DE2713909A1 - CONTACT SPRING FOR INSTALLATION IN A SPRING HOUSING - Google Patents
CONTACT SPRING FOR INSTALLATION IN A SPRING HOUSINGInfo
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Description
Il 13909 Il 13909
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser ZeichenSIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark
Berlin und München VPA JJ p 2 0 2 4 SRBBerlin and Munich VPA JJ p 2 0 2 4 SRB
Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktvorrichtung mit in Federkammern angeordneten, einseitig eingespannten Kontaktschenkeln zur Herstellung eines lösbaren elektrischen Kontaktes unter Verwendung eines Kontaktstiftes, der eine Einsteckachse festlegt, für mehrpolige Steckverbinder oder dergleichen.The invention relates to an electrical contact device with contact legs which are arranged in spring chambers and clamped on one side for making a detachable electrical contact using a contact pin that defines an insertion axis, for multi-pin connectors or the like.
Bei Datenverarbeitungsanlagen werden zur Erleichterung der Fertigung und Wartung die Bauelemente zu einzeln steckbaren Baugruppen zusammengefaßt. Hauptsächlich kommen hierbei Leiterplatten aus Schichtpreßstoff mit geätzten oder gedruckten Leiterbahnen in Betracht. Diese Leiterbahnen werden untereinander entweder direkt über sogenannte Steckverbindungselemente verbunden oder aber, wenn eine höhere Übertragungsqualität gewünscht wird, über auf den Leiterplatten angeordneten Steckverbinder.In data processing systems, the components become individually pluggable assemblies to facilitate production and maintenance summarized. Mainly printed circuit boards are made of laminate with etched or printed conductor tracks into consideration. These conductor tracks are either connected directly to one another via so-called plug-in connection elements or, if a higher transmission quality is desired, via connectors arranged on the circuit boards.
Infolge der hohen Packungsdichte und der daraus resultierenden dichten Konzentration der Bauelemente sind auch die Kontaktabstände der Kontaktbuchsen in den Steckverbindern sehr gering. Um trotzdem eine einwandfreie Funktion der Kontaktschenkel zu ge-As a result of the high packing density and the resulting dense concentration of the components, the contact spacings are also the contact sockets in the connectors are very low. In order to still ensure that the contact legs function properly
!0 währleisten, müssen sie folgenden Bedingungen genügen:! 0, you must meet the following conditions:
Die Federöffnung darf nur geringfügig gegen die Einstecköffnung der Federkammer abweichen, da sonst die Feder beim Einführen des Kontaktstiftes gestaucht und damit zerstörtThe spring opening may only deviate slightly from the insertion opening of the spring chamber, otherwise the spring at Insertion of the contact pin compressed and thus destroyed
MM 1 FdI/ 29. 3. 1977 -2-MM 1 FdI / March 29, 1977 -2-
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77 P 2 0 2 4 BRD wird. Der Kontaktschenkel muß außerdem ein ausreichendes Spiel innerhalb der Federkammer haben, damit sich beim Einstecken oder Herausziehen des zugehörigen Kontaktstiftes die Kontaktschenkel und der Kontaktstift nicht verhaken oder irgendwo anstoßen. 77 P 2 0 2 4 BRD . The contact leg must also have sufficient play within the spring chamber so that the contact legs and the contact pin do not get caught or hit anywhere when the associated contact pin is inserted or removed.
Außerdem wird von einem Kontaktschenkel gefordert, daß die Federkraftschwankungen infolge der Toleranzen möglichst klein sind. Die Kontaktkraft der Feder darf einen Mindestwert nicht unterschreiten, da ansonsten keine sichere elektrische Verbindung mehr gewährleistet ist. Andererseits darf aber die Kontaktkraft nicht beliebig groß sein, weil ansonsten der Abrieb der Kontaktauflage, der z.B. aus Gold besteht, sich unzulässig verstärkt.In addition, it is required of a contact leg that the spring force fluctuations are as small as possible due to the tolerances. The contact force of the spring must not fall below a minimum value, otherwise a secure electrical connection is no longer guaranteed is. On the other hand, the contact force must not be arbitrarily large, because otherwise the abrasion of the contact surface, e.g. is made of gold, amplified inadmissibly.
Trotz der geringen Größe der einzelnen Kontaktbuchsen müssen die Kontaktbuchsen so ausgeführt sein, daß sie mit der Crimp-Technik koütaktiert werden können. Bei dieser Technik werden die Kontaktbuchsen maschinell durch Verpressen des Anschlußteiles der Kontaktbuchsen mit der anzuschließenden Leitung kontaktiert. Zusätzlich soll aber das Anschlußteil so ausgelegt sein, daß damit auch ein Anlöten möglich ist. Beim Anlöten aber wird die gesamte Anschlußbuchse relativ steif und das erforderliche Spiel der Anschlußbuchse im Federgehäuse wird eingeschränkt.Despite the small size of the individual contact sockets, the contact sockets must be designed so that they can be crimped can be cooperated. With this technique, the contact sockets mechanically contacted by pressing the connection part of the contact sockets with the line to be connected. Additionally but the connector should be designed so that soldering is also possible with it. When soldering, however, the entire connection socket relatively stiff and the required play of the connection socket in the spring housing is restricted.
Eine weitere Forderung an die Kontaktschenkel ist ihre jeweilige Anpassung hinsichtlich ihrer Kontaktkraft an die verschiedenen Kontaktoberflächen. Dazu ist es bekannt, für verschiedene Kontaktkräfte verschiedene Kontaktschenkel zu verwenden.Another requirement of the contact legs is their respective adaptation with regard to their contact force to the different ones Contact surfaces. For this purpose, it is known to use different contact legs for different contact forces.
Aus der amerikanischen Patentschrift 3 646 500 ist eine Kontaktfede mit einseitiger Einspannung in einer Federkammer eines mehrpoligen Steckverbinders und mit einer oder mehreren Kontaktstellen bekannt. Dabei ist die Kontaktfeder ohne eingesteckten Kontaktstift unter Vorspannung gegen eine feste und mit der Federkammer verbundenen Stütze angelegt, von der sie beim Einstecken des Kontaktstiftes ers kurz vor Beendigung des Einsteckvorganges abgehoben wird, wobei der zwischen dem Stützpunkt und mindestens einer Kontaktstelle liegende Teil der Kontaktfeder selbst federnd wirkt.From the American patent specification 3 646 500 a contact spring is shown known with one-sided clamping in a spring chamber of a multi-pole connector and with one or more contact points. The contact spring without an inserted contact pin is pretensioned against a fixed one and connected to the spring chamber Support created, from which it is lifted when inserting the contact pin ers shortly before the end of the insertion process, with the part of the contact spring lying between the support point and at least one contact point itself has a resilient effect.
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Eine derartige Kontaktfeder hat aber den Nachteil, daß sie relativ kompliziert aufgebaut ist und außerdem eine spezielle Ausgestaltung der Federkammer verlangt. Eine Anschlußtechnik entsprechend der Crimp-Technik ist für leicht auswechselbare Kontaktelemente nur schwer möglich.Such a contact spring has the disadvantage that it is relatively is complex and also requires a special design of the spring chamber. A connection technology accordingly the crimping technique is difficult for easily exchangeable contact elements.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Kontaktvorrichtung mit Kontaktschenkeln zu schaffen, die bei einer relativ geringen Steckkraft eine hohe -Kontaktkraft aufweist. Die Kontaktschenkel sollen so ausgestaltet sein, daß sie durch einfache Maßnahmen an verschiedenen Kontaktkräfte verschiedener Kontaktmaterialien angepaßt werden können.The object of the invention is to provide an electrical contact device with contact legs that are at a relatively low Insertion force has a high contact force. The contact legs should be designed in such a way that they can be applied to different contact forces of different contact materials by simple measures can be customized.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens ein Kontaktschenkel ein die Federblätter entsprechend der Stärke des zu verwendenden Kontaktstiftes spreizendes Distanzelement aufweist, wobei die Federblätter derart im Gehäuse angeordnet sind, daß sie sich bei entsprechender Auslenkung der Kontaktschenkel an der Gehäusewand abstützen und der zwischen dem Stützpunkt und der Kontaktstelle liegende Teil eines Federblattes als zusätzliches Federelement dient.This object is achieved according to the invention in that at least a contact leg has a spacer element that spreads the spring leaves according to the strength of the contact pin to be used, wherein the spring leaves are arranged in the housing that they are with a corresponding deflection of the contact legs on the Support the housing wall and the part of a spring leaf lying between the support point and the contact point as an additional one Spring element is used.
Dabei besteht bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Distanzelement aus einer die Kontaktfläche begrenzenden Ausformung der Federblätter.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the spacer element consists of one that delimits the contact surface Forming the spring leaves.
Durch einfache biegetechnische Maßnahmen kann die Kontaktfeder den verschiedenen Anforderungen an Kontakt und Einsteckkraft entsprechend den verwendeten Materialien angepaßt werden. Zu diesem Zwecke kann einmal durch stärkere Ausformung des Distanzelementes die Einsteckkraft vermindert werden, andererseits und unabhängig davon ist es aber möglich, durch Verformung der Federblätter eine hohe Kontaktkraft zu erzielen, indem man z. B. die Kontaktfeder an ihrem oberen Teil weiter ausformt, so daß diese bei eingestecktem Stift am Gehäuse anstößt. Dadurch verändert sich die Federcharakteristik des zwischen der Kontaktstelle und der Abstützstelle an der Ge-With simple bending measures, the contact spring can meet the various requirements for contact and insertion force adapted to the materials used. For this purpose, one can use a stronger shape of the spacer element the insertion force can be reduced, on the other hand and independently of it, however, it is possible by deforming the spring leaves a to achieve high contact force by z. B. the contact spring its upper part is formed further so that it abuts the housing when the pin is inserted. This changes the spring characteristics between the contact point and the support point on the
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häusewand liegenden Teil· des Federelementes und die Kontaktkraft erhöht sich.part of the spring element lying on the housing wall and the contact force increases.
Damit diese vorteilhaften Federcharakteristiken nicht in Abhängigkeit von der verwendeten Anschlußtechnik schwanken, ist bei einer weiteren Ausführungsfonn der Erfindung das Federsystem und der Anschlußbereich der Kontaktbuchse über ein elastisches Element entkoppelt.So that these advantageous spring characteristics are not dependent vary depending on the connection technology used, is the spring system in a further embodiment of the invention and the connection area of the contact socket is decoupled via an elastic element.
Durch die besondere Ausgestaltung der Kontaktbuchse kann die gesamte Kontaktbuchse aus einem Stanzteil ausgeformt werden.Due to the special design of the contact socket, the entire contact socket can be formed from a stamped part.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der elektrischenAn embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below, for example. Fig. 1 shows a schematic representation of the electrical
Kontaktvorrichtung in einem Steckverbinder und Fig. 2 ein Diagramm des Kräfteverlaufes an einem Federblatt in Abhängigkeit von der Auslenkung.Contact device in a connector and FIG. 2 shows a diagram of the force distribution on a spring leaf in FIG Dependence on the deflection.
Im Gehäuse 1 eines Steckverbinders für Flachbaugruppen sind Federkammern 2 zur Aufnahme von Kontaktbuchsen angeordnet. Diese Kontaktbuchse ist im Stanzverfahren aus einem Metallstück ausgearbeitet. Zwei einen Kontaktstift 15 aufnehmende Federblätter weisen in der Umgebung ihrer Kontaktflächen bogenförmige Aus-Spring chambers 2 for receiving contact sockets are arranged in the housing 1 of a connector for flat modules. These Contact socket is made from a piece of metal using a stamping process. Two spring leaves accommodating a contact pin 15 have arcuate shapes in the vicinity of their contact surfaces
'tLÖ formungen 4 auf. Diese bogenförmigen Ausformungen dienen dazu, die vorgespannten Federn entsprechend der Stärke des verwendeten Kontaktstiftes 15 zu öffnen, um damit zu einer möglichst geringen Steckkraft des Anschlußstiftes zu gelangen. 'tLÖ formations 4 on. These arcuate formations serve to open the pretensioned springs according to the strength of the contact pin 15 used, in order to achieve the lowest possible insertion force of the connection pin.
Sie sind am Rande der Kontaktfläche angeordnet und wirken glei chzeitig als Führung für den einzusteckenden Kontaktstift 15.They are arranged on the edge of the contact surface and act simultaneously as a guide for the contact pin to be inserted 15th
Die Federblätter 3 sind über ein elastisches Querelement 5 einseitig eingespannt. Das elastische Querelement 5 bildet zusammen mit dem hinteren Teil der Federblätter 3 eine U-förmige Feder, deren Schenkel 6 zusammengefedert werden können.The spring leaves 3 are on one side via an elastic transverse element 5 clamped. The elastic transverse element 5 forms together with the rear part of the spring leaves 3 a U-shaped Spring, the legs 6 of which can be compressed.
Damit ist es möglich, die Kontakt-This makes it possible to
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buchse in einfacher Welse im Steckverbinder bzw. dessen Federkammex^n 2 zu verrasten. Dies geschieht dadurch, daß beim Einschieben der Kontaktbuchse in die Federkammer 2 die Kontaktschenkel (3, 6) also die Federblätter 3 mit ihren Schenkeln 6 durch eine in der Federkammer 2 angebrachte Anschrägung 7 zusammengefedert werden. In Arbeitsstellung der Kontaktbuchse springen die Schenkel der Federblätter 3 wieder auf und verrasten hinter einer Rastkante 8. Der Einsteckbsreich der Kontaktbuchse in die Federkamraer wird durch eine das Quereleraent 5 aufnehmende weitere Rastkante 9 begrenzt.socket in simple catfish in the connector or its Federkammex ^ n 2 to lock into place. This is done by the fact that when the contact socket is pushed into the spring chamber 2, the contact legs (3, 6) the spring leaves 3 with their legs 6 by one in the spring chamber 2 attached bevel 7 are sprung together. In Working position of the contact socket, the legs of the spring leaves 3 jump back and lock behind a locking edge 8. The The socket is plugged into the spring chamber a further latching edge 9, which receives the cross member 5, is limited.
Ausgetauscht wird die Kontaktbuchse durch Einstecken eines messerförmigen Werkzeuges 14 in die Feuerkammer 2, Zwischen dem eigentlichen Anschlußbereich 10 der Kontaktbuchse und dem Kontaktbereich (3, 6) ist ein elastisches Element 11 angeordnet. Dieses elastische Element 11 besteht aus einem S-förmig gebogenen Verbindungsstück zwischen dem Quoreleraent 5 und dem Anschlußbereich 10 und hat die Aufgabe, den eigentlichen Anschlußbereicb (10) von dem Kontaktbereich (3, 6) mechanisch zu entkoppeln. Durch die Entkoppelung kann das Feders3rs tem der jeweiligen Stiftlage des Anschlußstiftes im Rahmen der Toleranzen in der Federkammer 2. folgen. Außerdem ist es mit einer derartigen Entkoppelung möglich, sowohl das Federsystem als auch die An3chlußzone unabhängig voneinander zu dimensionieren. Dies ist wichtig, wenn man, vie hier dargestellt, unter Verwendung flexibler Anschluß-The contact socket is exchanged by inserting a knife-shaped tool 14 into the fire chamber 2. An elastic element 11 is arranged between the actual connection area 10 of the contact socket and the contact area (3, 6). This elastic element 11 consists of an S-shaped connecting piece between the Quoreleraent 5 and the connection area 10 and has the task of mechanically decoupling the actual connection area (10) from the contact area (3, 6). As a result of the decoupling, the Feders3 r system can follow the respective pin position of the connecting pin within the tolerances in the spring chamber 2 . With such a decoupling it is also possible to dimension both the spring system and the connection zone independently of one another. This is important if, as shown here, one is using flexible connection
-.5 leitungen durch Einpressen dfr Leitung 12 in das Ansch.lu.8stück kontaktiert, andererseits aber diese Leitung 12 auch in das Anschlußstück 10 einlöten will. Oder aber ans Anschlußstück 10 selber direkt in einer Leiterplatte verlötet, -.5 lines contacted by pressing dfr line 12 into the Ansch.lu.8stück, but on the other hand this line 12 also wants to solder into the connector 10. Or soldered directly to the connector 10 itself in a circuit board,
Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm, bei der in Abhängigkeit von der Auslenkweite (Abszisse) eines Federblattes 3 die beim Einstecken wirkende Reaktionskraft (Ordinate) aufgetragen ist. Um die Steck-· kraft und damit den Verschleiß eines Steckverbinders gering zu halten, sind die Federblätter 3 im eingebauten Zustand! vorteilhaft knapp unter die Arbeitsöffnung vorgespannt (V). Dies geschieht,FIG. 2 shows a diagram in which the reaction force (ordinate) acting during insertion is plotted as a function of the deflection width (A bscissa) of a spring leaf 3. In order to keep the insertion force and thus the wear and tear of a connector low, the spring leaves 3 are installed! advantageously preloaded just below the working opening (V). This happens,
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wie bereits beschrieben, durch die bogenförmigen Ausformungen 4, die auch als Führungen der Kontaktflache der Federblätter 3 dienen.as already described, through the arched formations 4, which also serve as guides for the contact surface of the spring leaves 3.
Werden nun für verschiedene Ausfuhrungsvarianten unterschiedliche Kontaktoberflächen gefordert, z. B. Gold für kommerziellen Einsatz und Zinn für die Konsumelektronik,so ist es in Abhängigkeit von diesem Material notwendig, die Kontaktkraft zu verändern. So gilt bei Goldkontaktoberflächen eine Kontaktkraft 0,8 N als optimal, wohingegen bei Zinnoberflächen die Kontaktkraft größer als 2 N sein sollte.If different contact surfaces are now required for different design variants, z. B. Gold for commercial use and tin for consumer electronics, depending on this material, it is necessary to change the contact force. So applies with gold contact surfaces a contact force of 0.8 N is optimal, whereas with tin surfaces the contact force is greater than 2 N. should be.
Bei der beschriebenen Kontaktbuchse wird dies nun in einfacher Weise dadurch realisiert, daß bei der Verwendung von Goldkontaktoberflächen die Federblätter 3 nur so weit gespreizt werden, daß sie nicht zur Anlage an die Gehäusewand kommen. Es wird also mur der im Diagramm dargestellte Bereich zwischen dem Punkt V und dem Punkt A ausgenützt. Soll die Kontaktkraft nun erhöht werden, wenn z. B. Zinn als Oberflächenmaterial der Federblätter 3 verwendet wird, so kann man dies dadurch erreichen, daß man den oberen Rand 13 der Federblätter 3 stärker umbiegt, so daß dieser obere Rand 13 zur Anlage an die Federkammer kommt, wodurch sich der geknickte Kennlinienverlauf, der im Diagramm dargestellt ist, ergibt. Der zwischen dem Stützpunkt und der Kontaktstelle liegende Teil des Federblattes 3 wirkt nun zusätzlich als Federelement, so daß sich beim Ein- j stecken eines Anschlußstiftes schlagartig die Kontaktkraft bis zu dem gewünschten Wert B erhöht. Anstelle des stärkeren Ausbiegens der Federblätter 3 ist es aber auch möglich, einen stärkeren Anschlußstift zu verwenden.In the case of the contact socket described, this is now achieved in a simple manner in that, when gold contact surfaces are used, the spring leaves 3 are only spread so far that they do not come into contact with the housing wall. The area between point V and point A shown in the diagram is therefore used. If the contact force is now to be increased if, for. B. tin is used as the surface material of the spring leaves 3, this can be achieved by bending the upper edge 13 of the spring leaves 3 more so that this upper edge 13 comes to rest against the spring chamber, whereby the kinked characteristic curve, the is shown in the diagram, results. The located between the base and the contact point portion of the leaf spring 3 is now additionally acts as so that at the input j insert of a terminal pin, the contact force abruptly to the desired value B increases spring element. Instead of the more pronounced bending of the spring leaves 3, however, it is also possible to use a stronger connecting pin.
2 Figuren2 figures
5 Patentansprüche5 claims
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