DE1765989B2

DE1765989B2 - Steckverbinder für die Aufnahme einer mit Kontaktflächen versehenen Druckschaltungskarte

Info

Publication number: DE1765989B2
Application number: DE1765989A
Authority: DE
Inventors: Bernard Andre Goussainville Val D'oise Laboue (Frankreich)
Original assignee: Bull SA
Current assignee: Bull SA
Priority date: 1967-08-23
Filing date: 1968-08-22
Publication date: 1979-05-23
Also published as: BE719451A; DE1765989A1; US3543226A; CH477148A; FR1541094A; DE1765989C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Steckverbinder für die Aufnahme einer mit Kontaktflächen versehenen Druckschaltungskarte, mit einem Isolierkörper, der wenigstens eine Reihe von in einer Linie liegenden Kammern aufweist, von denen jede ein Kontaktelement enthält, das einen parallel zur Einsteckrichtung der ω Druckschaltungskarte liegenden, durch den Isolierkörper hindurchgeführten stangenförmigen Teil und einen der Druckschaltungskarte zugewandten umgebogenen Schenkel mit doppelter Krümmung aufweist.

Bei einem aus der DE-AS 10 71182 bekannten Steckverbinder dieser Art sind die Kontaktelemente durch Federn gebildet, die aus ihrer Ebene heraus U-förmig umgebogen sind, so daß die Ebene des Federmaterials parallel zu der Druckschaltungskarte liegt und die Richtung der Dicke des Federmaterials senkrecht zur Druckschaltungskarte besteht Die auf diese Weise erhaltenen U-förmigen Federn weisen somit eine große Elastizität in der Richtung senkrecht zur Druckschaltungskarte auf, während sie parallel zur Druckschaltungskarte verhältnismäßig ,steif sind. Die Breite der Federn darf aus Gründen der mechanischen Festigkeit und der Erzielung einer ausreichenden Federkraft ein gewisses Mindestmaß nicht unterschreiten. Da andererseits die Teilung der Kontaktfedern (d. h. der Abstand der Mittelachsen der Kontaktfedern) größer als ihre Breite sein muß, ist die Anzahl der Kontaktfedern, die auf einem Abschnitt gegebener Länge untergebracht werden können, begrenzt Dies steht dem Bestreben nach zunehmender Miniaturisierung der Bauelemente entgegen. Ferner müssen bei diesem bekannten Steckverbinder die Kontaktfedern bleibend mit dem Isolierkörper verbunden werden, beispielsweise durch eine Vergußmasse, damit die Federn beim Einstecken oder Herausziehen der Steckkarten nicht mitgenommen werden. Ein nachträgliches Auswechseln von Kontaktfedern ist daher nicht möglich.

Aus der US-PS 30 08 113 ist es bekannt Kontaktfedern ähnlicher Art durch Ausbauchungen in ihrer Kammer festzulegen. In der US-PS 29 03 671 ist die Maßnahme beschrieben, elektrische Kontaktelemente, die zur Herstellung einer elektrischen Verbindung in einem mit eine/ti Kontaktabschnitt versehenen Kanal eingesteckt werden, ebenso wie den Kanal keilförmig auszubilden, damit ein fester Sitz und ein kraftschlüssiger Kontakt erhalten werden. Aus der US-PS 29 11 460 ist es bekannt Steckteile, die durch Öffnungen in einen perforierten Teil gesteckt werden, mit keilförmigen Verbreiterungen auszubilden, die dem Herausziehen einen größeren Widerstand entgegensetzen als dem Einstecken.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines Steckverbinders der eingangs angegebenen Art, dessen Kontaktelemente mit sehr kleiner Teilung angeordnet werden können, dennoch einen sehr großen Kontaktdruck gewährleisten und bei sehr sicherem Sitz in dem Isolierkörper leicht auswechselbar sind.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jedes Kontaktelement ein in seiner Ebene flaches Teil von gleichförmiger Dicke ist, das durch die Kammer senkrecht zu der Kontaklfläche gehalten ist, daß an dem stangenförmigen Teil eine keilförmige Verbreiterung angeformt ist, die in eine entsprechend geformte keilförmige Ausnehmung der Kammer eingesteckt ist, und daß an dem die keilförmige Verbreiterung aufweisenden Abschnitt des stangenförmigen Teils eine nach einer Seite vorspringende Ausbauchung gebildet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Steckverbinder sind die Kontaktelemente in ihrer Ebene flach, so daß sie in der Richtung senkrecht zu der Druckschaltungskartc eine im Vergleich zu ihrer Dicke große Steifigkeit aufweisen. Zwar ist die Steifigkeit in der Richtung parallel zu der Druckschaltungskarte geringer, doch ist dies kein Nachteil, weil die Kontaktelemente in dieser Richtung durch die sie aufnehmenden Kammern abgestützt sind. Durch die geringe Dicke ist es möglich, eine große Anzahl von Kontaktelementen pro Längeneinheit unterzubringen; dennoch wird ein sehr guter Kontaktdruck gewährleistet. Die flache Form der Kontaktele-

mente wird zugleich zu ihrer sicheren und dennoch lösbaren Befestigung im Isolierkörper ausgenutzt. Dies geschieht durch die angeformte keilförmige Verbreiterung, die der in der Einsteckrichtung ausgeübten Kraft einen beliebig großen Widerstand entgegensetzt, und durch die nach einer Seite vorspringende Ausbauchung, die im Zusammenwirken mit der Ausnehmung der Kammer einen ausreichend großen Widerstand ergibt, um ein Mitnehmen des Kontaktelementes beim Herausziehen der Druckschaltungskarte zu verhindern. Dennoch kann jedes Kontaktelement durch Ausübung einer ausreichend großen Kraft leicht aus seiner Kammer entnommen werden.

Die Form der Kontaktelemente ermöglicht zugleich eine einfache und billige Herstellung; vorzugsweise werden die Kontaktelemente aus einem Metallblech ausgeschnitten. Dieser Vorgang läßt sich wesentlich einfacher, schneller und billiger in einer Massenfertigung ausführen als das Biegen von Kontaktfedern in einer verhältnismäßig komplizierten Form. Ferner >o werden durch diese Art der Herstellung auch gleichbleibende Eigenschaften der Kontaktelemente gewährleistet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine geschnittene Schrägansicht eines Teils eines Steckverbinders mit einem Teil einer Druckschaltungskarte, welche in den Steckverbinder eingesteckt ist,

F i g. 2 eine Querschnitt-insicht eines Kontaktelementes längs der Linie 2-2 in F i g. 1 in vergrößerten. Maßstab,

Fig.3 eine Draufsicht auf den Isolierkörper des Steckverbinders, welcher teilweise längs der Linie 3-3 in F i g. 4 geschnitten ist, j

F i g. 4 eine Außenansicht des Isolierkörpers, betrachtet in Richtung des Pfeils 4 in F i g. 3, und

F i g. 5 einen Schnitt durch den Isolierkörper längs der Linie 5-5 in F i g. 3.

Der in F i g. 1 teilweise dargestellte Steckverbinder weist einen Isolierkörper 1 auf, welcher in den F i g. 3,4 und 5 genauer dargestellt ist. D<*. Länge des Isolierkörpers 1 kann je nach der Anzahl der Kontaktelemente des Steckverbinders und je nach den Abmessungen der Druckschal tun£ ".karte, welche dieser aufnehmen soll, unterschiedlich sein. Der Isolierkörper ί ist einstückig und wird vorzugsweise aus einem Isoliermaterial geformt, das ein mit etwa 20Gew.-% Glasfasern geringer Länge vermischtes Polycarbonat ist. Mit diesem Isoliermaterial können leicht Steckver- w binder mit 80 bis 100 Kontaktelementen und mehr hergestellt werden. Das angegebene Isoliermaterial gewährleistet ein gutes mechanisches Verhalten und eine ausgezeichnete elektrische Isolierung für die Kontaktelemente. ,·,

Der Isolierkörper 1 weist in seiner Mitte (F i g. 1) eine Ausnehmung 4 und seitliche Schlitze 4A und AB (F i g. 3 und 5) auf, welche so ausgebildet sind, daß sie eine Druckschaltungskarte 2 aufnehmen und führen, welche mit Kontaktflächen 3A, 3fi, ZC... versehen ist, die _Wi elektrisch mit gedruckten Schaltungen der Karte verbunden sind. Zu beiden Seiten der Ausnehmung 4 sind im Isolierkörper senkrecht zu der Ausnehmung 4 gerichtete Kammern 5-4, SB, SC... und 6/4, 6fl, 6C... (Fig. 1,3 und 5) angeordnet. Jede der Kammern 5A,5b, 5C... enthält ein Kontpktelement 7A, 6B, 7Can den den Kontaktflächen auf der Oberseite der Karte entsprechenden Stellen, und jede der Kammern %A, 65, 6C.,.

enthält ein Kontaktelement SA, SB.8C. an den den Kontaktflächen auf der Unterseite der Karte entsprechenden Stellen.

Wie in den Fig.3, 4 und 5 dargestellt ist, ist der Isolierkörper 1 an seinen Enden mit Fortsätzen G und H versehen, deren Form der zum Anbringen der Steckverbindung auf einem Gestell gewählten Befestigungsart angepaßt ist Diese Fortsätze Gund //sind an die jeweilige Befestigungsart angepaßt und können gegebenenfalls auch weggelassen werden.

Jedes Kontaktelement des Steckverbinders kann durch Kaltverformung oder Schneiden aus einem elastischen und elektrischleitenden Metallblech oder auf jede andere geeignete Weise hergestellt werden. Wie bei dem Kontaktelement TA in F i g. 1 erkennbar ist, weist jedes Kontaktelement einen flexiblen, stangenförmigen Teil 9 mit etwa gleichförmigem Querschnitt auf, an den sich auf einer Seite ein umgebogener Schenkel 10 mit doppelter Krümmung ansch'ießt, welcher eine Kontaktfläche 3/4 der eingesteckte". Druekschaltungskarte 2 an zwei Stellen 11 und 12 berührt Der stangenförmige Teil 9 weist eine keilförmige Verbreiterung 13 auf, die einen zur Einsteckrichtung parallelen ersten Rand und einen gegen die Einsteckrichtung stark geneigten zweiten Rand hat und in eine gleichgeformte Ausnehmung 14/4 der Kammer paßt Die keilförmige Verbreiterung 13 ist mit einer Ausbauchung 18 versehen, welche einen aus einer Oberfläche vorstehenden Vorsprung bildet (Fig.2), die bewirkt, daß das Kontaktelement mit Kraft in seine Kammer eingesetzt werden muß. An die keilförmige Verbreiterung 13 schließt sich ein nach außen aus dem Isolierkörper 1 herausragender Teil 15/1 (15ß. 15C... 16Λ, 16Ä, 16C... für die anderen Kontaktelemente) an, welcher langgestreckt und geradlinig ausgebildet ist und einen Kontaktstift bildet, welcher an andere Schaltungen angeschlossen werden kann, wie weiter unten gezeigt wird.

In der Darstellung von F i g. 1 ist die Druckschalti'ngskarte 2 in den Steckverbinder zwischen die Kontaktelemente TA, TB, TC ... und SA, SB, SC ... eingesteckt, und der stangenförmige Teil 9 des Kontaktelementes TA ist infolge der Anwesenheit der Druckschaltungskarte so nach außen gebogen, daß sein unterer Rand eine Stellung PX einnimmt Wenn keine Druckschaltungskarte im Steckverbinder vorhanden ist, kehrt der stangenförmige Teil 9 infolge seiner Elastizität in eine Stellung zurück, in welcher sein unterer Rand entlang der Linie P2 verläuft. Das Kontaktelement 8/4 sowie die anderen Kontaktelemente des Steckverbinders, welche die gleichen Eigenschaften besitzen, liegen infolgedessen unter den gleichen Bedingungen alle jnttr Druck an den Kontaktflächen der Druckschaltungskarte an.

Bei einem Steckverbinder, wie er in großem Maßstab in F i g. 1 dargestellt ist, können die Kontaktelemente bei Beibehaltung aller Verhältnisse eine Gesamtlänge L von ungefähr 37 im bei einer gleichförmigen Dicke E (F i g. 2) von 0,5 mm besitzen. Der Abstandsschritt P der Kontaktelemente in einem solchen Steckverbinder kann beispielsweise 2,54 mm betragen.

Der gekrümmte Abschnitt C des Kontaktelementes TA, welcher sich zwischen dem stangenförmigen Teil 9 und dem umgebog. nen, doppelt gekrümmten Schenkel 10 befindet, besitzt einen größeren Querschnitt als der stangenförmige Teil 9 und der umgebogene Schenkel 10. Die Breite des Schenkels 10 wird von der Stelle 12 zur Stelle 11 zunehmend eerineer. Diese Form wurde

experimentell bestimmt, indem durch Elastizitätsmessung mittels Spannungsoptik an in großem Maßstab nachgebildeten Modellen aus Polymethacrylsäureesterglas die Intensität und die Verteilung der hervorgerufenen Spannungen in einem Kontaktelement durch die beim Einführen einer Druckschaltungskarte in einen Steckverbinder entstehenden Biegungen untersucht wurden. Diese Untersuchungen haben gezeigt, daß es möglich ist, für die Herstellung der Kontaktelemente eine Phosphorbronze von technischer Qualität anstatt von Spezialmetallen, wie die viel kostspieligere und weniger leicht zu verarbeitende Berylliumbronze, zu verwenden, wobei die normalen Verwendungsbedingungen des Metalls erhalten bleiben. Die unter den angegebenen Bedingungen hergestellten Kontaktelemente ermöglichen normalerweise an den Kontaktstellen 11 und 12 die Ausübung einer Kontaktkraft von 100 bis 300 ρ auf die Kontaktflächen, wobei gewährleistet ιοί, daß die 5üf dcil Verformungen bcrüiicnucfi Spannungen des Metalls höchstens gleich 75% der Elastizitätsgrenze sind.

Zur Erleichterung des Ausformens des Isolierkörpers bei dessen Herstellung, zur Gewährleistung des freien Spiels der flexiblen Teile der Kontaktelemente im Steckverbinder und zur Erleichterung des Einbringens der Kontaktelemente in ihre Kammern weisen die die Kontaktelemente aufnehmenden Kammern 5/4, SB, 5C ... und 6Λ 6ft 6C... in der keilförmigen Ausnehmung 14/4 eine minimale Breite auf, welche jedoch noch etwas größer ist als die Dicke E des Kontaktelementes. Eine sehr sichere Festlegung der Kontaktelemente in ihrer Kammer ergibt sich durch die Verbreiterung 13, welche keilförmig ausgebildet ist, so daß jedes Kontaktelement in seiner Kammer zentriert und in seiner Lage gehalten wird, und durch die Ausbauchung 18 (F i g. 2), deren Erhebung 5 etwa der Hälfte der Dicke E des Kontaktelements entspricht. Unter diesen Bedingungen muß gegen das Ende des Einbringens jedes Kontaktelements in seine Kammer auf den Kontaktstab 15/4, welcher aus dem Isolierkörper hervorsteht, eine Zugkraft von ungefähr 10 kp ausgeübt werden, wodurch die Verbreiterung 13 des Kontaktelementes in der Ausnehmung 14/4 praktisch unverrückbar festgelegt wird. Trotzdem kann das Kontaktelement durch Ausübung einer in entgegengesetzter Richtung wirkenden Schubkraft von einigen Kilopond leicht aus seiner Kammer gelöst werden. Es ist unter diesen Bedingungen offensichtlich, daß die auf die Kontaktflächen der Kontaktelemente beim Herausziehen einer Druckschaltungskarte aus dem Steckverbinder ausgeübte Reibungskraft in keinem Fall ein Kontaktelement aus seiner Kammer herausziehen kann. Um einen vollständigen elektrischen Kontakt der

"· Kontaktelemente, mit den Kontaktflächen der Druckschaltumgskarten zu gewährleisten, sind wenigstens die die Stellen 11 und 12 enthaltenden Flächenbereiche des gekrümmten Schenkels 10 der Kontaktelemente wie auch die Kontaktflächen der Druckschaltungskarten ίο elektrolytisch vergoldet oder mit einem anderen nicht oxidierbaren und eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisenden Metall überzogen.

Steckverbinder der zuvor beschriebenen Art können nebeniiinandergesetzt und gegenseitig sowie mil ande-Ii ren Schaltungen mittels Verbindungsplatten elektrisch verbunden werden, wie in F i g. I gezeigt ist.

Die Verbindungsplatte 20 ist mit gedruckten Schaltungen 20A 20Ö, 20Cund Löchern 21Λ 21ß, 21Csowie 22/4, 225, 22C versehen, wobei die Löcher so angeordnet sind, daß die Kontaktstifte 15/4,15fl, 15C... und 16/4, 16S, 16C... der Kontaktelemente durchgesteckt werden können. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist der Kontaktstift 15/4 durch ein Loch 21,4 kleinen Durch messers gesteckt, welches eine gedruckte Leiterbahn

-¹I 205 durchsetzt, die den Kontaktstift 15/4 unmittelbar umgibt. Der Kontaktstift 15,4 ist mit der Leiterbahn 20ß durch eine Lötstelle 23 verbunden. Alle Lötverbindungen die.oi Art für eine größere Anzahl von Kontaktstiften eines oder mehrerer Steckverbinder können in

in einem Arbeitsgang durch Schwallöten hergestellt werden. Andere Kontaktstifte können von dieser Lötung dadurch ausgenommen werden, daß sie durch Löcher 22A, 22S, 22Cgesteckt werden, welche größer als die Löcher 21/4, 21fl und 21Cund genügend groß

)j sind, um zu verhindern, daß das Zinnbad elektrische Verbindungen zwischen den durch diese Löcher gehenden Kontaktstiften und gedruckten Leiterbahnen auf der Verbindungsplatte herstellt. An solchen Kontaktstiften können dann Anschlüsse 24 entweder lötfrei durch Umwickeln mit Draht (wie in Fig. I gezeigt) oder durch Löten oder auch auf irgendeine andere Weise (beispielsweise durch auf die Kontaktstifte aufgesteckte Anschlußsteile) hergestellt werden. Falls man Druckschaltungskarten verwendet, welche nur auf einer Seite Kontaktflächen aufweisen, kann der Steckverbinder entsprechend ausgebildet werden, d. h. er wird nur mit einer Reihe von Kontaktelementen versehen, welche auf der entsprechenden Seite der Druckschaltungskarte angeordnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steckverbinder für die Aufnahme einer mit Kontaktflächen versehenen Druckschaltungskarte, mit einem Isolierkörper, der wenigstens eine Reihe von in einer Linie liegenden Kammern aufweist, von denen jede ein Kontaktelement enthält, das einen parallel zur Einsteckrichtung der Druckschaltungskarte liegenden, durch den Isolierkörper hindurchgeführten stangenförmigen Teil und einen der iu Druckschaltungskarte zugewandten umgebogenen Schenkel mit doppelter Krümmung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kontaktelement (7A, TB, TC; SA, SB, SC) ein in seiner Ebene flaches Teil von gleichförmiger Dicke (E) ist, das is durch die Kammer (5AS^SC; 6A 65,6C) senkrecht

zu der Kontaktfläche (3A 3B, 3C) gehalten ist, daß an dem stangenförmigen Teil (9) eine keilförmige Verbreiterung (13) angeformt ist, die in eine entsprechend geformte keilförmige Ausnehmung (14A 1*B) der Kammer eingesteckt ist, und daß an dem die keilförmige Verbreiterung (13) aufweisenden Abschnitt des stangenförmigen Teils (9) eine nach einer Seite vorspringenden Ausbauchung (18) gebildet ist

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, didurch gekennzeichnet, daß die Dicke (E) der Kontaktelemente (7A TB, TC; SA, SB, SC) wesentlich kleiner als der Abstand zwischen den Kontaktelementen isL

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, Jo dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmige Verbreiterung (13) einer zur Eir-teckrichtung parallelen Rand und einen gegen die Einsteckrichtung geneigten Rand hat

4. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis i*> 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den stangenförmigen Teil (9) mit dem umgebogenen Schenkel (10) verbindende gekrümmte Abschnitt (C) jedes Kontaktelementes (5A 5B, SC; 6A 6B, 6C) einen rechteckigen Querschnitt hat, der größer ist als der rechteckige Querschnitt des stangenförmigen Teils (9) und des umgebogenen Schenkels (10).

5. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (5A SB, SC; 6A, 6B, 6C) aus einem Metallblech ausgeschnitten sind.

6. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (5A SB, SC; 6A, 65, 6C) aus Phosphorbronze bestehen.