DE2332556A1 - Steckerverbindung - Google Patents

Description

Böblingen, 25. Juni 1973 heb-oh

Anmelderin; · International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: EN 972 021 X

Steckerverbindung

Die Erfindung betrifft eine Steckerverbindung für mikrominiaturisierte Schaltungen und insbesondere eine neuartige Gabelbuchse zur Aufnahme runder oder flacher Steckerstifte einer Steckerverbindung, auf die beim Einfügen der Steckerstifte weder auf diese, noch auf die zugehörigen Teile der Gabelbuchse in Längsrichtung wirkende Kräfte ausgeübt werden.

Bei der dichten Packung integrierter Schaltungen ist es allgemein üblich, die Anschlußdrähte der integrierten Schaltungsplättchen mit der gedruckten Schaltung auf einem Substrat aus z.B. keramischem Material zu verbinden. Die Verbindung mit der gedruckten Schaltung wird dabei durch Steckerstifte hergestellt, die das Substrat durchsetzen und mit den elektrischen Leitungen auf einer Seite des Substrats leitend verbunden sind und senkrecht zur Ebene des Substrats auf seiner gegenüberliegenden Seite herausragen. Mit der Zunahme der Schaltelemente auf jedem Halbleiterplättchen in integrierter Schaltungstechnik und der entsprechenden Zunahme der notwendigen Schaltverbindungen nimmt ebenfalls die Anzahl der äußeren Anschlüsse, d.h. der Steckerstifte auf dem Substrat, stark zu. Das Einfügen oder Einstecken der Stifte eines Substrats in einen Sockel oder eine Steckbuchsenlexste auf einer

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gedruckten Schaltungskarte stellt ein schwieriges Problem dar, da zusätzliche Kräfte erforderlich sind, um eine große Anzahl von Stiften in entsprechende reibungsbehaftete Buchsen einzusetzen. Gleichzeitig wird mit einer Verringerung der Größe der Schaltungsmoduln und der Erhöhung der Anzahl der verwendeten Moduln die Dichte der zur Eingabe/Ausgabe notwendigen elektrischen Anschlüsse je Einheit außerordentlich kritisch. Das Problem der Verringerung der Abmessungen ist bereits in vielen Gebieten erkannt worden. Die kleinen Abmessungen der Verbindungsstecker, die in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander liegen, stellen außerordentlich hohe Anforderungen an die Präzision der dafür geeigneten Buchsenleisten. Außerdem ist das Problem schwierig, das sich aus verbogenen Steckerstiften fehlerhaft ausgerichteter Steckbuchsen und/oder Stiften ergibt und aus der Möglichkeit, beim Zusammenfügen der Steckerverbindung einzelne Stifte zu verbiegen, was die Verwendung von Buchsen mit Reibungssitz praktisch ausschließt, wenn es sich um elektronische Einrichtungen hohen Zuverlässigkeitsgrades handelt, wie sie heutzutage in Datenverarbeitungsanlagen verwendet werden.

In gleicher Weise werden Vielfach-Steckerverbindungen auf gedruckten Schaltungskarten für die entsprechenden Eingabe/Ausgabeverbindungen nach diesen gedruckten Schaltungskarten benutzt. Bei Steckerverbindungen dieser Art sind die Kontaktstifte der gedruckten Schaltungskarte zwar klein, müssen aber eine sichere und zuverlässige elektrische Kontaktverbindung mit den passenden Steckbuchsen der gedruckten Schaltungskarte herstellen. Hohe Einschubkräfte verursachen aber verbogene Steckerstifte und fehlerhafte Ausrichtung zwischen Stecker und Buchse.

Im IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 13, Nr. 9 vom 9. Febr. 1971 ist auf Seite 2475 eine Gabelbuchse offenbart, die zwei einander gegenüberliegende, sich seitlich erstreckende Kontaktfedern aufweist. An diesen Kontaktfedern ist ein Stift befestigt, der eine durchmetallisierte durchgehende Bohrung in einer gedruckten Schaltungskarte durchsetzt. Diese Steckerverbindung kann

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jedoch nicht nachgeben, wenn zwischen den Kontaktfedern ein nichtausgerichteter, d.h. beispielsweise verbogener Kontaktstift eingeführt werden soll. In der US-Patentschrift 3 231 848 ist ein Kontaktaufbau beschrieben, der der unmittelbaren Aufnahme einer gedruckten Schaltungskarte dient. In diesem Fall sind die von der Anzahl in die Schaltungskarte einzuführenden Steckerstifte abhängenden Einschubkräfte ungewöhnlich hoch. Die US-Patentschrift 3 526 &69 betrifft eine nockenbetätigte Steckerverbindung mit einer gedruckten Schaltungskarte, bei welcher eine Nockenscheibe vorgesehen ist, die ein Betätigungsglied in horizontaler Richtung in seiner Längsachse verschiebt, wodurch die Steckerkontakte in innige Kontaktberührung mit den Kontaktpunkten auf der gedruckten Schaltungsplatte gezwungen werden. Des weiteren offenbart die US-Patentschrift 3 605 062 eine elektrische Steckerverbindung, die sich insbesondere für Vielfachverbindungen von elektrischen Bauelementen, wie z.B. hochintegrierte Schaltungen, eignet, wie sie z.B. uter der Bezeichnung "dual in line package" bekannt sind.

Die bisher geschilderten Nachteile der bekannten Steckerverbindungen für integrierte Schaltungen werden durch eine neuartige Gabelbuchse gemäß der Erfindung vermieden. Durch die erfindungsgemäßen Merkmale der neuen Gabelbuchse ergeben sich als besondere Vorteile eine gut leitende, auftrennbare elektrische Steckverbindung mit hoher Kontaktdichte zur Aufnahme und Verbindung der Steckerstifte integrierter Schaltungen auf gedruckten Schaltungskarten in Datenverarbeitungsanlagen.

Die neue elektrische Steckerverbindung weist die Einschubkraft "Null" auf und erfordert eine geringe Betätigungskraft. Dabei besteht die einzelne Gabelbuchse aus einem federnden Joch, das flache, langgestreckte, sich nach oben erstreckende Kontaktfedern aufweist, die jeweils zylindrische oder tonnenförmige, einander gegenüber auf Abstand stehende und an ihren Kanten abgeschrägte oder abgefaste Kontaktflächen aufweisen, die das Eintreten des Steckerstiftes in den Zwischenraum zwischen diesen Oberflächen erleichtern. Die Gabelbuchse enthält weiterhin eine sich nach

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unten in Längsrichtung erstreckende Befestigungslasche, die der Verbindung der einzelnen Gabelbuchse mit der gedruckten Schaltung skar te dient.

Die Beseitigung der Einschubskräfte wird dadurch erzielt, daß man zunächst die Steckerstifte in einem Bereich in einer Stellung in der Nachbarschaft der abgeschrägten oder abgefasten Enden der Kontaktflächen anbringt und dann die Stifte gleitend und quer geführt zwischen gegenüberliegenden Kontaktflächen bewegt.

Andererseits ergibt die Formgebung der Kontaktoberflächen und die federnde Nachgiebigkeit der sich nach oben erstreckenden Kontaktfedern eine Gabelbuchse, die geringe Einschubskräfte selbst dann aufweist, wenn ein Stift in Längsrichtung zwischen den Kontaktoberflächen eingeführt wird, wobei die gegenüberliegenden zylindrischen oder tonnenförmigen Oberflächen während des Einfahrens der Steckerstifte die gleiche Funktion erfüllen wie zuvor die Abschrägungen. Bei beiden Einführungsarten des Steckers stellen die gegenüberliegenden Kontaktflächen einen eindeutigen Linienkontakt jeder Kontaktfeder mit dem Stift her.

Dies trifft vor allen Dingen auch dann zu, wenn einzelne der Steckerstifte oder Gabelbuchsenteile verbogen oder nicht sauber ausgerichtet sein sollten.

Die neue Steckkontaktverbindung mit zur Aufnahme von Kontaktstiften bestimmten Buchsen zeichnet sich erfindungsgemäß also dadurch aus, daß die Buchse als Gabelbuchse aus einem Joch besteht, das zwei im wesentlichen komplementäre einander gegenüberliegende, nach oben gerichtete Kontaktfedern aufweist, die beide eine vorbestimmte, etwa gleichgroße Federkonstante in Spreizrichtung der Kontaktfedern beim Einführen eines Kontaktstiftes aufweisen, daß das Joch eine einseitig eingespannte Befestigungslasche aufweist, die eine vorbestimm+ , wesentlich kleinere Federkonstante in der gleichen Richtung aufweist und damit unabhängig von den Kontaktfedern in der gleichen Richtung nachzugeben

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in der Lage ist, falls Kontaktfedern und Kontaktstifte nicht richtig gegenseitig ausgerichtet sind. Vorzugsweise beträgt dabei die zweite Federkonstante etwa 1/6 der ersten Federkonstante und die dritte Federkonstante beträgt etwa 1/20 der ersten Federkonstante .

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine isometrische, perspektivische Darstellung

einer Gabelbuchse gemäß der Erfindung mit einem Steckerstift;

Fig. 2 eine isometrische, perspektivische Darstellung

einer vollständigen Steckerverbindung in einer Steckergrundplatte als Verbindung zur Kante einer Schaltungskarte;

Fig. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht in perspek

tivischer Darstellung einer Steckerverbindung gemäß der Erfindung in Figur 2;

Fig. 4 ein Anwendungsbeispiel der Steckerverbindung

gemäß der Erfindung in Verbindung mit einer Erdungsschiene;

Fig. 5 ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäß auf

gebauten Steckerverbindung für eine hochintegrierte Schaltung;

Fig. 6 ein Diagramm der in den Kontaktfedern auftreten

den Kräfte und

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Gabelbuchse

mit dem Steckerstift.

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In Figur 1 ist eine Gabelbuchse 10 dargestellt, die aus einem U-förmigen federnden Joch 11 mit einem Paar Kontaktfedern 12 und 13 besteht, die senkrecht zum Joch verlaufen und sich nach oben, einander gegenüberliegend, erstrecken. Eine Befestxgungslasche erstreckt sich von der unteren Kante des Mittelabschnitts oder der Basis des Joches 11 nach unten. Die äußeren Enden jeder Kontaktfeder 12 und 13 sind so bearbeitet, daß dort eine zylindrisch gekrümmte oder tonnenförmig ausgebildete Kontaktoberfläche 15 vorhanden ist, die mit einem Steckerstift 16 eine linienförmige Kontaktberührung ergibt. Andererseits könnte eine solche besonders ausgestaltete Kontaktfläche als Kontaktelement für sich hergestellt und an den äußeren Enden der Kontaktfedern 12 und 13 durch Hartlöten, Löten oder ähnliche Verfahren befestigt werden. Andererseits könnte ein drahtförmiges Kontaktfederelement so geformt werden, daß es eine ähnlich gestaltete Oberfläche aufweist und an den äußeren Enden der Kontaktfedern 12 und 13 befestigt werden. In der Herstellung werden die Kontaktfedern 12 und 13 nach dem Ausstanzvorgang senkrecht zum Joch 11 abgebogen, so daß die Kontaktoberflächen 15 parallel zueinander und einander gegenüberliegend auf Abstand stehen. Die Abmessungen des Abstandes zwischen gegenüberliegenden Kontaktoberflächen 15 ist anwendungsbedingt und kleiner als die Abmessung des Steckerlements 16, das dazwischen eingeschoben werden soll. Das Steckerelement 16 ist hier als runder Steckerstift dargestellt, kann aber beispielsweise auch als flache Lasche oder dergleichen ausgebildet sein.

Das wichtigste Merkmal der Gabelbuchse 10 sind ihre verschiedenen Federkonstanten. Wie im einzelnen noch genau dargelegt werden wird, hat die Gabelbuchse 10 eine Federkonstante für die Ausrichtung in Richtung des Pfeiles in Figur 1 an der Befestigungslasche 14, die etwa 1/6 der Federkonstante jeder der Kontaktfedern 12 und 13 ist. Sie weist außerdem an ihrem Sitz eine Federkonstante in Richtung des Pfeiles auf, die sehr klein ist, z.B. etwa 1/20 jeder der Kontaktfedern, und daher im wesentlichen vernachlässigbar .

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Die geringe Federkonstante (insbesondere die geringe Ausrichtfederkonstante) der Befestigungslasche 14 ermöglicht es, daß diese Lasche in Abhängigkeit von durch schlechte Ausrichtung einzelner Steckerstifte verursachten Kräften etwas nachgibt, wenn diese entweder in seitlicher oder in Längsrichtung in den Zwischenraum zwischen gegenüberliegenden Kontaktoberflächen 15 eingeführt werden. Diese Nachgiebigkeit der Befestigungslasche stellt sicher, daß die einander gegenüberliegenden zylindrischen oder tonnenförxnigen Kontaktoberflächen 15 jede mit dem Stift linienförmige Kontaktverbindung eingehen. Die Nachgiebigkeit der Lasche und die identischen Federkonstanten der einander gegenüberliegenden Kontaktfedern bewirkt eine Nachgiebigkeit der Gabelbuchse in Richtung der Ausrichtung. Diese Nachgiebigkeit hebt einige der kumulativen Toleranzen auf und in Versuchen wurde tatsächlich festgestellt, daß man diese Gabelbuchsen mit hoher Dichte in Abständen von 1,25 mm von Steckermitte zu Steckermitte anordnen kann.

Da insbesondere die Kontaktfedern komplementär identisch sind, sind auch die Federkonstanten für jede Kontaktfeder 12 und 13 identisch. Die Federkonstante k für jede Kontaktfeder 12, 13 wird allgemein durch die folgende Formel bestimmt:

k « 2E

8Le³ + 12Le²D + D_ WT³ B³T BT

£ = der Elastizitätsmodul des Materials der Gabelbuchse

W β die Breite jeder Kontaktfeder T = die Dicke der Kontaktfeder

LE = die wirksame Länge jeder Kontaktfeder

nach empirischer Berechnung aus Messungen der Gabelbuchse = 1,375L, um ünregel-

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mäßigkeiten in der Ausgestaltung der Kontaktfedern zu berücksichtigen

D = die Breite des Joches 11 (gemessen von Mitte der Feder 12 bis Mitte der Feder 13) und

B = die Höhe des Joches 11
ist.

In der obengenannten Formel sind alle Abstände in Zoll angegeben. Der erste Ausdruck im Nenner stellt die die Kontaktfedern verbiegende Kraft in Richtung Spreizen der Kontakte dar. Der zweite und dritte Ausdruck im Nenner stellen die Biegekräfte und in Längsrichtung wirkenden Kräfte am Joch 11 dar. Der dritte Ausdruck, der wegen größerer Genauigkeit in die Formel eingeführt wurde, ist im wesentlichen vernachlässigbar. Außerdem nimmt die Formel an, daß der Steckerstift 16 nicht falsch ausgerichtet ist, wobei jedoch die Größe jeder solchen falschen Ausrichtung und deren Wirkung minimal ist und daher die Brauchbarkeit der Formel nicht einschränkt.

In der bevorzugten Ausführungsform ist der Sollwert für die Federkonstante für jede Kontaktfeder 31,4 Gramm/O,025 mm. Wie jedoch in Figur 6 gezeigt, kann diese Federkonstante zwischen 22,6 und 43,3 Gramm/0,025 mm schwanken, ohne daß sich dadurch die Fähigkeit der Kontaktfedern, geringe Lageabweichungen der Steckerstifte 16 auszugleichen, wesentlich verringert.

In Figur 7 sei zunächst angenommen, daß die Mittellinien des SteckerStiftes 16 und der Gabelbuchse 10 in derselben Ebene liegen. Unter dieser Bedingung ist die Kontaktauslenkung d als der Gesamtabstand der Kontaktfedern 12 und 13 definiert, die durch den eingeschobenen Kontaktstift 16 gespreizt sind. Dieser Abstand, der von den Punkten aus gemessen wird, wo die Kontaktfedern 12 und 13 den Kontaktstift 16 berühren, stellt den Unterschied zwischen der Breite des ursprünglichen Spaltes g zwischen den Kontaktfedern und der Dicke t des Kontaktstiftes 16 dar. Da der Kontaktstift 16 in bezug auf die Kontaktfedern 12 und 13

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zentriert ausgerichtet ist, wird die Federauslenkung d sich
gleichmäßig auf die beiden Kontaktfedern verteilen, d.h. jede
Kontaktfeder wird um 1/2d oder um die halbe Gesamtauslenkung ausgelenkt .

Wenn also vorzugsweise t = 0,3^ mm und g = 0,18 mm ist, dann beträgt die gesamte Kontaktfedei lenkung d 0,15 mm. Somit beträgt also die Auslenkung jeder Kontaktfeder, y = 1/2d oder O,075 mm. Daher beträgt die Kraft, die jede Kontaktfeder 12 und 13 auf den Kontaktstift 16 ausübt, wenn dieser mit den Kontaktfedern vollkommen ausgerichtet ist:

F m k.y = (31,4) . (3) - 94,2 Gramm.

Sind jedoch diese Teile zunächst nicht richtig miteinander ausgerichtet, dann ergibt sich eine kleine zusätzliche Kraft an derjenigen Kontaktfeder, die etwas weiter nachgeben muß, um den
nicht richtig ausgerichteten Kontal* tft aufzunehmen.

Die Ausrichttoleranzen für die Kontaktfedern 12, 13 und für den Kontaktstift 16 betragen vorzugsweise + 0,05 mm. Im schlimmsten Fall beträgt also die Haximalauslenkung y¹ zwischen den beiden
Teilen 0,10 mm, wobei y¹ die Auslenkung in Richtung des Pfeiles bei Ausrichtung in Figur 1 ist.

Die Ausrichtfederkonstante k' bestimmt sich allgemein aus der
folgenden Formel:

k¹ = 3E

¹C ¹S
Dabei ist

E der Elastizitätsmodul des Buchsenmaterials

Le die effektive Länge, die bereits definiert ist

T die Dicke jeder Kontaktfeder
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¹C ⁼ WT ^das Trägheitsmoment für den Querschnitt ¹² der Kontaktfeder bei W

I = T(W1)³ = dem Trägheitsmoment der Befesti-

gungslasche im Querschnitt W1 und

L - die gesamte Einspannlänge der Gabelbuchse

vom Lötpunkt oder vom Verankerungspunkt bis zum Mittelpunkt der Kontaktoberflächen 15.

In der bevorzugten Ausführungsform ist diese Ausrichtfederkonstante 5,1 Gramm/0,025 mm. Sie kann jedoch etwa + 25% schwanken (d.h. zwischen etwa 3,8 und 6,5 Gramm/0,025 mm), ohne daß dabei die Fähigkeit der Kontaktfedern verlorengeht, eine relative Fehlausrichtung mit dem Steckerstift auszugleichen, da eine solche Änderung in der Federkonstante in den meisten Fällen nur eine geringe Änderung in der Ausrichtkraft hervorrufen würde. Die Wirkung einer Verbiegung oder Torsion wird als vernachlässigbar angesehen, da die Gabelbuchsen durch eine Ausrichtvorrichtung zentriert sind.

Es sei nun angenommen, daß die Ausrichtfederkonstante 5,1 Gramm/ 0,025 mm beträgt, dann beträgt die Maximalkraft F¹ für die Ausrichtung =

F¹ - K'.y¹ = 5,1.4 = 20,4 Gramm

Daher ist die Kontaktkraft, die eine der Kontaktfedern 12 oder auf den Kontaktstift 16 ausübt, der maximal um 0,10 mm von der Sollrichtung abweicht,

F = die Kraft für maximale Fehlausrichtung = F + F¹ = 94,2 + 20,4 = 114,6 Gramm.

Es muß jedoch in diesem Fall darauf hingewiesen werden, daß die andere Kontaktfeder immer noch ihre normale Kontaktkraft von 94,2 Gramm ausübt.

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Es ergibt sich nun klar, daß für eine Ausrichtauslenkung um 0,025 mm die dafür erforderliche Kraft nur 1/6 der Kraft betragen würde, die für eine Auslenkung einer Kontaktfeder um 0,025 mm erforderlich wäre. Dies hat seinen Grund darin, daß die Federkonstante für jede Kontaktfeder 12, 13 = 31,4 Gramm/ 0,025 mm ist, verglichen mit 5,1 Gramm/0,025 mm für die Ausrichtung. Die sehr geringe für die Ausrichtung erforderliche Kraft gibt der Feder die zuvor erwähnte Nachgiebigkeit in Richtung der Ausrichtung. Dieses sehr wichtige und keinesfalls naheliegende Merkmal im Aufbau dieser neuen Steckerverbindung macht es möglich, die Gabelbuchse 10 in einer dichten Anordnung von Steckkontakten anzubringen, da aufgrund dieser Nachgiebigkeit Toleranzwerte nicht akkumuliert, sondern ausgeglichen werden, die andererseits ein Verbindungssteckersystem mit Abständen von 1,27 . 1,27 mm unmöglich machen würde.

Weiterhin gibt es eine zusätzliche Federkonstante im Sitz jedes Joches in Richtung des dritten in Figur 1 angegebenen Pfeiles. Dies ergibt eine Kompensationswirkung für Schwankungen in den Aufbautoleranzen, wobei sich das Federjoch (11) gegen die Rückwand 47 (Fig. 3) abstützt, bevor der Kontaktstift 16 zwischen die Kontaktfedern eingeschoben wird. Die Federkonstante k" für den Sitz des Joches wird gemäß der folgenden Formel bestimmt:

k" = 3E

Dabei ist

I ' ~ W .T = dem Trägheitsmoment für jede Kontakt-

^c 12

feder im Querschnitt W in Richtung des Sitzes,

I ' = (W1).T das Trägheitsmoment für die Befestigungs-

^s Ϊ2

lasche am Querschnitt W1 in Richtung des

Sitzes.
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In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Federkonstante in Richtung des Sitzes k" 1/5 Gramm/O,025 nun, kann jedoch um etwa 25% (d.h. zwischen etwa 1,1 und 1,9 Gramm/0,025 mm) schwanken, ohne daß nachteilige Wirkungen auftreten.

Es sei nunmehr angenommen, daß die Federkonstante in Richtung des Sitzes 1,5 Gramm/0,025 mm beträgt, dann beträgt die Maximalkraft zum Einsetzen des Federjochs gegen die Wand der Ausnehmung 1,5.4 = 6 Gramm.

Bei der bis jetzt beschriebenen Ausführungsform und der gegenseitigen Beziehungen der verschiedenen Federkonstanten in der Gabelbuchse 10 wird diese in einzigartiger Weise für eine große Anzahl verschiedener Anwendungsgebiete brauchbar, wie sie jetzt anschließend beschrieben werden, wobei gleichzeitig eine Vielzahl von Steckerverbindungen hergestellt werden können, ohne daß dabei gleichzeitig unerwünschte Kräfte und Beanspruchungen in Längsrichtung auftreten.

Figur 2 und 3 zeigen beispielsweise die Steckerverbindung gemäß der Erfindung in Anwendung auf die Kante einer Schaltungskarte. Eine gedruckte Schaltungskarte 20 mit einer Anzahl von Steckerstiften 16 für die erforderlichen elektrischen Schaltverbindungen ist an einer Kante mit einem Stiftträger 21 dargestellt. Die Steckerstifte 16 durchsetzen den Stiftträger und stehen auf dessen Unterseite über.

Eine Steckergrundplatte 22 weist eine Anzahl von öffnungen 23 auf, deren jede der Aufnahme und Befestigung einer Gabelbuchse 10 dient. Die öffnungen 24 in der Steckergrundplatte 22 sind so angeordnet, daß der Stiftträger 21 und die gedruckte Schaltungskarte 20 während des Einschiebens so geführt werden, daß die Steckerstifte, die an der Unterseite des Stiftträgers 21 überstehen, in die öffnungen 23 eingeführt und gegenüber den Kontaktoberflächen 15 der Gabelbuchse 10 zu liegen kommen. Während dieses Vorganges wirken keine Einschubkräfte auf die Kontakt-

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— 1 *ϊ mm

stifte 16 oder die Gabelbuchsen 10 ein. Eine Betatigungsschraube 25/ die auf dem Stiftträger 21 angebracht ist, hat einen Endabschnitt .(nicht gezeigt), der in die Bohrung 26 der Grundplatte paßt. Wenn die Betätigungsschraube 25 gedreht wird, dann wird durch eine Nockenwirkung der Schraube (nicht gezeigt) der Stiftträger 21 in seitlicher Richtung verschoben, so daß dadurch kraftschlüssig die Steckerstifte 16 in Reibungseingriff und elektrischen Kontakt mit den entsprechenden Gabelbuchsen 10 gezwungen werden. Diese seitliche Bewegung bewirkt, daß die VorSprünge 27, die ein Teil des Stiftträgers 21 sind, unter die Zungen 28 der Grundplatte 22 zu liegen kommen, so daß Stiftträger 21 und Steckerstifte 16 in ihrem elektrischen Eingriff gehalten werden.

Figur 4 ist eine Darstellung eines Steckerstiftes und einer Erdungsschiene unter Verwendung der Steckerverbindung gemäß der Erfindung. Dabei ist ein Teil einer Schaltungsplatte 30 dargestellt, auf der eine Anzahl von Steckerstiften 31 in einer Reihe angebracht sind. Die Erdungsschiene 32 ist mit vorgegebenem Abstand von der Reihe der Steckerstifte 31 angebracht. Diese Steckerverbindung dient als elektrischer Anschluß zur Verbindung der elektrischen Leiterelemente eines Kabels 33 mit den Steckerstiften 31 und der Erdungsschiene 32 auf der Schaltungskarte 30. Der Steckeraufbau ist so ausgestaltet, daß er trennbar auf einem Stift 31 und einer Erdungsschiene 32 angebracht werden kann und besteht aus einem geformten Kunststoffgehäuse 34 zur Aufnahme der Gabelbuchse 10 und einer gabelförmigen Buchse 35. Das untere Ende des Gehäuses 34 weist zur Aufnahme der Steckerstifte 31 einen rechteckigen Abschnitt 36 auf. Das Gehäuse 34 dient der Aufnahme eines federnden Gabelkontaktes 35, der mit dem Ende des O-Leiters eines elektrischen Kabels 33 verbunden ist, und einer Gabelbuchse 10, die mit der Signalader 37 des elektrischen Kabels 30 verbunden ist. Die inneren Seiten der Zinken 35a des Gabelkontaktes übergreifen die Erdungsschiene 32 und stellen mit ihr elektrischen Kontakt her. Ein Kontaktstift 31 tritt in die rechteckige Bohrung 36 in Nachbarschaft der Kontaktoberflächen 35 der Gabelbuchse 10 ein. Das Gehäuse kann mechanisch so gleitend be-

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wegt werden, daß der Kontaktstift mit den Kontaktoberflächen 15 der Gabelbuchse 10 eine elektrisch leitende Verbindung eingeht.

Andererseits ist der Steckeraufbau der Figur 4 so ausgestaltet, daß er trennbar oder lösbar mit einem Steckerstift 31 und einer Erdungsschiene 32 in der Weise verbunden werden kann, daß er in Längsrichtung und unmittelbar auf dem Stift 31 und die Erdungsschiene 32 aufgeschoben wird. Bei dieser Befestigungsart ergeben sich geringe Einschubkräfte auf die Gabelbuchse 10 und den Stift 31. Auf diese Weise kann man jedoch gewöhnlich nur zwei elektrische Anschlüsse gleichzeitig herstellen und die Einschubkräfte sind gering. Die Gabelbuchse 1O ist auch für diese Anwendung immer brauchbar.

Figur 5 zeigt die Anwendung für eine hochintegrierte Schaltung unter Verwendung der Gabelbuchsen gemäß der Erfindung. Eine hochintegrierte Schaltung besteht aus einem Gehäuse 40, das im Innern die eigentliche integrierte Schaltung enthält. Die elektrische Verbindung zur innenliegenden Schaltung wird über eine Anzahl von Leitungen oder Stiften 41 hergestellt, die seitlich am Gehäuse 40 herausragen. Diese Leitungen oder Stifte ragen nur ein kurzes Stück über das Gehäuse 40 hinaus und werden etwa um einen Winkel von 90 abgebogen, um Kontaktbereiche zu bilden. Diese Leitungen stellen dann zwei im wesentlichen parallele Reihen von Steckerstiften dar. Eine Buchsenplatte 42 mit zwei parallelen Reihen von öffnungen 43 zur Aufnahme der Gabelbuchsen 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf einer gedruckten Schaltungsplatte 44 befestigt. Jede der Gabelbuchsen 10 ist an der Buchsenplatte mit der Schaltung auf der gedruckten Schaltungskarte 44 verbunden. Eine Stiftführung 45 mit parallelen Reihen rechteckig geformter Öffnungen 46 liegt auf der Buchsenplatte 42 und dient zum Schutz der Gabelbuchsen 10. Offensichtlich kann das Modul 40 mit der gedruckten Schaltungskarte 44 dadurch verbunden werden, daß die Ausgangsleitungen 41 des Moduls in die entsprechenden Öffnungen 46 der Stiftführung 45 eingesetzt und dann das Modul gleitend so bewegt wird, daß ein elektrischer Eingriff der

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Steckerstifte 41 mit den Kontaktoberflächen 15 der Gabelbuchsen innerhalb der Platte 42 hergestellt wird.

Es soll darauf hingewiesen werden, wie in Figur 1 gezeigt, daß der Steckerstift 16, wenn er in seitlicher Richtung eingesetzt wird, vorzugsweise von der Seite gegenüber dem Joch 11 eingeführt wird. Falls erwünscht, kann aber auch der Steckerstift von der Jochseite aus eingeführt werden. Die Kontaktfedern 12, 13 weisen keine Beschränkung an dieser gegenüberliegenden Seite auf und haben daher mehr Freiheit, beim Einführen des Steckerstifes 16 nachzugeben. Beim Einschieben von der Jochseite her versucht das Joch die Bewegungsfreiheit der Kontaktfedern während des Einschiebens des Steckerstiftes zu beschränken. Daher wird die Einschubkraft für das Einschieben des Steckerstiftes auf der Seite gegenüber dem Joch geringer sein.

Es muß ferner darauf hingewiesen werden, daß die konvex gekrümmten Kontaktoberflächen 15 vorzugsweise zylindrisch oder tonnenförmig sind, wobei die Achsialrichtung der Zylinder senkrecht zur Länge der Stifte verläuft. Diese Kontaktoberflächen geben dann einen zuverlässigen elektrischen Kontakt, unabhängig davon, ob der Steckerstift als runder Stift, als flacher Stift oder als Kontaktmesser ausgestaltet ist.

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Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE

1. Steckkontaktverbindung mit zur Aufnahme von Kontaktstiften bestimmten Buchsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (10) als Gabelbuchse aus einem Joch (11) besteht, das zwei im wesentlichen komplementäre einander gegenüberliegende, nach oben gerichtete Kontaktfedern (12, 13) aufweist, die beide eine vorbestimmte, etwa gleichgroße Federkonstante (k) in Spreizrichtung der Kontaktfedern beim Einführen eines Kontaktstiftes (16) aufweisen, daß das Joch (11) eine einseitig eingespannte Befestigungslasche (14) aufweist, die eine vorbestimmte, wesentlich kleinere Federkonstante (k¹) in der gleichen Richtung aufweist und damit unabhängig von den Kontaktfedern (12, 13) in der gleichen Richtung nachzugeben in der Lage ist, falls Kontaktfedern und Kontaktstift nicht richtig gegenseitig ausgerichtet sind.

2. Steckkontaktverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite kleinere Federkonstante (k¹) etwa 1/6 der Federkonstante (k) der Kontaktfedern beträgt.

3. Steckkontaktverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungslasche (14) in einer Richtung senkrecht zu der der ausgewählten kleineren Federkonstante (k¹) in Richtung des Buchsensitzes (47) eine dritte Federkonstante (k") aufweist, die etwa 1/20 der Federkonstante jeder Kontaktfeder entspricht.

4. Steckkontaktverbindung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dafl die vorbestimnte Federkonstante (k) jeder Kontaktfeder in Bereich von 2,2 bis 43,3/0,025 mm liegt und daß die vorbestiirate zweite kleinere Federkonstante im Bereich von 3_;S bis 6,5 g/0,025 eh liegt.

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5. Steckkontaktverbindung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet/ daß die Federkonstante in Richtung des Buchsensitzes etwa 1,1 bis 1,9g/O,O25 mm beträgt.

6. Steckkontaktverbindung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Fehlausrichtung zwischen Buchse (10) und Kontaktstift (16) die stärker gespreizte Kontaktfeder auf den Kontaktstift eine größere Kontaktkraft ausübt und daß die andere Kontaktfeder auf den Kontaktstift praktisch die gleiche Kontaktkraft ausübt, wie wenn keine Fehlausrichtung vorhanden wäre.

7. Steckkontaktverbindung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontaktfedern (12, 13) ohne Fehlauerichtung des Kontaktstiftes (16) auf diesen praktisch gleiche Kontaktkräfte ausüben.

8. Steckkontaktverbindung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelbuchse (10) mit Joch (11) Befestigungslasche (14) und Kontaktfedern (12, 13) einstückig durch Ausstanzen hergestellt ist.

9. Steckkontaktverbindung nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfedern (12, 13) konvex gekrümmte Kontaktflächen (15) aufweisen, die mit dem Kontaktstift auch bei leichter Fehlausrichtung eine linienförmige Kontaktberührung herzustellen in der Lage sind.

10. Steckkontaktverbindung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelbuchse (10) aus einem im allgemeinen ü-förmigen Joch (11), einem Paar komplementärer von den Schenkeln des U-förmigen Joches nach oben sich erstreckenden Kontaktfederη (12, 13) und einer vom Mittelteil des ü-förmigen Joches sich nach unten erstreckenden Befestigungslasche (14) besteht, die an

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— 1 ο —

ihrem freien Ende in eine Schaltungskarte zum Anschluß an die elektrische Schaltung einsetzbar ist, daß die Kontaktfedern an ihren oberen Enden konvex geformte Kontaktflächen aufweisen und daß die Federkonstanten der Befestigungslasche (14) und des U-förmigen Joches (11) wesentlich kleiner sind als die Federkonstante der Kontaktfedern.

11. Steckkontaktverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (15) etwa tonnenförmig gewölbt und mindestens an der dem Mittelteil des Jochs gegenüberliegenden Seite abgeschrägt sind.

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