-
Die
Erfindung betrifft einen Steckverbinder bestehend aus einer Steckbuchse
und einem Steckerteil, das dafür
vorgesehen ist, in die Steckbuchse eingesteckt zu werden. Die Erfindung
betrifft insbesondere einen sogenannten Rückwand-Steckverbinder, bei
dem eines der beiden Teile des Steckverbinders auf einer fest in
einem Gehäuse
eines elektrischen Geräts
angebrachten Rückwand-Leiterplatte, der
sogenannten Trägerkarte,
angebracht ist und der andere Teil des Steckverbinders auf einer
steckbaren Leiterplatte, der sogenannten Steckkarte, angebracht
ist. Beim Einschieben der Steckkarte in das Gehäuse gelangen die Kontakte der
Steckbuchse bzw. des Steckerteils mit den Kontakten des anderen Teils
in Eingriff, so daß die
Steckkarte an die Trägerkarte
angeschlossen ist.
-
Problematisch
dabei ist, daß die
Steckkarte im Gehäuse
nicht so genau geführt
werden kann, daß sie
ohne Toleranzen eingeschoben werden kann. Dies bedeutet, daß die Kontakte
des Steckverbinders in dem Moment, in welchem sie während des Einschiebens
der Steckkarte aufeinandertreffen, seitlich gegeneinander versetzt
und/oder relativ zueinander eine Winkelfehlstellung aufweisen können, ihre Längsachsen
also nicht miteinander fluchten. Diese Ausrichtungsfehler können zwar
beim Einschieben des Steckerteils in die Steckbuchse größtenteils
korrigiert werden; bei dieser Korrektur wirken jedoch auf die Kontakte
der Steckbuchse und des Steckerteils vergleichsweise hohe Kräfte. Dabei
besteht die Gefahr, daß es
zu Verformungen und Belastungen der Lötstellen der Kontakte kommt.
Dies ist besonders kritisch bei SMT-Anschlüssen, die im Gegensatz zu Durchsteckkontakten
keine formschlüssige
Verbindung zur Leiterplatte haben.
-
Aus
der
DE 44 11 187 C2 ist
beispielsweise ein Steckverbinder bekannt, der eine Steckbuchse sowie
ein Steckerteil aufweist. Die Steckbuchse weist ein isolierendes
Gehäuse
mit mehreren Steckkontakten auf, in denen jeweils ein Federkontakt
angeordnet ist, der zwei gegenüberliegende
Federlaschen aufweist. Die Federlaschen weisen jeweils eine Biegestelle
auf, mittels der sie elastisch aneinander anliegen. Das Steckerteil
weist ein isolierendes Gehäuse
auf, das mehrere Kontakte aufweist, die in jeweils eine Kontaktkammer
der Steckbuchse eingesteckt werden können.
-
Die
DE 81 34 598 U1 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Kontaktfeder für
einen Steckverbinder. Aus der
JP
10-312868 ist zudem ein Steckverbinder bekannt, der zum
Zentrieren der Steckbuchse und des Steckerteils Führungsflächen aufweist.
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen Steckverbinder
zu schaffen, bei dem die Kontakte während des Einfädelns der
Steckkarte in das Gehäuse
und somit des Steckerteils in die Steckbuchse keinen hohen mechanischen
Belastungen ausgesetzt werden, falls eine Fehlstellung zwischen Steckerteil
und Steckbuchse vorliegt.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist ein Steckverbinder bestehend aus einer Steckbuchse
und einem Steckerteil vorgesehen, wobei die Steckbuchse ein isolierendes
Gehäuse
mit mehreren Kontaktkammern aufweist, in denen jeweils ein Federkontakt
angeordnet ist, der zwei einander gegenüberliegende Federlaschen aufweist,
die jeweils eine Biegestelle aufweisen, mittels der sie elastisch
aneinander anliegen, und wobei das Steckerteil ein isolierendes
Gehäuse
mit mehreren Kontakten aufweist, die in jeweils eine Kontaktkammer
der Steckbuchse eingesteckt werden können. Das Steckerteil weist
zur Aufnahme der Steckbuchse eine Aufnahmeöffnung auf, deren Höhe und Breite
größer sind
als die Höhe
und die Breite der Steckbuchse. Dieser Steckverbinder ermöglicht vergleichsweise
großzügig ausgelegte Maßtoleranzen
der Gehäuse
der Steckbuchse und des Steckerteils, so daß es möglich ist, die Steckbuchse
und das Steckerteil extrem schief ineinander zu stecken. Maßgebend
hierfür
ist das Zusammenwirken der Kontakte mit den Federkontakten. Jeder Federkontakt
liegt an dem ihm zugeordneten Kontakt mittels der beiden Biegestellen
der Federlaschen an; es kommt also zu zwei linienförmigen Berührstellen. Somit
hat der Kontakt gegenüber
dem Federkontakt eine Bewegungsfreiheit, die vergleichbar mit derjenigen
eines Kugelgelenks ist. Zusätzlich
wirken die Abschnitte der Federlaschen, die von der Biegestelle aus
gesehen dem Steckerteil zugewandt sind, als Einführschrägen für den zugeordneten Kontakt.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben, die in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
-
1 in
einem ersten Schnitt eine Steckbuchse und ein Steckerteil zu Beginn
des Einsteckens;
-
2 in
einem zweiten, zum Schnitt von 1 senkrechten
Schnitt die Steckbuchse und das Steckerteil von 1;
-
3 in
einer Ansicht entsprechend derjenigen von 1 die Steckbuchse
und das Steckerteil in einer ersten Stellung während des Einsteckens;
-
4 in
einer Ansicht entsprechend derjenigen von 2 die Steckbuchs
und das Steckerteil in der Stellung von 3;
-
5 in
einer Ansicht in einer Ansicht entsprechend derjenigen von 1 die
Steckbuchse und das Steckerteil in einer zweiten Stellung während des
Einsteckens;
-
6 in
einer Ansicht entsprechend derjenigen von 2 die Steckbuchs
und das Steckerteil in der Stellung von 5;
-
7 in
einer Ansicht entsprechend derjenigen von 1 die Steckbuchse
und das Steckerteil nach dem Einstecken;
-
8 in
einer Ansicht entsprechend derjenigen von 2 die Steckbuchs
und das Steckerteil in der Stellung von 7; und
-
9 in
einer Ansicht entsprechend derjenigen von 1 die Steckbuchse
und das Steckerteil im vollständig
zusammengesteckten und genau ausgerichteten Zustand.
-
In
den 1 und 2 ist ein Steckverbinder gezeigt,
der aus einer Steckbuchse 10 und einem Steckerteil 50 besteht.
Als Ausführungsbeispiel
ist hier ein sogenannter Rückwand-Steckverbinder
gezeigt, bei dem die Steckbuchse 10 auf einer Trägerkarte 2 angebracht
ist, die als Leiterplatte ausgebildet ist, und das Steckerteil 50 auf
einer Steckkarte 4 angebracht ist, die ebenfalls als Leiterplatte
ausgebildet ist. Die Trägerkarte 2 ist
Teil eines elektrischen oder elektronischen Gerätes, in das die Steckkarte 4 eingeschoben
wird. Die Führung
für die
Steckkarte 4 im Gehäuse
des Gerätes
ist hier nicht gezeigt.
-
Die
Steckbuchse 10 weist ein Gehäuse 12 aus einem elektrisch
isolierenden Material auf, in welchem mehrere Kontaktkammern 14 gebildet
sind. Die Kontaktkammern sind nebeneinanderliegend in Zeilen und
Spalten angeordnet. In jeder Kontaktkammer 14 ist ein Federkontakt 16 angeordnet.
Jeder Federkontakt ist ein einstückiges
Blechstanzteil und weist einen Befestigungsabschnitt 18 auf,
mittels dem der Federkontakt im Gehäuse 12 aufgenommen
ist, einen Anschlußabschnitt 20,
der als SMT-Anschluß ausgebildet
ist und auf die Trägerkarte 2 aufgelötet ist,
sowie zwei sich einstückig
vom Befestigungsabschnitt 18 erstreckende Federlaschen 22.
Die beiden Federlaschen eines Federkontaktes sind so ausgebildet,
daß sie
beginnend am Befestigungsabschnitt 18 von der Außenwand
der jeweiligen Kontaktkammer zur Mitte hin aufeinander zulaufen,
sich dort an einer Biegestelle 24 jeder Federlasche elastisch
berühren
und wieder zurück
zum Außenrand
der Kammer verlaufen. Wie in 2 zu sehen
ist, verlaufen die beiden Federlaschen eines Federkontaktes also X-förmig. Wie
in 1 zu sehen ist, besteht jede Federlasche aus einem
streifenförmigen
Material mit einem rechteckigen Querschnitt, dessen Höhe sehr viel
größer ist
als die Breite, also die Dicke des Materials.
-
Jede
Kontaktkammer des Gehäuses 12 ist an
dem dem Steckerteil zugewandten Ende mit einem nach innen überstehenden
Rand 26 versehen, der die Stirnseite der in der entsprechenden
Kontaktkammer angeordneten Federlasche überdeckt.
-
Das
Steckerteil 50 weist ein Gehäuse 52 aus elektrisch
isolierendem Material auf, das mit einer Aufnahmeöffnung 54 für die Steckbuchse
versehen ist. Im Gehäuse 52 sind
Kontakte 56 angeordnet, wobei jeweils ein Kontakt einem
Federkontakt in einer Kontaktkammer 14 der Steckbuchse 10 zugeordnet ist.
Jeder Kontakt weist einen Befestigungsabschnitt 58 auf,
der im Gehäuse 52 aufgenommen
ist, sowie einen sich ausgehend vom Befestigungsabschnitt erstreckenden
Anschlußabschnitt 60,
der als SMT-Anschluß ausgebildet
ist, sowie einen Messerkontakt 62, der sich in die Aufnahmeöffnung 54 hinein
erstreckt.
-
Jeder
Messerkontakt 62 hat einen langgestreckt rechteckigen Querschnitt,
wobei die Höhe dieses
Querschnitts etwa die Hälfte
der Höhe
des Querschnitts der Federlaschen ist. Weiterhin sind die Kontaktkammern 14 relativ
zu den Messerkontakten 62 und die Aufnahmeöffnung 54 im
Steckerteil 50 relativ zum Gehäuse 12 der Steckbuchse 10 so
bemessen, daß das
Steckerteil mit einem vergleichsweise großen Spiel auf die Steckbuchse
aufgesteckt werden kann.
-
In
den 3 und 4 sind die Steckbuchse 10 und
das Steckerteil 50 zu Beginn des Einsteckens ineinander
gezeigt. Es ist deutlich zu sehen, daß die Steckbuchse und das Steckerteil
gegenüber einer
korrekten Ausrichtung, bei der die Mittelachse jedes Messerkontakts 62 mit
der Mittelachse der ihm zugeordneten Kontaktkammer zusammenfällt, sowohl
in zwei Richtungen verschoben ist, nämlich um Δx und Δy, als auch in zwei Richtungen
gegeneinander gekippt sind, nämlich
um Δα und Δβ. Trotz dieser Fehlausrichtung
greifen die Messerkontakte 62 problemlos in die Kontaktkammern 14 der
Steckbuchse ein. Wie besonders in 4 zu sehen
ist, dienen die schräg
verlaufenden Abschnitte der Federlaschen 22 als Einführschrägen für die Spitzen
der Kontakte.
-
Beispielhaft
werden nachfolgend einige Abmessungen des beschriebenen Steckverbinders
und die Größe der möglichen
Fehlstellung beim Einschieben angegeben: Bei einem Kontaktabstand
von 2,3 mm in x-Richtung und einer Dicke der Messerkontakte 62 von
0,3 mm ist in der in den 3 und 4 gezeigten
Stellung, also zu Beginn des Zusammenschiebens, ein seitlicher Versatz
in x- oder y-Richtung von ±0,4
mm problemlos zu verkraften. Die mögliche Winkelfehlstellung Δα oder Δβ kann 1,5° betragen.
-
In
den 5 und 6 ist der Steckverbinder bei
weiter auf die Steckbuchse aufgeschobenem Steckerteil gezeigt. Die
Messerkontakte 62 sind jetzt so weit zwischen die Federlaschen 22 eingeschoben, daß die Federlaschen
mit den Biegestellen an den Messerkontakten anliegen. Die Federlaschen
stützen
sich jetzt mit ihren freien Enden an der Wand der entsprechenden
Kontaktkammer ab. Die nach wie vor vorhandene Fehlstellung von Steckerteil
und Steckbuchse relativ zueinander in der x-Richtung und die Winkelfehlstellung
um den Winkel Δα werden kompensiert
durch ein elastisches Biegen der Messerkontakte 62. Die
Winkelfehlstellung um den Winkel Δβ sowie der
Versatz um Δy
werden einfach dadurch kompensiert, daß sich der Messerkontakt schräg und exzentrisch
in die ihm zugeordnete Kontaktkammer hinein erstreckt.
-
In
den 7 und 8 ist der Steckverbinder im
vollständig
ineinandergesteckten Zustand gezeigt. Nach wie vor sind die Steckbuchse
und das Steckerteil relativ zueinander verschoben und verkippt.
Dennoch ist eine zuverlässige
Kontaktierung zwischen den Kontakten und den Federkontakten erfolgt,
da das vordere Ende der Messerkontakte ausreichend weit durch die
aneinander anliegenden Biegestellen 24 der Federlaschen 22 hindurch
geschoben wurde.
-
In 9 ist
zum Vergleich mit der Stellung von 7 der Steckverbinder
mit korrekt relativ zueinander ausgerichteter Steckbuchse und zugehörigem Steckerteil
gezeigt. Die Messerkontakte erstrecken sich mittig in die ihnen
zugeordneten Kontaktkammern hinein.
-
Ein
wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Steckverbindung liegt in
der besonderen Ausgestaltung der Berührstelle zwischen dem Messerkontakt
und den zugehörigen
Federlaschen. Diese Berührstelle
bietet dem Messerkontakt eine Bewegungsfreiheit gegenüber den
Federlaschen, die vergleichbar ist mit einem Kugelgelenk. Wenn die
Steckbuchse und das Steckerteil relativ zueinander um den Winkel Δβ gekippt
werden, drehen sich die beiden Biegestellen von zwei einander gegenüberliegenden
Federlaschen auf dem zwischen sie eingeschobenen Messerkontakt.
Ein Kippen um den Winkel Δα führt lediglich
zu einer veränderten
Ausrichtung des Messerkontakts zwischen den beiden Federlaschen,
da sich die Federlaschen ausgehend von der Biegestelle jeweils nach
außen
von dem Messerkontakt entfernen, so daß ein großer Bewegungsspielraum gegeben
ist. Bei einer translatorischen Verschiebung von Steckerteil und
Steckbuchse relativ zueinander in der y-Richtung kommt es zu einer translatorischen
Verschiebung zwischen dem Messerkontakt und den beiden an diesem
angreifenden Federlaschen. Eine Verschiebung in der x-Richtung führt schließlich zu
einer elastischen Biegung der Messerkontakte, die problemlos möglich ist,
da die Berührung
zwischen den Federlaschen und den Messerkontakten in vergleichsweise
großem
Abstand zum Befestigungsabschnitt 58 der Kontakte 56 erfolgt.
Da die Biegestelle 24 jeder Federlasche 22 etwa
in der Mitte der Federlasche liegt, befindet sich die Berührstelle
zwischen den Federlaschen und den Messerkontakten auch bei vollständig auf
die Steckbuchse aufgeschobenem Steckerteil in einem vergleichsweise
großen
Abstand vom Gehäuse 52 des Steckerteils.
Somit steht ein ausreichend langer Abschnitt des Messerkontakts
zur elastischen Biegung zur Verfügung.
-
- 2
- Trägerkarte
- 4
- Steckkarte
- 10
- Steckbuchse
- 12
- Gehäuse
- 14
- Kontaktkammer
- 16
- Federkontakt
- 18
- Befestigungsabschnitt
- 20
- Anschlußabschnitt
- 22
- Federlasche
- 24
- Biegestelle
- 26
- Rand
- 50
- Steckerteil
- 52
- Gehäuse
- 54
- Aufnahmeöffnung
- 56
- Kontakt
- 58
- Befestigungsabschnitt
- 60
- Anschlußabschnitt
- 62
- Messerkontakt