维的至少一部分由导电材料组成。于是，通过接触环展示的弹性是与纤维之间的相对移动性相关的纤维的弹性变形的结果。在金属毡的接触环上的触点可以由多个纤维的多个部分形成。

当然存在如下的可能性，根据本发明的接触元件的接触环包括弹性安装的触点的所述优选方案的所有实施方式或这些实施方式中的多个。例如，采用波状环的形式的接触环可以另外被形成为具有弹性舌部。此外，可以具有附加弹性舌部的波状环可以与位于该波状环下方的由金属毡制成的第二接触环结合在一起。因而，根据本发明的接触元件的接触环可以具有多层结构。

附图说明

以下参照在附图中示出的实施方式来详细说明本发明。在附图中：

图1是根据本发明的接触元件的立体图。

图2是图1示出的接触元件的分解图。

图3是图1和图2中示出的接触元件的纵向截面。

图4示出了用于图1至图3中示出的接触元件的接触环(contact-making ring)的第一实施方式。

图5示出了用于图1至图3中示出的接触元件的接触环的第二实施方式。

图6示出了用于图1至图3中示出的接触元件的接触环的第三实施方式。

图7是包括连接装置和印刷电路板的系统的分解图，该连接装置用于多个图1至图3中示出的接触元件。

图8是图7中示出的系统的平面图。

图9是图7和图8中示出的系统的侧视图。

图10是图7至图9中示出的系统的印刷电路板的仰视图。

图11是图10中示出的印刷电路板的截面。

具体实施方式

图1至图3示出了根据本发明的接触元件19的实施方式。接触元件19用于将(同轴)线缆1连接到印刷电路板2(参见图7至图11)上的相应的触点。在这种情况下使得射频信号在线缆1和印刷电路板2之间传输。

接触元件19具有导电材料(特别是金属，例如铜和/或钢)的中心导体3，中心导体3采用弹簧加载的接触销(spring-loaded contact pin)的形式。中心导体3包括套筒4，套筒4具有沿其纵向轴线方向延伸的盲孔。该盲孔中可移动地安装有杆5，杆5的接触头突出到套筒4中的盲孔之外。杆5借助于(螺旋)弹簧6弹性地安装在套筒4中，该弹簧6的预紧力朝向盲孔的开口端对杆5施力。杆5的接触头具有弯曲的接触面、特别地是半球状的接触面，该接触面用于与印刷电路板2的相应的触点接触。

通过由电绝缘材料、特别是塑料材料制成的两个绝缘体7在內孔中保持中心导体3。在这种情况下，通过配置在套筒4的线缆端附近的环状肩部8，使套筒4以抵接于在线缆端配置的绝缘体7的方式被支撑，而在杆5的接触头附近的杆5上的环状突起9限制了杆5的受弹簧作用而向套筒4之外的移动，这归因于套筒4与在线缆端配置的绝缘体7的抵接。

经由插入连接来形成接触元件19的中心导体3与相应的线缆1的中心导体的连接。为此目的，套筒4的后端采用具有沿纵向延伸的一个或多个槽的套管10的形式，在线缆1的中心导体上的公连接件插入到套管10中。

用于接收中心导体3的绝缘体7被保持在外导体中的内孔中。这使得中心导体3和外导体在同轴位置(在它们的纵向轴线上)。采用多件工件形式的外导体的主体包括第一部分11，该第一部分11具有大致圆筒的形式且被螺纹连接到该主体的第二部分12，该第二部分12为同样的大致圆筒的形式。为此目的，主体的第一部分11形成与主体的第二部分12中的内螺纹进行螺纹连接的外螺纹。

可焊接的套管13(由导电材料制成)被插入主体的第二部分12的线缆端并且通过过盈配合被固定。可焊接的套管13和主体的第二部分12可以由不同材料组成。线缆1的外导体被插入可焊接的套管13的接收开口而由此形成导电连接，该线缆1的外导体被焊接到可焊接的套管13以将线缆1固定在位。

主体的第二部分12的外侧被弹簧14包围，该弹簧14用于在连接装置中精确地定位接触元件19，在图7至图11中示出了该连接装置并且将在后面的内容中详细说明该连接装置。

外导体的用于与印刷电路板2的触点接触的、在外导体的纵向轴线上的前端面由采用波状环的形式的接触环28形成，该接触环28在其周向上具有波浪构造。在这种情况下，形成有总共三组峰和谷，谷抵靠外导体的主体的第一部分11的端面，而用作触点的峰用于与印刷电路板2的触点接触。在各谷的区域中，接触环28还具有指向径向外侧的舌部15。该舌部15被以形状接合(positive interengagement)的方式固定在帽16和主体的第一部分11之间的间隙中的适当位置处，该帽16通过过盈配合被连接到第一部分11。在这种情况下，舌部15优选地在帽16和主体的第一部分11之间未被夹到任何牢固的程度(substantialdegree)，因而导致波状环14可转动地紧固到外导体的主体。如果通过波状环14与印刷电路板2的触点形成接触，则波状环会或多或少地变形，由于例如由铜形成的波状环14的弹性特性，这种变形导致采用峰形式的触点变成弹簧加载的。在这种情况下，触点可以单独地变形，结果对波状环14和印刷电路板的触点之间的任意不均匀的间隔都可以进行补偿，该不均匀的间隔可能特别地是由接触元件19的纵向轴线与印刷电路板2的触点未能精确地垂直对准而造成的。不管任何这种非正确定位(mis-positioning)，弹簧加载都能够确保在波状环14上的所有触点都与印刷电路板2上的相应的触点形成持续的接触。

图4至图6示出了接触环28的可选的实施方式，在图1至图3中示出的接触元件19中，这些接触环28的可选实施方式可以用于代替波状环14。

在图4和图5中示出的接触环28中，触点由与接触环28的平面的环状主体18一体地形成的弹性舌部17形成。在图4的实施方式中指向径向内侧的、而在图5的实施方式中绕着接触环28的中心轴线采用弧状形式配置的接触舌部17在这种情况下被配置成朝向中心轴线稍微倾斜地延伸。结果，由弹性舌部17形成的触点与主体18间隔限定的距离(由接触元件19的纵向轴线限定的方向上)。在与印刷电路板2上的触点接触时，它们由此能够在接触元件19的线缆端的方向上在弹簧力的作用下单独地屈服变形(yield)。这能够对印刷电路板2的触点与接触环28的主体18之间的任何不均匀间隔进行补偿，该不均匀的间隔特别地是由于印刷电路板2的触点与接触环28的主体18未彼此平行地精确对准而造成的。不管任何这种不正确的定位，弹簧加载都能够确保接触元件19上的所有触点都与印刷电路板2上的相应的触点形成持续的接触。

在图6中示出的实施方式中，接触环28由金属毡形成、即接触环28包括彼此随机地缠绕的大量的金属纤维(线)。多个纤维形成一个或多个触点，由于单个纤维的弹性变形和纤维本身之间的相对运动使得多个纤维形成一个或多个触点能够在与印刷电路板2的触点形成接触时弹性地屈服变形。接触环28的该实施方式还使得能够形成持续接触，由此使得射频信号能够在线缆1和印刷电路板2之间可靠地传输。

图7至图11示出了连接装置，借助于该连接装置，多个诸如在图1至图3中示出的接触元件19例如能够被连接到印刷电路板2。

连接装置包括具有下侧部分20和上侧部分21的壳体。壳体的下侧部分20具有与接触元件19的数目对应的多个通孔，在通孔中的每一个中插入接触元件19。在壳体的下侧部分20的与印刷电路板2直接邻接的外表面区域(该表面处于接触端)，在各通孔内设置有使通孔的直径减小的环状肩部。通孔中接收的接触元件19的接触端在抵接于这些肩部的状态下被支撑。在这种情况下，由肩部形成的通孔直径足够大，使得形成于接触元件19的外导体的端面的触点能够突出穿过通孔并因此突出到壳体的下侧部分之外。

壳体的上侧部分21包围接触元件19的线缆端。配合支撑件22配置在壳体的上侧部分21的内部，该配合支撑件22具有与壳体的下侧部分20大致同样的外侧尺寸并且同样地也具有多个通孔，在每个通孔中插入多个接触元件19中的一个的外导体的线缆端。在这种情况下，通孔的直径仅略大于接触元件19的线缆端的外径，由此使弹簧14的线缆端在弹簧14被插入到接触元件19的外导体的主体的第二部分12上的状态下抵接配合支撑件22而受到支撑。与该支撑件相关联地，弹簧19的前部抵接于在接触元件19的外导体的主体的第二部分12上的环状肩部，由此能够实现当连接装置处于组装状态下的弹簧加载，通过该弹簧加载使接触元件19被压抵壳体的下侧部分21的通孔中的肩部。特别地，这是要确保，接触元件19的外导体上的触点与印刷电路板2上的相关触点之间良好接触。

可以采用任意期望的方式形成壳体的下侧部分20、配合支撑件22和壳体的上侧部分21之间的连接。优选的是例如通过闩锁连接形成的可拆卸的连接。

紧固到壳体的下侧部分20的两纵向侧部的是两个闩锁舌23，其由弹性材料、优选的由金属材料(例如钢)制成。闩锁舌23突出到壳体的下侧部分20的接触端之外，由此突出到印刷电路板2的通孔24中。各闩锁舌24形成在印刷电路板2的相关通孔24的端缘后方装配的至少一个突起，由此在连接装置和印刷电路板2之间形成闩锁连接。

特别地如图11所示，在印刷电路板2中的通孔24具有台阶形式。各台阶(图示为两个，但是有利地可以设置多于两个的台阶)形成端缘，连接装置的相关的闩锁舌23上的突起能够装配在该端缘的后方。通孔24中的台阶距印刷电路板2的接触侧的表面不同的距离，即使特别地在连接装置的组成部件之间存在由于公差导致的相对大的尺寸差的情况下，通孔24中的台阶也能够使得连接装置容易且牢固地连接到印刷电路板2。

连接装置的壳体的下侧部分20还具有两个附加通孔，该附加通孔与用于连接元件19的通孔紧邻地配置并且与用于连接元件19的通孔类似地在壳体的下侧部分20的接触端具有环状肩部以减小附加通孔的直径。这两个通孔均用于接收优选地由金属形成的螺纹套25。在紧固螺栓26上的外螺纹能够被螺纹固定到这些螺纹套25中的每一个(这些螺纹套25具有内螺纹)。紧固螺栓26随后突出通过印刷电路板2中的附加通孔27并且以抵接于印刷电路板2的接触侧的相反侧的状态下受到支撑。这提供了使连接装置螺纹连接到印刷电路板2的可选方案，特别是，在存在对持续牢固紧固的特殊要求的情况下。紧固螺栓的头部具有相对大的直径，作为选择方案紧固螺栓的头部在端缘处设置有滚花(knurling)，这使得可以手动地紧固或解除螺纹连接。

优选地，以如下的方式选择连接装置的组成部件的尺寸和印刷电路板2的尺寸以及弹簧6、14的弹簧常数的设计和接触元件19的弹性作用的接触环28的设计：连接装置的壳体的下侧部分20的接触端不直接抵接印刷电路板2的相邻表面；替代地，应该留有小间隙。否则，壳体的下侧部分20座抵于印刷电路板2的事实可能妨碍所有接触元件19的或个别接触元件19的中心导体和/或外导体(或换句话说，由接触环28形成的触点)进行限定的弹簧加载的接触。

Claims (5)

1.一种接触元件(19)，所述接触元件(19)具有外导体和配置于所述外导体中的中心导体(3)，所述外导体在其纵向轴线方向上的端面中的一个端面具有至少一个触点，以与待接触的组成部件的触点进行接触，其中，弹性地安装所述至少一个触点，其特征在于，所述端面中的一个端面由连接到所述外导体的主体的接触环(28)形成，所述接触环(28)采用波状环的形式并且被保持在所述主体和帽(16)之间的端缘处，所述接触环安装到所述外导体的主体之后能够相对于所述外导体的主体转动。

2.根据权利要求1所述的接触元件(19)，其特征在于，所述接触环(28)具有弹性舌部(17)。

3.根据权利要求2所述的接触元件(19)，其特征在于，所述弹性舌部(17)被形成为沿径向向内延伸。

4.根据权利要求2所述的接触元件(19)，其特征在于，所述弹性舌部(17)被形成为采用绕着所述接触环(28)的中心轴线的弧的形式延伸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的接触元件(19)，其特征在于，所述接触环(28)由金属毡形成。