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Kontaktelement für Steckverbindungen.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein stiftartiges Kontaktelement, welches
an seinen Längskanten mit einer durchkontaktierten Bohrung einer Leiterplatte verpressbar
ist und welches mit einer Anschlußzone für Schaltdrähte, zumindest einer Steckkontaktzone,
sowie mit zumindest einer Haltezone zum Verklemmen des Kontaktelementes in Aufnahmeöffnungen
eines Steckergehäuses versehen ist.
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Ein Kontaktelement, welches an seinen Längskanten mit einer durchkontaktierten
Bohrung einer Leiterplatte verpressbar ist, ist durch die DT-AS 1 466 257 bekannt
geworden.
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Durch die US-PS 3 660 726 (Fig. 5) ist es bekannt, dieses Kontaktierungsprinzip
bei Gestellrückwänden anzuwenden. Die Steckerstifte werden durch das Einpressen
in die Bohrungen nicht nur an der Rückwandplatte befestigt, sondern auch sicher
kontaktiert, so daß ein zusätzliches Verlöten entfallen kann. Dadurch wird der Verzug
der Leiterplatte durch die beim Tauchlöten entstehende Hitze vermieden. Außerdem
bleiben die Kontaktstifte frei von Lötzinn, was eine bessere Drahtwickelverbindung
(Wire-Wrap) mit den scharfen Kanten des Kontaktelementes ermöglicht.
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Durch die Unterlagen des DT-Gbm 7422 768 ist es ferner bekannt, die
Kontaktelemente zunächst in die Leiterplatte einzupressen
und danach
ein Steckergehäuse ohne besondere Befestigung über die eingepressten Kontakte zu
stecken. Das bedeutet, daß das Steckergehäuse nicht mehr die Kontaktelemente trägt,
sondern daß es durch die Kontaktelemente an der Rückwandplatte gehalten wird. Die
zwischen dem Kontaktelement und dem Steckergehäuse wirksame Haltekraft muß demzufolge
geringer sein, als die zwischen dem Kontaktelement und der Rückwandplatte, da sonst
beim Aufschieben des Steckergehäuses die Kontaktelemente aus der Rückwandplatte
herausgedrückt würden.
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Durch die DT-OS 1 765 800 ist es außerdem bekannt, auch auf der den
Baugruppen abgewandten Seite der Rückwandplatte Steckverbinder auf die freien Enden
der als Wickel stifte ausgebildeten Kontaktelemente aufzustecken. Es kommt jedoch
vor, daß die Kontaktelemente nicht immer auf beiden Seiten mit Steckverbindern,
z. B. Kabelsteckern belegt sind. So sind z. B. Gruppen von KOntaktelementen nur
auf der Wickelseite mit Verbindungssteckern belegt (Fig. 2). Es gibt jedoch auch
Fälle, bei denen teilweise auf eine Verdrahtung der Kontaktstifte untereinander
verzichtet werden. kann, bei denen also z. B. auf die Wickelstifte Kabelstecker
aufgesetzt sind, von denen aus Verbindungskabel zu anderen Schaltungseinheiten führen.
Ebenso gibt es Fälle, bei denen zumindest teilweise auf eine Rückwandplatte verzichtet'werden
kann. In solchen Fällen sind dann die Kontaktelemente lediglich in den Steckergehäusen
gehalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktelement zu schaffen,
welches sich universell für möglichst viele der vorgenannten Anwendungsfälle eignet.
Insbesondere soll das Kontaktelement von beiden Seiten der Rückwandplatte her in
diese einpressbar sein, um z. B. eine nachträgliche Reparatur an der eingebauten
Rückwand zu ermöglichen und Veränderungen an der Verdrahtung ohne Schwierigkeiten
durchführen zu können.
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Diese Aufgabe wird bei einem Kontakt element der eingangs ge-
nannten
Art dadurch gelöst, daß die Haltezone Querrippen aufweist, deren Außenkanten mit
Abstand innerhalb eines um die Längskanten des Kontaktelementes gelegten Hüllzylinders
liegen und über die zwischen den Längskanten angeordneten Seitenflächen des Kontaktelementes
hinausragen.
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Querrippen an Kontaktelementen sind bereits durch die DT-OS 2 523
448 bekannt geworden. Sie sollen dem Kontaktelement einen möglichst festen Sitz
in dem Steckergehäuse verleihen, um die Steckerkräfte aufnehmen zu können. Die Querrippen
erstrecken sich über die gesamte Breite der jeweiligen Seitenfläche des Kontaktelementes.
Das bedeutet, daß die Querrippen über die Längskanten des Kontaktelementes hinausragen.
Dadurch ist es nicht möglich, das Kontaktelement mit seiner Haltezone durch die
Leiterplattenbohrung hindurchzustecken, ohne daß diese erweitert würde, so daß das
Kontaktelement in der Leiterplatte nicht sicher befestigt und kontaktiert werden
könnte.
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Nach der Erfindung liegen die Außenkanten der Querrippen innerhalb
eines um die Längskanten des Kontaktelementes gelegten Hüllzylinders. Sie ragen
also nicht über die Längskanten hinaus. Dadurch ist es möglich, ein Kontaktelement
mit seiner Haltezone durch eine Leiterplattenbohrung hindurchzustecken, ohne diese
zu beschädigen. Daher kann das Kontaktelement mit seinen Längskanten sicher in die
Bohrung eingepresst werden. Die Aufnahmeöffnung im Steckergehäuse kann in ihrer
klemmenden Breite so bemessen werden, daß sich die höchsten Stellen der Querrippen
geringfügig in die Innenwand der Öffnung eindrücken. Durch die Ausstattung der Haltezone
mit Querrippen wird die Berührungsflche mit der Innenwand des Steckergehäuses relativ
klein. Daher kann eine hohe Haltekraft erreicht werden, ohne daß es zu Spannungsrissen
im Steckergehäuse kommt. Die Haltekraft kann aber auch wegen der Spitzenwirkung
der Querrippen in definierter Weise weitgehend variiert werden, indem man z. B.
die klemmende Weite
der Aufnahmeöffnung verändert. Daher eignen
sich die Querrippen in besonderer Weise für die eingangs geforderte universelle
Verwendbarkeit des Kontaktelementes.
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Besonders vorteilhaft ist es, daß auch eine geringe Haltekraft infolge
der Spitzenwirkung der Querrippen innerhalb enger Toleranzgrenzen gehalten werden
kann. Dies ist wichtig, wenn z.B.
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das Steckergehäuse nachträglich über die bereits in die Leiterplatte
eingepreßten Kontaktstifte geschoben wird. Bei einer großflächigen Berührung zwischen
dem Kontaktelement und dem Steckergehäuse würde sich die Klemmkraft bereits bei
einer geringen Veränderung der klemmenden Weite stark verändern. Bei einem Steckergehäuse
handelt es sich üblicherweise um ein Spritzgußteil aus Kunststoff, an dessen Maßhaltigkeit
keine zu hohen Anforderungen gestellt werden können.
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Da das Kontaktelement nicht mehr mit der Leiterplatte verlötet wird,
müssen die Öffnungen in dem Steckergehäuse nicht mehr kolophoniumdicht verschlossen
werden. Dadurch ist es möglich, die Länge der Querrippen innerhalb des Hüllzylinders
im weiten Umfange zu verändern. Auf diese Weise läßt sich die Haltekraft noch feiner
auf einen bestimmten Wert einstellen. Wie bereits erwähnt, kann es vorkommen, daß
an der Gestellrückwand Gruppen von gontaktelementen nicht in der Rückwandplatte
befestigt werden. In diesem Falle müssen die Steckkräfte über die Querrippen von
dem Steckergehäuse aufgenommen werden. Bei einer entsprechend eng bemessenen Aufnahme
öffnung im Steckergehäuse kann auch bei einer begrenzten Länge der Querrippen die
erforderliche Haltekraft erreicht werden.
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Es kann aber auch vorkommen, daß Xontaktelemente nicht mit Steckern
verbunden werden. Dann ist es von Vorteil, wenn man auch die Haltezone des Kontaktelementes
für Drahtwickelverbindungen ausnutzen kann. Bei diesen Verbindungen sind die Schaltdrahtenden
spiralringförmig um die Längskanten des Kontaktelementes gelegt und an diesen Stellen
kontaktiert. Da die Querrippen innerhalb des Hüllzylinders um die Längskanten liegen,
ist es möglich, auch in diesem Bereich Drahtwickelverbindungen anzuordnen, ohne
daß deren
Güte beeinträchtigt wird. Dabei ist zu beachten, daß der
gewickelte Draht nicht straff an den Querrippen anliegt, damit die Kontaktierung
mit den Längskanten nicht gefährdet wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Außenkanten der Querrippen
bogenförmig konvex geformt. Besonders günstig ist es, wenn die Außenkanten konzentrisch
zum Hüllzylinder verlaufen. Sie weisen dann zu diesem einen gleichmäßigen Sicherheitsabstand
auf. Außerdem läßt sich die Haltekraft des Kontaktelementes in dem Steckergehäuse
durch Veränderung der klemmenden Weite der Aufnahme öffnung in einem großen Bereich
genau dosiert variieren, da sich dann nicht nur die Eindrücktiefe, sondern auch
die berührende Länge der Querrippen verändert.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind an dem Kontaktelement
zwei Haltezonen mit Querrippen vorgesehen, die an zwei in Längsrichtung getrennt
hintereinanderliegenden Abschnitten des Kontaktelementes angeordnet sind. Dadurch
ist es möglich, die Halte zonen auf beiden Seiten der Leiterplatte anzuordnen und
dementsprechend zwei Steckergehäuse sicher an den Kontaktelementen zu befestigen.
Demzufolge können beide Endabschnitte des Kontaktelementes als Steckkontaktzonen
vorgesehen und ausgebildet sein. Wenn z.B. ein Drahtwickel zwischen dem Steckergehäuse
und der Rückwandplatte vorgesehen ist, so muß das Steckergehäuse leicht entfernbar
sein, um eine spätere Änderung durchführen zu können.
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Fur den Steckvorgang ist es von Vorteil, wenn die Steckkontaktzonen
der Kontaktelemente genau positioniert sind. Dies wird dadurch erreicht, daß das
Kontaktelement zwischen der Haltezone und der jeweiligen Steckkontaktzone einen
Führungsabschnitt aufweist, in welchem es eng an der Aufnahmeöffnung des Steckergehäuses
anliegt. Aus diesem Grunde ist es auch wünschenswert, dem Kontaktelement in diesem
Abschnitt eine möglichst hohe Biegesteifigkeit zu verleihen. Daher kann das Kontaktelement
im Führungsabschnitt einen gegenüber der Haltezone vergrößerten Querschnitt aufweisen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Führung-
abschnitt
abgeschrägte Seitenflächen auf, und liegt innerhalb des genannten Hüllzylinders.
Durch die trapezförmige Abschrägung von Seitenflächen kann der Querschnitt des Ruhrungsabschnittes
einem Polygon angenähert werden, welches trotz seines vergrößerten Flächeninhaltes
leichter innerhalb des Hüllzylinders unterzubringen ist. Dadurch ist es möglich,
das Kontaktelement von beiden Seiten durch die Leiterplatte hindurchzustecken. Wird
beispielsweise ein Kontaktelement beschädigt, so kann es selbst dann von der leicht
zugänglichen Verdrahtungsseite her ersetzt werden, wenn der verstärkte Führungsabschnitt
auf der Baugruppen seite liegt. Die Abschrägung ermöglicht es außerdem, das Kontaktelement
von dieser Seite her trotz der Verdickung zu bewickeln, ohne eine andere Wickelspindel
mit einer größeren Freimachung für das Kontaktelement zu benötigen.
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Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die Abschrägungen
ebenso wie die Querrippen geprägt. Ordnet man die Querrippen bzw. Abschrägungen
jeweils an zwei diametral gegenüberliegenden Seiten des Kontaktelementes an, so
können sie auf beiden Seiten gleichzeitig geprägt werden, wobei sich eine gleich
mäßige Druckverteilung am Kontaktelement ergibt, so daß das Kontaktelement unverbogen
bleibt. Die Querrippen können auch allseitig ausgebildet sein.
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mach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Prägerichtung
der Abschrägungen und der Querrippen gleich, so daß alle Abschrägungen und Querrippen
gleichzeitig geprägt werden können.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 und Fig. 2 Seitenansichten
eines Kontaktelementes mit zwei getrennten Haltezonen, die mit Querrippen versehen
sind, Fig. 3 einen Querschnitt durch das Kontaktelement in vergrößerter Darstellung
entlang der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 4 eine vergrößerte Frontansicht des Eontaktelementes
aus der Richtung des Pfeiles IV in Fig.1,
Fig. 5 bis 8 verschiedene
Montagebeispiele für den Einbau des Kontaktelementes nach den vorhergehenden Figuren
in eine Gestellrückwand.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen ein stiftartiges Kontaktelement 1, welches
mit einer Steckkontaktzone 2, zwei getrennte Haltezonen 3, einem Führungsabschnitt
4, Längskanten 5, sowie mit einer Anschlußzone6Sür Schaltdrähte versehen ist. Die
Haltezonen 3 sind mit Querrippen 7 versehen.Der Führungsabschnitt 4 liegt zwischen
der Steckkontaktzone 2 und der benachbarten Haltezone 3. Die Längskanten 5 erstrecken
sich zwischen der Anschlußzone 6 und der Führungszone 4. Die Haltezonen 3 sind der
Führungszone 4 bzw. der Anschlußzone 6 unmittelbar benachbart. Der Führungsabschnitt
4 ist in seinem Querschnitt gegenüber der Haltezone 3 verbreitert. Er weist einander
diametral gegenüberliegende Abschrägungen 8 auf. Die Querrippen 7 sind ebenfalls
an diametral gegenüberliegenden Seiten des Kontaktelementes 1 angeordnet. Die Abschrägungen
8 und die Querrippen 7 sind geprägt, wobei die Prägerichtunggleich ist. Dadurch
können alle Prägungen gleichzeitig durchgeführt werden.
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Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch das Kontaktelement 1 mit Blick
auf eine der Haltezonen 3. Um die Längskanten 5 des Kontaktelementes 1 ist ein gedachter
Hüllzylinder gelegt, der durch die Linie 9 gekennzeichnet ist. Deutlich erkennbar
ist die Form der Querrippen 7, deren Außenkanten 10 mit Abstand innerhalb des Hüllzylinders
liegen. Das Kontaktelement 1 kann mit seinen Längskanten 5 in die Bohrung einer
Leiterplatte eingepreßt werden, wobei sich die Längskanten 5 geringfügig in die
durch die strichpunktierte Linie 11 angedeutete Innenwand der Bohrung eindrücken.
Der Durchmesser der Bohrung ist nur um ein geringes kleiner als der des Hüllzylinders.
Dadurch ist es möglich, den Kontaktstift 1 mit seiner Haltezone 3 durch die Bohrung
der Leiterplatte hindurch zu schieben, ohne daß die Querrippen 7 die Bohrung mit
ihrer Außenkante 10 beschädigen. Die Außenkanten 10 der Klemmrippen 7 sind bogenförmig
konvex geformt und verlaufen konzentrisch zum Hüllz ylinder. Sie sind durch Materialverdrän-
gung
aus der Oberfläche des Kontaktelementes 1 in der Form eines Kreisabschnittes herausgequetscht.
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Fig. 4 läßt die Querschnittsform der Steckkontaktzone 2 und des Führungsabschnittes
4 besonders gut erkennen. Durch die seitlichen Abschrägungen 8 ist der Querschnitt
des Führungsabschnittes 3 einem Polygon angenähert und dadurch an den HUllzylinder
angepaßt, der durch die Linie 9 angedeutet ist. Dadurch ist es möglich, das Kontaktelement
auch von dieser Seite her zu bewickeln.
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Die Figuren 5 und 8 zeigen für das Kontaktelement 1 verschiedene Anwendungsfälle,
die innerhalb einer oder auch bei verschiedenen Rückwänden für steckbare Baugruppen
vorkommen können.
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In Fig. 5 ist dargestellt, wie das Kontaktelement 1 im Normalfall
in eine Gestellrückwand eingebaut ist. Die Steckkontaktzone 2 des Kontaktelementes
1 befindet sich auf der Baugruppenseite der Rückwand. Die Rückwand ist mit einer
mehrlagigen Leiterplatte 12 versehen, in deren metallisierte Bohrung das Kontaktelement
1 an seinen Längskanten 5 eingepreßt ist. Die Haltezonen 3 des Kontaktelementes
1 befinden sich auf beiden Seiten der Leiterplatte 12. Auf der Baugruppenseite ist
an die Leiterplatte 12 ein Steckergehäuse 13 angesetzt. Das Kontaktelement 1 ist
durch eine Aufnahmeöffnung 14 des Steckergehäuses hindurchgesteckt. Die Querrippen
7 der Haltezone 3 verklemmen das Kontaktelement 1 in der Aufnahmeöffnung 14, so
daß das Steckergehäuse 13 an dem Kontaktelement gehalten ist. Das Kontaktelement
1 liegt mit seinem verbreiterten Führungsabschnitt 4 eng in der Aufnahmeöffnung
14 an, so daß die aus dem Steckergehäuse 13 herausragende Steckkontaktzone 2 genau
positioniert ist.
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Auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 12 ist die Anschlußzone
6 mit den Enden von angeschlossenen Schaltdrähten 15 umwickelt. Diese Schaltdrähte
15 dienen dazu, auf die Steckkontaktzonen 2 der Kontaktstifte 1 aufgesteckte Baugruppen
untereinander elektrisch zu verbinden.
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Nach Fig. 6 befindet sich die Steckkontaktzone 2 des Kontaktelementes
1 auf der den Baugruppen abgewandten Seite der Leiterplatte 12. Ein anderes Steckergehäuse
16 ist mit Abstand zur
Leiterplatte 12 auf den Kontaktstift 1 aufgeschoben.
Es ist ebenso wie das Steckergehäuse 13 durch die Querrippen 7 am Kontaktelement
1 gehalten. Auf die Steckkontaktzone 2 kann beispielsweise ein Steckerkabel aufgesteckt
werden, welches zu einer anderen Rückwand führt. In dem Zwischenraum zwischen der
Leiterplatte 12 und dem Steckergehäuse 16 ist ein Schaltdraht 15 angeschlossen,
der zu einem anderen Kontaktelement 1 der Rückwand führt. Auf der Baugruppenseite
der Leiterplatte 12 ist ebenfalls ein Schaltdraht 15 im Bereich der Anschlußzone
6 des Kontaktelementes 1 angeschlossen.
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Fig. 7 zeigt eine Rückwand oder einen Teil der Rückwand ohne eine
Leiterplatte. Hier ist das Kontaktelement 1 nur noch durch Schaltdrähte 15 mit anderen
Baugruppen verbunden. Das Steckergehäuse 13 ist wie in Fig. 5 auf der Baugruppenseite
des Kontaktelementes 1 angeordnet. Da hier Jedoch das Kontaktelement 1 nicht an
der Leiterplatte befestigt ist, wird es ausschließlich von dem Steckergehäuse 13
getragen, welches an anderen Teilen der Rückwand befestigt ist. Um den freiragenden
Teil des Kontaktelementes 1 verdrahtungsseitig besser ausnutzen zu können, ist hier
auch die zweite Haltezone 3 des Kontaktelementes 1 mit einem Drahtende umwickelt.
Dies geschieht aufgrund der besonderen Form der Querrippen 7 ohne Beeinträchtigung
des Wickelvorganges und der Anschlußqualität. Auch hier liegen die Außenkanten 10
(Fig. 3) der Querrippen 7 innerhalb der Innenseite des Drahtwickels.
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Das Erfordernis der zweiten Haltezone 3 wird anhand der Fig. 8 deutlich.
Das Kontaktelement 1 wird hier ebenfalls nicht von einer Leiterplatte erreicht.
Auf beiden Seiten des Kontaktelementes 1 sind Steckergehäuse 16 und 17 bis über
die Haltezonen 3 aufgeschoben. Im dazwischenliegenden Abschnitt ist ein Schaltdraht
15 angeschlossen. Der aus dem Steckergehäuse 17 herausragende Teil der Anschlußzone
6 dient hier dem Steckanschluß einer Baugruppe oder z.B eines Prüfadapters. Die
eigentliche Steckkontaktzone 2 befindet sich wie nach Fig. 6 auf der den Baugruppen
abgewandten Seite. Aufgrund der speziellen Form der Querrippen 7 kann die Abschlußzone
3 ohne Schwierigkeiten
durch eine Bohrung einer Leiterplatte hindurchgesteckt
werden, wie dies in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist.
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14 Patentansprüche 8 Figuren