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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Steckbuchse mit einem Gehäuse, das
einen Steckerschacht zum Einführen
eines Verbindungssteckers aufweist, und mit mehreren, in einer Reihe
nebeneinander im Steckerschacht angeordneten und eine Kontaktfederreihe
ausbildenden Kontaktfedern, die von zugeordneten Steckkontakten
des Verbindungssteckers kontaktierbar sind.
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Derartige
Steckbuchsen sind aus der
DE
102 42 143 A1 bekannt und werden auch als "Western-Buchsen" bezeichnet. Sie
kommen in der Nachrichten- und Datentechnik zur Herstellung elektrischer
Verbindungen zum Einsatz. Durch das Zusammenwirken der Steckbuchse
mit einem korrespondierenden Verbindungsstecker kann eine lösbare elektrische
Verbindung hergestellt werden zur Übertragung elektrischer Signale.
In vielen Fällen
weist die Steckbuchse acht nebeneinander angeordnete Kontaktfedern
auf. Jeweils zwei Kontaktfedern sind einem Leiterpaar zugeordnet,
so dass mittels der Steckbuchse über
vier Leiterpaare elektrische Signale übertragen werden können. Es
sind allerdings auch Steckbuchsen mit nur sechs Kontaktfedern bekannt
zur Übertragung
elektrischer Signale über
drei Leiterpaare. Der Steckerschacht einer Steckbuchse mit acht
Kontaktfedern ist breiter ausgebildet als der Steckerschacht einer
Steckbuchse mit lediglich sechs Kontaktfedern. Die korrespondierenden
Verbindungsstecker weisen eine Kontaktanordnung auf mit sechs oder
acht Steckkontakten, die den jeweiligen Kontaktfedern der Steckbuchsen
zugeordnet sind. Aufgrund der Ausgestaltung der Steckerschächte von
Steckbuchsen mit sechs bzw. acht Kontaktfedern kann ein Benutzer
irrtümlich
einen für eine
Steckbuchse mit sechs Kontaktfedern vorgesehenen Verbindungsstecker
in eine Steckbuchse mit acht Kontaktfedern einsetzen. Dies kann
eine Beschädi gung
der Kontaktfedern der Steckbuchse zur Folge haben, denn diese werden
möglichst
kurz gehalten, um innerhalb der Steckbuchse zwischen Leiterpaaren
eine störende
elektrische Signalankopplung zu vermeiden, die eine Beeinträchtigung
der Übertragungsqualität zur Folge
haben könnte.
Wird ein Verbindungsstecker mit sechs Steckkontakten in eine Steckbuchse
mit acht Kontaktfedern eingeführt, so
besteht die Gefahr, dass zumindest die außen liegenden Kontaktfedern
der Kontaktfederreihe vom Verbindungsstecker plastisch verformt
werden. Wird anschließend
der sechs Steckkontakte aufweisende Verbindungsstecker durch einen
Verbindungsstecker ersetzt, der acht Steckkontakte aufweist, so
kann die plastische Verformung der außen liegenden Kontaktfedern
der Steckbuchse zur Folge haben, dass zwischen den außen liegenden
Kontaktfedern und den zugeordneten Steckkontakten des Verbindungssteckers
keine elektrische Verbindung mehr hergestellt werden kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Steckbuchse
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine elektrische Verbindung
zwischen den Steckkontakten des Verbindungssteckers und den zugeordneten
Kontaktfedern der Steckbuchse zuverlässig hergestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einer elektrischen Steckbuchse der gattungsgemäßen Art
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass zumindest den beiden außen
liegenden Kontaktfedern der Kontaktfederreihe jeweils ein den Federweg
der Kontaktfedern begrenzender Anschlag zugeordnet ist.
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Durch
die Bereitstellung eines Anschlages zumindest für die außen liegenden Kontaktfedern wird
auf konstruktiv einfache Weise sichergestellt, dass diese nicht über ihren
Federweg hinaus abgebogen werden können, das heißt die Kontaktfedern können nicht
plastisch verformt werden. Wird in den Steckerschacht der Steckbuchse
ein Verbindungsstecker eingeführt,
der so viele Steckkontakte aufweist, wie Kontaktfedern im Steckerschacht
angeordnet sind, so kann zwischen sämtlichen Steckkontakten und
Kontaktfedern eine elektrische Verbindung hergestellt werden. Wird
jedoch irrtümlich
ein Verbindungsstecker in den Steckerschacht eingeführt, der eine
geringere Anzahl von Steckkontakten aufweist als Kontaktfedern im
Steckerschacht angeordnet sind, so trifft ein Randbereich eines
die Steckkontakte tragenden Tragteiles des Verbindungssteckers auf die
außen
liegenden Kontaktfedern, die sich jedoch nur so weit verbiegen können, bis
sie am jeweils zugeordneten Anschlag anliegen. Eine plastische Verformung
der Kontaktfedern wird dadurch vermieden, und gleichzeitig wird
verhindert, dass der unpassende Verbindungsstecker vollständig in
den Steckerschacht eingeführt
werden kann. Dem Benutzer wird dadurch unmittelbar deutlich, dass
der von ihm verwendete Verbindungsstecker nicht zum Anschluss an
die Steckbuchse geeignet ist. Ein fehlerhaftes Zusammenstecken von
Verbindungsstecker und Steckbuchse wird dadurch vermieden.
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Von
Vorteil ist es, wenn allen Kontaktfedern der Steckbuchse ein den
jeweiligen Federweg begrenzender Anschlag zugeordnet ist. Dadurch
kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass sämtliche
Kontaktfedern lediglich elastisch, nicht jedoch auch plastisch verformt
werden können.
Die Lebensdauer der Steckbuchse kann dadurch erheblich verlängert werden.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
sind die Kontaktfedern flächig
an den jeweiligen Anschlag anlegbar. Von besonderem Vorteil ist
es, wenn die Kon taktfedern über
ihre gesamte Länge
an den jeweiligen Anschlag anlegbar sind. Dadurch wird ein Abknicken
der Kontaktfedern zuverlässig
vermieden.
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Um
die elektrische Steckbuchse auf einfache Weise montieren zu können, ist
es günstig,
wenn die Anschläge
einstückig
miteinander verbunden sind und ein Anschlagelement ausbilden. Vorzugsweise ist
das Anschlagelement aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Die
Anschläge
bilden somit ein gemeinsames Bauteil aus, das auf einfache Weise
bei der Montage der Steckbuchse in das Gehäuse eingesetzt werden kann.
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Bevorzugt
weist das Anschlagelement zwischen einander unmittelbar benachbart
angeordneten Anschlägen
jeweils einen Freiraum auf zur Aufnahme einer zwischen benachbarten
Steckkontakten angeordneten Halterippe des Verbindungssteckers. Die
Halterippen können
einstückig
mit dem Tragteil des Verbindungssteckers verbunden sein, an dem die
Steckkontakte gehalten sind. Die Halterippen können beim Einführen des
Verbindungssteckers in den Steckerschacht in die Freiräume zwischen
benachbarten Anschlägen
eingeführt
werden. Der Verbindungsstecker erfährt somit im Bereich der Anschläge eine
mechanische Führung
und die empfindlichen Kontaktfedern werden durch die Anschläge und durch
die neben den Kontaktfedern angeordneten Halterippen vor mechanischen
Beeinträchtigungen
geschützt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist das Anschlagelement in einer Ausnehmung einer Bodenwand des
Steckerschachtes angeordnet. Hierbei ist es günstig, wenn die Ausnehmung
das Anschlagelement formschlüssig
aufnimmt. Die Bodenwand kann beispielsweise von einem Isolierkörper der Steckbuchse gebildet
werden, der den Steckerschacht bodenseitig und vorzugsweise auch
rückseitig
begrenzt und in das Gehäuse
einsetzbar ist.
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Die
Ausrichtung und Montage des Anschlagelementes wird bei einer bevorzugten
Ausführungsform
dadurch vereinfacht, dass die Bodenwand des Steckerschachtes das
Anschlagelement in mindestens einem Randabschnitt überdeckt.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Anschlagelement
an zwei einander abgewandten Seiten jeweils eine Schrägfläche aufweist,
die von einer korrespondierenden Schrägfläche der Bodenwand überdeckt wird,
an der sie bevorzugt flächig
anliegt.
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Einen
besonders guten Schutz vor mechanischen Beeinträchtigungen der Kontaktfedern
wird bei einer vorteilhaften Ausführungsform dadurch erzielt, dass
das Anschlagelement die außen
liegenden Kontaktfedern der Kontaktfederreihe umgreift. Das Anschlagelement
bildet bei einer derartigen Ausführungsform
nicht nur die den jeweiligen Federweg der Kontaktfedern begrenzenden
Anschläge
aus, sondern es weist darüber
hinaus fingerartige Verlängerungen
auf, die die außen
liegenden Kontaktfedern seitlich umgreifen.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Steckbuchse eine Leiterplatte und die Kontaktfedern
sind jeweils mit einem Kontaktstift verbunden, der in einer Bohrung
der Leiterplatte gehalten ist, und die Anschläge bilden in ihrem dem Kontaktstift
zugewandten Bereich eine erste, vorzugsweise aufsteigende Rampe
aus zur Anlage eines ersten Abschnittes der jeweiligen Kontaktfeder, beispielsweise
des dem Kontaktstift zugewandten Endbereichs der jeweiligen Kontaktfeder.
Kontaktfedern und Kontaktstifte können jeweils einstückig miteinander
verbunden sein und ein Kontaktelement ausbilden, das bevorzugt aus
Federstahl hergestellt ist. Bei der Montage der Steckbuchse wird
der Kontaktstift in eine Bohrung der Leiterplatte eingeführt, beispielsweise
eingepresst. Die Leiterplatte weist Leiterbahnen auf, über die
die Kontaktstifte mit Anschlusskontakten in Verbindung stehen, an
die die Adern eines Verbindungskabels angeschlossen werden können. Die
Anschlusskontakte können
ebenfalls in Bohrungen der Leiterplatte gehalten sein, vorzugsweise
in die Bohrungen eingepresst sein. Die Kontaktfedern schließen sich
auf der Oberseite der Leiterplatte an die Kontaktstifte an und die
Anschläge weisen
in ihrem den Kontaktstiften zugewandten Bereich jeweils eine erste
Rampe auf, an die beispielsweise der dem Kontaktstift zugewandte
Endbereich der Kontaktfeder flächig
angelegt werden kann. Die Form der Rampe kann hierbei mit der Form
der Kontaktfeder korrespondieren. Eine Beschädigung der Kontaktfeder bei
Anlage an den jeweiligen Anschlag kann dadurch zuverlässig verhindert
werden.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn die Anschläge in ihrem dem Kontaktstift
abgewandten Bereich eine zweite, vorzugsweise abfallende Rampe ausbilden
zur Anlage eines zweiten Abschnittes der jeweiligen Kontaktfeder,
zum Beispiel des freien Endbereichs der jeweiligen Kontaktfeder.
Die freien Endbereiche der Kontaktfedern können in Richtung der Bodenwand
des Steckerschachtes abgebogen sein, und durch Bereitstellung der
zweiten Rampe ist sichergestellt, dass der freie Endbereich der
Kontaktfedern flächig
an den jeweiligen Anschlag angelegt werden kann.
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Um
eine Beschädigung
der Kontaktfedern in ihrem Übergangsbereich
zum jeweiligen Kontaktstift zu vermeiden, ist es günstig, wenn
die Kontaktfedern in diesem Übergangsbereich
unmittelbar an einem Anschlag anliegen. Bei einer derartigen Ausführungsform
befindet sich zwischen dem Übergangsbereich
der Kontaktfedern und dem zugeordneten Anschlag kein Freiraum, der
Anschlag erstreckt sich vielmehr bis an den Übergangsbereich heran.
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Von
besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn die Anschläge in ihrem
dem Übergangsbereich
zugewandten Endbereich bogenförmig
gekrümmt
sind. An den bogenförmig
gekrümmten
Endbereich kann sich die erste Rampe anschließen.
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Die
nachfolgende Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung.
Es zeigen:
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1:
eine schaubildliche Darstellung nach Art einer Explosionszeichnung
einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckbuchse;
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2:
eine vergrößerte Darstellung
von Detail A aus 1;
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3:
eine schaubildliche Darstellung eines Anschlagelementes der elektrischen
Steckbuchse aus 1;
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4:
eine Längsschnittansicht
der elektrischen Steckbuchse aus 1 mit einem
in den Steckerschacht der Steckbuchse eingeführten Verbindungsstecker;
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5:
eine vergrößerte Darstellung
des Kontaktbereiches der Steckbuchse aus 1 entsprechend
Detail B aus 4;
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6:
eine schaubildliche Darstellung nach Art einer Explosionszeichnung
einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckbuchse;
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7:
eine vergrößerte Darstellung
von Detail C aus 6;
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8:
eine schaubildliche Darstellung eines Anschlagelementes der elektrischen
Steckbuchse aus 6;
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9:
eine Seitenansicht des Anschlagelementes aus 8 und
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10:
eine vergrößerte Darstellung
des Kontaktbereichs der Steckbuchse aus 6.
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In
den 1 bis 5 ist schematisch eine erste
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen elektrischen
Steckbuchse 10 dargestellt. Sie umfasst ein Gehäuse 12,
das eine Frontseite 13 aufweist, in die ein Steckerschacht 14 einmündet zur
Aufnahme eines an sich bekannten, in 4 schematisch
dargestellten elektrischen Verbindungssteckers 16.
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Unterseitig
kann in das Gehäuse
eine Isolierplatte 18 eingefügt werden, die eine Leiterplatte 20 trägt, auf
welche ein Isolierkörper 22 aufgesetzt
werden kann. Der Isolierkörper 22 bildet
eine Bodenwand 24 und eine Rückwand 25 aus, die
den Steckerschacht 14 bodenseitig bzw. rückseitig
begrenzt.
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Auf
das Gehäuse 12 kann
ein Deckel 27 aufgesetzt werden, und unterseitig sowie
rückseitig kann
sich an das Gehäuse 12 ein
Schirmblech 29 anschließen zur elektrischen Abschirmung
der Steckbuchse 10.
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Die
Leiterplatte 20 weist eine Reihe von Durchgangsbohrungen 31 auf.
In die Durchgangsbohrungen 31 ist jeweils ein Kontaktstift 33 eingepresst,
an den sich auf der Oberseite 35 der Leiterplatte 20 eine
Kontaktfeder 37 einstückig
anschließt. Insgesamt
weist die in der Zeichnung dargestellte Steckbuchse 10 acht
nebeneinander in einer Reihe angeordnete Kontaktfedern 37 auf,
die eine Kontaktfederreihe 38 ausbilden, über die
Leiterplatte 20 überstehen
und in den Steckerschacht 14 eintauchen. Die außen liegenden
Kontaktfedern der Kontaktfederreihe 38 sind in 2 mit
den Bezugsziffern 37a bzw. 37b belegt. Wird in
den Steckerschacht 14 ein Verbindungsstecker 16 eingeführt, so
kann jeweils ein Steckkontakt 39 des Verbindungssteckers 16 eine
Kontaktfeder 37 kontaktieren zur Herstellung einer elektrischen
Verbindung zwischen der Steckbuchse 10 und dem Verbindungsstecker 16.
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Wird
der Verbindungsstecker 16 in den Steckerschacht 14 eingeführt, so
werden die Kontaktfedern 37 von den zugeordneten Steckkontakten 39 elastisch
verformt. Die Kontaktfedern 37 können jedoch nur in beschränktem Ausmaß verformt
werden, denn unterhalb jeder Kontaktfeder 37 ist ein Anschlag 41 angeordnet,
der dem Kontaktstift 33 zugewandt eine aufsteigende Rampe 42 und
dem Kontaktstift 33 abgewandt eine abfallende Rampe 43 ausbildet.
Sämtliche
Anschläge 41 sind
einstückig miteinander
verbunden und bilden in ihrer Gesamtheit ein Anschlagelement 45 aus,
das von einer Ausnehmung 47 der Bodenwand 24 des
Isolierkörpers 22 aufgenommen
wird. Die Ausnehmung 47 ist als Durchgangsöffnung ausgebildet,
in die das Anschlagelement 45 von unten einsetzbar ist.
Sämtliche
Anschläge 41 des
Anschlagelementes 45 sind in einer Reihe nebeneinander
angeordnet. Die in der Reihe der Anschläge 41 außen liegenden
Anschläge
sind in 3 mit den Bezugsziffern 41a bzw. 41b belegt.
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Zwischen
einander unmittelbar benachbarten Anschlägen 41 weist das Anschlagelement 45 jeweils
einen Freiraum 49 auf. In die Freiräume 49 kann eine zwischen
benachbarten Steckkontakten 39 angeordnete Halterippe (in
der Zeichnung nicht dargestellt) des Verbindungssteckers 16 eintauchen.
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Die
Anschläge 41 stehen
geringfügig über die
Bodenwand 24 in das Innere des Steckerschachtes 14 hervor.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Anschläge 41 maximal
0,5 mm, vorzugsweise weniger als 0,4 mm, insbesondere circa 0,3
bis 0,4 mm, über
die Bodenwand 24 hervorstehen.
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Die
in der Reihe der Anschläge 41 außen liegenden
Anschläge 41a und 41b werden
von Fingern 51 bzw. 52 des Anschlagelementes 45 seitlich
umgriffen und sind daher besonders wirksam vor mechanischen Beeinträchtigungen
geschützt.
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Die
Leiterplatte 20 weist in üblicher Weise Leiterbahnen
auf, über
die die Kontaktstifte 33 mit Anschlusskontakten 54 in
elektrischer Verbindung stehen, die ebenfalls in die Leiterplatte 20 eingepresst
sind und an die die Adern eines an sich bekannten und deshalb in
der Zeichnung nicht dargestellten Verbindungskabels angeschlossen
werden können.
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Wird
ein Verbindungsstecker 16 in den Steckerschacht 14 eingeführt, so
wird durch die Anschläge 41 zuverlässig eine
plastische Verformung der Kontaktfedern 37 verhindert.
Die Gefahr einer derartigen Verformung ist insbesondere dann gegeben, wenn
in den Steckerschacht 14 ein Verbindungsstecker eingeführt wird,
der lediglich sechs Steckkontakte aufweist, an die sich außenseitig
jeweils ein starrer Seitenbereich des Verbindungssteckers anschließt. Wird
ein derartiger, das heißt
unpassender Verbindungsstecker 16 in den Steckerschacht 14 eingeführt, so
stoßen
die starren seitlichen Bereiche des Verbindungssteckers 16 an
die außen
liegenden Kontaktfedern 37a, 37b an. Da diese
jedoch von den außen
liegenden Anschlägen 41a und 41b in
ihrem Federweg begrenzt werden, kann eine plastische Verformung
insbesondere der Kontaktfedern 37a, 37b zuverlässig verhindert
werden.
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In
den 6 bis 10 ist eine zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Steckbuchse
dargestellt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 110 belegt
ist. Diese ist weitgehend identisch ausgebildet wie die in den 1 bis 5 illustrierte
Steckbuchse 10. Für
identische Bauteile werden daher in den 6 bis 10 dieselben
Bezugszeichen verwendet wie in den 1 bis 5 und
bezüglich
dieser Bauteile wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die voranstehenden
Erläuterungen
Bezug genommen.
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Die
Steckbuchse 110 unterscheidet sich von der Steckbuchse 10 dadurch,
dass ein Anschlagelement 145 zum Einsatz kommt, das in
der Draufsicht im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist und im
Unterschied zum Anschlagelement 45 keine seitlich vorstehenden
Finger aufweist. Im Gegensatz zum Anschlagelement 45 weist
es an einander abgewandten Querseiten 146, 148 jeweils
eine Schrägfläche 150 bzw. 155 auf,
die von korrespondierenden Schrägflächen der
als Durchgangsöffnung
ausgebildeten Ausnehmung 147 der Bodenwand 24 des
Isolierkörpers 22 überdeckt
werden. Das Anschlagelement 145 kann von unten in die Ausnehmung 147 eingeführt werden
und wird durch die Schrägflächen 150, 155 und
die korrespondierenden Schrägflächen der
Ausnehmung 147 auf einfache Weise ausgerichtet.
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Von
einer Unterseite 157 des Anschlagelementes 145 stehen
zwei Noppen nach unten ab, wobei in 9 lediglich
eine Noppe 159 erkennbar ist. Die Noppen 159 können in
eine korrespondierende Bohrung der Leiterplatte 20 der
Steckbuchse 110 eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine
einfache Ausrichtung des Anschlagelementes 145 bezüglich der Leiterplatte 20.
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Oberseitig
umfasst das Anschlagelement 145 acht seitlich nebeneinander
angeordnete Anschläge 141,
die sich jeweils bis zu einer im Querschnitt bogenförmig gekrümmten Längsseite 161 des Anschlagelementes 145 erstrecken,
so dass ein an der Längsseite 161 angeordneter
Endbereich 163 der Anschläge 141 ebenfalls bogenförmig gekrümmt ist.
An den Endbereich 163 schließt sich die aufsteigende Rampe 42 und
an diese wiederum die abfallende Rampe 43 an, wie sie bereits
im Zusammenhang mit den Anschlägen 41 der
Steckbuchse 10 erläutert
wurden.
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Wie
aus 10 deutlich wird, erstreckt sich das Anschlagelement 145 mit
seiner Längsseite 161 bis
in Höhe
der Durchgangsbohrungen 31 der Leiterplatte 20.
Ein Übergangsbereich 165 der
Kontaktfedern 37, der an den jeweiligen Kontaktstift 33 auf
der Oberseite der Leiterplatte 20 anschließt, kann
dadurch unmittelbar am Endbereich 163 des jeweiligen Anschlages 141 anliegen.
Die Kontaktfedern 37 der Steckbuchse 110 sind
somit über
ihre gesamte Länge
flächig
an den jeweils zugeordneten Anschlag 141 anlegbar, wenn
in den Steckerschacht 14 der Steckbuchse 110 ein
korrespondierender Verbindungsstecker 16 eingeführt wird,
wie dies in 10 veranschaulicht ist.
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Zur
Montage kann das Anschlagelement 145 zunächst mittels
der Noppen 159 relativ zur Leiterplatte 20 ausgerichtet
werden. Anschließend
kann das Anschlagelement 145 mit der Leiterplatte 20 verklebt
werden, vorzugsweise mittels Ultraschall, und in einem nachfolgenden
Montageschritt kann dann die Leiterplatte 20 zusammen mit
dem Anschlagelement 145 an der Unterseite der Bodenwand 24 positioniert
werden, wobei das Anschlagelement 145 von unten in die
Ausnehmung 147 eintaucht und die Anschläge 141 circa 0,3 mm über die
Oberseite der Bodenwand 24 hervorstehen.
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Auch
bei der Steckbuchse 110 wird durch die Anschläge 141 zuverlässig eine
plastische Verformung der Kontaktfedern 37 verhindert,
wie dies bereits voranstehend unter Bezugnahme auf die Steckbuchse 10 im
Einzelnen dargelegt wurde.