DE102004057052A1

DE102004057052A1 - Elektrische Steckverbindung mit federnden Kontakten

Info

Publication number: DE102004057052A1
Application number: DE102004057052A
Authority: DE
Inventors: Michael Richter; Joris Siliakus; Fabrice Ruck; Heinz Lentowitsch
Original assignee: Lumberg Connect GmbH and Co KG
Current assignee: Lumberg Connect GmbH
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2005-07-14
Also published as: DE202004018323U1

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine elektrische Steckvorrichtung, insbesondere für I/O-Schnittstellen an Mobiltelefonen, Kleincomputern o. dgl. Geräten, die eine Gerätebuchse mit Kontakten umfassen, welche jeweils eine Kontaktstirnfläche aufweisen, die von zugeordneten Kontakten einer als Stecker wie Geräte- oder Kabelstecker ausgebildeten Steckvorrichtung kontaktierbar sind, wobei die Kontakte der Steckvorrichtung unter Wirkung einer sie in Steckrichtung vorspannenden Federkraft stehen, um mit ihren Spitzen bzw. freien Enden die Kontaktstirnflächen der Gerätebuchsenkontakte in Richtung der Kontaktlängsachse zu beaufschlagen. Die erfindungsgemäße Besonderheit der Steckverbindung besteht darin, dass die Kontakte unter Eigenfederspannung stehen und zumindest im Bereich ihrer Kontaktierabschnitte in Steckrichtung längsbeweglich im Isolierkörper gelagert sind. Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass der Kontakt als wellen- bzw. mäanderförmige Feder ausgebildet ist, die sich bei Druckbelastung etwa ziehharmonikaartig verformt. DOLLAR A Die Erfindung stellt damit eine Steckvorrichtung zur Verfügung, bei der die Abfederung der Kontakte vereinfacht ist. Die Kontakte sind so geschickt ausgebildet und/oder angeordnet, dass sie selbst ihre axiale Federvorspannung bzw. Federkräfte erzielen bzw. sicherstellen können, ohne dass die Steckvorrichtung auf Fremdfedern angewiesen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung, insbesondere für I/O-Schnittstellen an Mobiltelefonen, Kleincomputern od. dgl. Geräten, die eine Gerätebuchse mit Kontakten umfassen, welche jeweils eine Kontaktstirnfläche aufweisen, die von zugeordneten Kontakten einer als Stecker wie z.B. Geräte- oder Kabelstecker ausgebildeten Steckvorrichtung kontaktierbar sind, wobei die Kontakte der Steckvorrichtung unter Wirkung einer sie in Steckrichtung vorspannenden Federkraft stehen, um mit ihren Spitzen bzw. freien Enden die Kontaktstirnflächen der Gerätebuchsenkontakte in Richtung der Kontaktlängsachse zu beaufschlagen.
Mit I/O-Schnittstellen (I/O = "Input/Output) bezeichnet man vielpolige Steckvorrichtungen, über die das Gerät wie Mobiltelefon z.B. mit einem Netzladegerät, einem Headset, einer aktiven Kfz-Halterung, einem Computer oder sonstigen Geräten elektrisch verbunden werden kann.

Im allgemeinen Stand der Technik zu Steckverbindungen bzw. elektrischen Steckverbindern sind solche bekannt, bei denen die Kontakte aus in Längsrichtung begrenzt verschieblichen Kontaktstiften bestehen, die sich im Innern der Steckvorrichtung jeweils an einer Druckfeder wie Schraubendruckfeder abstützen, die den jeweiligen Kontakt in seiner Längsrichtung bzw. in Steckrichtung des Steckers elastisch vorspannen. Dadurch wird eine einfache 'Stirnkontaktierung' ohne Kontaktüberdeckung erreicht. Mittels der federnden Kontaktlagerung werden einerseits die erforderlichen Kontaktkräfte aufgebaut, andererseits wird ein effektiver Toleranzausgleich über sämtliche Kontakte einer Steckvorrichtung bzw. Steckverbindung sichergestellt. Nachteilig indes ist der relativ hohe mechanische und bauteilreiche Aufwand, der nicht zuletzt auch zu einer relativ großen Baugröße führt.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Steckverbindung +zur Verfügung zu stellen, bei der die Abfederung der Kontakte vereinfacht ist. Insbesondere soll auch auf Fremdfedern verzichtet werden können.

Die Erfindung löst diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, dass die Kontakte unter Eigenfederspannung stehen und zumindest im Bereich ihrer Kontaktierabschnitte in Steckrichtung längsbeweglich im Isolierkörper gelagert sind. Bevorzugt ist dabei die Anordnung so getroffen, dass der Kontakt zwischen seinem Anschlussabschnitt und seinem Kontaktierabschnitt, also innerhalb seiner mittigen Bereiche, insbesondere durch Biegungen, derart gestaltet ist, dass die Kraftwirkungslinie bei Kontaktierung im wesentlichen mit der Längsachse seines Kontaktierabschnitts zusammenfällt.

In einer ersten Ausführung kann der Kontakt als im wesentliche S- oder Z-förmig gebogene Blattfeder ausgebildet sein, wobei die Längsasche des Kontaktierabschnitts im wesentlichen mit der neutralen Achse der elastischen Verformung der Gesamtfeder zusammenfällt.

Eine zweite Ausführung sieht vor, dass die Feder wellen- bzw. mäanderförmig geformt ist und sich bei Druckbelastung etwa ziehharmonikaartig verformt. Bei einer Alternative weist jeder Kontakt zwei parallel zueinander angeordnete Mäanderschenkel auf, die sich einenends zum Kontaktierbereich und andernends zum Anschlussbereich hin, vorzugsweise werkstoffeinheitlich-stoffschlüssig, vereinigen.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus Unteransprüchen. Im übrigen versteht sich die Erfindung am besten anhand der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Darin zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines als Stecker ausgebildeten Kontaktiervorrichtung und einer Buchse mit Blick auf die Lötanschlussseite des Steckers,
2 eine perspektivische Ansicht auf die Kontaktierseite des Steckers aus 1,
3 eine schematische Seitenansicht eines Kontakts, wie er in dem Stecker der 1 und 2 verwendet wird, in seiner unbelasteten Stellung,
4 den Kontakt nach 3 unter Belastung,
5 eine Aufsicht auf einen Kontakt anderer Bauart, und
6 den Kontakt nach 5 in Seitenansicht.
Zu der in 1 insgesamt mit 10 bezeichneten Steckverbindung gehören ein Stecker 11 als Steckvorrichtung sowie eine Gerätebuchse 12.
Die Gerätebuchse 12 ist zum Einbau in ein elektronisches Gerät, z.B. ein Mobiltelefon, einen Kleincomputer od.dgl. bestimmt. Sie umfasst ein Kunststoffgehäuse 13, in dem eine Anzahl von metallischen Kontakten 14 angeordnet ist. Die Kontakte 14 dienen zur Kontaktierung mit Kontakten 15 des Steckers 11. Deren in 2 und 3 sichtbaren Enden sind als SMD-Lötfüßchen oder ggf. auch als Lötbeinchen als Anschlussabschnitte 16 zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Leitung ausgebildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 sind alle im Isolierstoffgehäuse 17 des Steckers 11 gehaltenen Kontakte 15 identisch, jedoch abwechselnd um 180° zueinander verdreht in das Gehäuse 17 des Steckers 11 eingesetzt, so dass die Anschlusss enden 16 in zwei voneinander beabstandeten Reihen aus dem Steckergehäuse 17 austreten. Selbstverständlich ist aber auch eine einreihige Anordnung möglich.
Wie aus 2 erkennbar ist, treten die Kontakte 15 mit ihren den Anschlussabschnitten 16 gegenüberliegenden Enden, den sog. Kontaktierabschnitten 18, ein wenig aus dem Isolierstoffgehäuse 17 des Steckers 11 aus. Die freien Enden der Kontaktierabschnitte 18 sind als Stirnkontaktflächen 19 ausgebildet. Komplementäre ebene Kontaktierflächen 20 bilden die Stirnflächen der Kontakte 14 in der Gerätebuchse 12 aus (s. 1). Die Kontaktierung der Kontakte 14 der Gerätebuchse 12 erfolgt beim Anstecken des Steckers 11 an die Gerätebuchse 12 demnach durch gegenseitige Anlage der Kontakt-Stirnflächen 19 und 20 aneinander.
Zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Kontaktkräfte sowie im Sinne eines wirksamen Toleranzausgleichs sind die steckerseitigen Kontakte 15 federnd ausgebildet bzw. angeordnet, was im folgenden im einzelnen beschrieben wird.
Einer der in den 1 und 2 dargestellten Kontakte 15 des Steckers 11 ist in seinem entspannten Zustand in 3 gezeigt. Zu erkennen sind seine beiden Endabschnitte, und zwar sein Kontaktierabschnitt 18 mit der stirnseitigen Kontaktierfläche 19 und sein als Lötanschluss ausgebildeter Anschlussabschnitt 16. Diese beiden Endabschnitte 16 und 18 befinden sich in zwei voneinander beabstandeten parallelen Ebenen E₁ und E₂. Dazwischen weisen die mittleren Abschnitte eine erste 90°-Umbiegung 29, sodann eine gegensinnige, etwa haarnadelförmige Umbiegung 21, einen relativ zu den Endabschnitten 16 und 18 vertikalen Abschnitt 22 sowie eine weitere 90°-Umbiegung 23 auf.
Diese Anordnung ist so gewählt, dass, wenn auf die Kontaktier-Stirnfläche 19 eine Kraft F, die Kontaktkraft, einwirkt, es zwar im Bereich der Umbiegungen 21 und 23 eine gewisse Verformung und in deren Folge auch eine leichte Schrägstellung des mittleren Vertikalschenkels 22 eintritt (vgl. 4), dass jedoch die beiden Ebenen E₁ und E₂ von den darin befindlichen Kontakt-Abschnitten 19 und 16 praktisch nicht verlassen werden. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass – auch ohne spezielle Verankerung bzw. Führung im Isolierkörper 17 des Steckers 11 – bei Druckbelastung in Richtung der Kontaktkraft F der Kontaktierabschnitt 18 des Kontaktes 15 im wesentlichen geradlinig beaufschlagt wird, ohne Ausübung irgendwelcher Knickkräfte auf ihn. Im übrigen muss der Kontakt 15 lediglich so im Isolierstoffkörper 17 des Steckers 11 gehalten sein, dass er nicht insgesamt von der Steckseite zur Anschlussseite hin verschoben werden kann.
Eine alternative, in den 1 und 2 nicht dargestellte Ausführung eines als mäanderförmige Feder 15' ausgebildeten Kontaktes 15 zeigt 5. Es handelt sich um einen Kontakt, der aus einem flachquerschnittigen Blech ausgestanzt ist und dessen Seitenansicht bzw. Querschnitt in 6 dargestellt ist.
5 zeigt besonders deutlich die Kontur des ausgestanzten Kontakts 15. Man erkennt einen Kontaktierabschnitt 18 mit stirnseitiger Kontaktierungsfläche 19 und einen Anschlussabschnitt 16. Zwischen der Kontaktierungsfläche 19 und einem dem Anschlussabschnitt 16 zugewandten Bereich 24 ist ein insgesamt mit 25 bezeichneter elastischer Bereich ausgebildet, der zwei zueinander parallel angeordnete Mäander 26 umfasst. Jedes der beiden Mäander 26 weist – wie es mäandertypisch ist – in wechselnden Richtungen 180°-Bögen 27 und diese miteinander verbindende, im wesentlichen geradlinige Verbindungsabschnitte 28 auf.
Wie bei der Ausführung nach 5 dargestellt, weisen die Verbindungsabschnitte 28, insbesondere in ihren jeweils mittigen Bereichen, eine geringere Materialstärke auf als die Bögen 27. Dies führt zu einer optimalen Federbelastbarkeit und Federwirkung des Kontakts 15, wenn dieser bei Kontaktierung der Kontaktflächen 20 der Kontakte 14 der Gerätebuchse 12 in Richtung der Kraft F druckbelastet wird.

Claims

Elektrische Steckverbindung (10), insbesondere für I/O-Schnittstellen an Mobiltelefonen, Kleincomputern od. dgl. Geräten, die eine Gerätebuchse (12) mit Kontakten (14) umfassen, welche jeweils eine Kontaktstirnfläche (20) aufweisen, die von zugeordneten Kontakten (15) einer als Stecker (11) wie Geräte- oder Kabelstecker ausgebildeten Steckverbindung kontaktierbar sind, wobei die Kontakte (15) des Steckers (11) unter Wirkung einer sie in Steckrichtung vorspannenden Federkraft stehen, um mit ihren Spitzen bzw. freien Enden (19) die Kontaktstirnflächen (19) der Gerätebuchsen-Kontakte (14) in Richtung der Kontaktlängsachse zu beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (15) unter Eigenfederspannung stehen und zumindest im Bereich ihrer Kontaktierabschnitte (18) in Steckrichtung längsbeweglich im Isolierkörper (17) gelagert sind.
Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (15) zwischen einem Anschlussabschnitt (16) und seinem Kontaktierabschnitt (18) derart gestaltet ist, dass bei Kontaktierung die Kraftwirkungslinie im wesentlichen mit der Längsachse seines Kontaktierabschnitts (18) zusammenfällt.
Steckverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (15) mittels Biegungen (29, 21, 23) zwischen seinem Anschlussabschnitt (16) und seinem Kontaktierabschnitt (18) derart gestaltet ist, dass bei Kontaktierung die Kraftwirkungslinie im wesentlichen mit der Längsachse seines Kontaktierabschnitts (18) zusammenfällt.
Steckverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (15) als im wesentliche S- oder Z-förmig gebogene Blattfeder ausgebildet ist, wobei die Längsasche des Kontaktierabschnitts (18) im wesentlichen mit der neutralen Achse der elastischen Verformung der Gesamtfeder zusammenfällt.
Steckverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontakt (15) zwei Endabschnitte (18, 19) aufweist, und zwar den Kontaktierabschnitt (18) mit der stirnseitigen Kontaktierfläche (19) und den als Lötanschluss ausgebildeten Anschlussabschnitt (16), die sich in zwei voneinander beabstandeten parallelen Ebenen (E₁, E₂) befinden, zwischen denen mittlere Abschnitte des Kontakts (15) eine erste 90°-Umbiegung (29), eine gegensinnige, etwa haarnadelförmige Umbiegung (21), einen relativ zu den Endabschnitten (16, 18) vertikalen Abschnitt (22) sowie eine weitere, wiederum gegensinnige 90°-Umbiegung (23) aufweisen.
Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (15) als wellen- bzw. mäanderförmige Feder (15') ausgebildet ist, die sich bei Druckbelastung (F) etwa ziehharmonikaartig verformt.
Steckverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontakt (15) zwei parallel zueinander angeordnete Mäander (26) aufweist, die sich einenends zu einem Kontaktierbereich (18) und andernends zu einem Anschlussbereich (16) hin vereinigen.
Steckverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mäander (26) werkstoffeinheitlich-stoffschlüssig vereinigen.
Steckverbindung nach Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wellen- bzw. mäanderförmige Feder (15') einstückig-stoffschlüssig aus Kontaktblech ausgestanzt ist.
Steckverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsabschnitte (28) der Mäander (26), in ihren jeweils im wesentlichen mittigen Bereichen eine geringere Materialstärke aufweisen als die Mäanderbögen (27).