DE2722327C3 - Kontaktanordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktstiftanordnung zur entfernbaren Einführung in eine Kontakthülse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Die Ausbildung von Steckern, bei denen ein Stift in eine Hülse gesteckt wird, in sehr kleinen Größen, wie sie z. B. in Vielfachstiftsteckern für Computerschaltungen, biomedizinische Komponenten und die Raumfahrttechnologie verwendet werden, wobei die Drahtstärke klein sein kann und die Zentren der Kontakte 1,27 mm voneinander entfernt sein können, bringt erhebliche Schwierigkeiten mit sich, insbesondere im Hinblick auf die Schaffung einer ausreichenden Festigkeit, so daß die Stecker wiederholt getrennt und verbunden werden können, wobei eine gute elektrische Verbindung aufrechterhalten wird und Schwingungen und andere bei bestimmten Anwendungen auftretende Kräfte keine Störungen verursachen. Es wird angemerkt, daß das in solch kleinen Steckern verwendete Material durch Kräfte biegbar sein muß, welche relativ klein sind und denen begegnet werden kann, wenn eine falsche Handhabung auftritt Auf dem vorliegenden Gebiet ist es in der Praxis üblich, die Biegsamkeit, welche für die Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Kontaktes erforderlich ist, im Stiftbauteil vorzusehen und das Stiftbauteil in einer relativ eng sitzenden Isoliertasche aufzunehmen, während das Hülsenbauteil eine ausrei chende Steifheit aufweist um selbsttragend ·ιλ sein und unerwünschter Deformation zu widerstehen. Ein Steckerstift, der zur Zeit bei den oben erwähnten kleinen Größen benutzt wird und sehr zufriedenstellende Ergebnisse liefert, ist der sogenannte »Drehstift«, der aus expandiertem, gelitztem Leitermaterial gebildet wird. Die Kosten dieser Konstruktion sind jedoch relativ groß, so daß in einigen Anwendungsgebieten, in welchen die Kosten der Stifte einer solchen Konstruktion nicht gerechtfertigt sind, ein großes Bedürfnis für einen Kontaktstift besteht der eine vergleichbare Leistungsfähigkeit aufweist jedoch mit erheblich niedrigeren Kosten hergestellt werden kann.

Bei einer bekannten Kontaktstiftanordnung der eingangs genannten Art (US-PS 39 24 291) wird der Kontaktdruck an den Berührungsbereichen zwischen dem Kentaktstift und der Hülse lediglich durch die Rückstellkräfte erzeugt die sich aus dem Zusammendrücken des Trägerarms und des Rückführarms beim Einführen der Kontaktstiftanordnung in die Kontakt hülse ergeben. Ein solcher Kontaktdruck ist für viele Anwendungsbereiche, bei denen insbesondere erhebliche Schwingungs- und Beschleunigungskräfte auftreten, für eine sichere Funktion der elektrischen Verbindung nicht ausreichend. Darüber hinaus können sich die

3s bekannten Kontaktstifte, insbesondere aufgrund des freiliegenden Endes des Rückführarms, beim Transport oder ihrer Handhabung leicht miteinander verhaken. Die Trennung solcher miteinander verhakter Kontaktstifte ist zeitaufwendig und kostspielig und kann leicht zur Beschädigung der KontaktstiCte führen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Unzulänglichkeiten der bekannten Kontaktstiftanordnungen zu beseitigen und eine kostengünstig herstellbare und äußerst zuverlässige Kontaktstiftan- Ordnung der in Frage stehenden An zu schaffen, welche einen größeren Kontaktdruck an den Berührungsbereichen zwischen der Kontaktstiftanordnung und der Kontakthülse erzeugt und ein Verhaken der Kontaktstifte weitgehend ausschließt

so Diese Aufgab« wird bei einer Kontaktstiftanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnende» Teil des Anspruchs I genannten Merkmale gelöst Die erfindungsgemäßen Widerlagerteile, die entweder beim Einführen der Kontaktstiftanordnung in die Kontakthülse in Druckeingriff kommen oder deren Eingriff beim Einfahren verstärkt wird, erhöhen den Kontaktdruck und damit die Wirksamkeit der elektrischen Verbindung zwischen der Kontaktstiftanordnung und der Kontakt hülse in erheblichem Umfang. Durch diesen erhöhten Kontaktdruck mit Hilfe der erfindungsgemäßen Wideriagerteile werden auch jegliche Schwingungen des Rückfuhrarms, welche bei Schwingungsbelastungen der Gesamtanordnung auftreten und die elektrische Verbin dung gefährden könnten, vermieden. Durch die abgerundete Ausbildung des freien Endes des Rückführarms ist eine relative Verschiebung zwischen den Widerlagerteilen möglich, wodurch insbesondere ein

störungsfreies Einführen und Entfernen der Kontaktstiftanordnung in und aus der Kontakthülse möglich ist Durch die Abschirmung des freien Endes des Rückführarms mit Hilfe eines Teils des Körperteils wird ein Verhaken der Kontaktstifte, z. B, beim Transport oder bei einer anderen Handhabung, ausgeschlossen.

Aus dem DE-GM 17 88 081 ist es an sich bekannt, bei Kontaktsttften Widerlagerteile vorzusehen, die beim Einführen des Stiftes in sine Hülse in Eingriff kommen und hierdurch den Kontaktdruck erhöhen. Die bekannten Widerlagerteile sind als Ansätze an den beiden Armen des Kontaktstiftes ausgebildet, wobei der Eingriff zwischen den äußerst schmalen Kanten dieser Ansätze beim Zusammendrücken der Arme äußerst störanfällig ist, so daß der Kontaktdruck bei dieser bekannten Anordnung durch die Ausbildung der Widerlagerteile nicht mit der erforderlichen Sicherheit gesteigert werden kann. Dies ist insbesondere bei dem bevorzugten Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung, nämlich der Mikroelektronik, äußerst kritisch.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht, teilweise in Qusrschnittsansieht mit weggebrochenen Teilen, die eine Kontaktanordnung gemäß der Erfindung mit getrennten Teilen

F i g. 2 eine ähnliche Ansicht mit in Eingriff befindlichen Teilen,

Fig.3 eine Endansicht längs der Linie HI-III der F i g. 1 in Richtung der Pfeile,

Fig.4 eine Endansicht längs der Linie IV-IV der F i g. 1 in Richtung der Pfeile,

10

15

20

30 verwendet werden können. Alternativ hierzu kann eine einstückige Vorrichtung mit Anschlußdrähten, die aus dem gleichen Metallblech gebildet werden, benutzt werden

Ein Kontaktstiftteil 20, der sich in den Fig. 1 und 2 nach links erstreckt, weist ein enges, freiträgerartiges, verdoppeltes Band auf, das aus einem Trägerarm 22 besteht, der einstückig mit einem Rückführarm 24 ausgebildet ist, der durch Rückfaltung des Trägerarmes an dessen äußerem Ende in sich selbst gebildet wird. Das freie Ende des Rückführarmes 24 erstreckt sich weit genug nach hinten, um teilweise den Boden des Hauptkörpers 15 zu überlagern. Der Hauptkörper bildet einen relativ starren kombinierten Träger- und VerbindungsteiL Wie aus den Schnittansichten in den Fig.5, 6 und 7 hervorgeht, sind die Arme 22, 24 in Längsrichtung zu einem gebogenen Querschnitt kanneliert von ihren äußeren Enden bis zu Positionen relativ nahe an dem kombinierten Träger - und Verbindungsteil 15. Die konkaven Teile der Arme sind einander zugekehrt. Vorzugsweise erfolgt die Kanneliening der Arme derartig, daß der Sti^r* in eine normale Drehstifthülse paßt

Der zurückgebogene Teil 25 am äußeren hnde des Stiftteils 20 ist um einen Radius gekrümmt, so daß dieser Teil 25, der die Nase des Steckers biklet, eine modifizierte, teils kugelförmige Form aufweist Die Arme 22,24 sind außerdem in ihren mittleren Bereichen voneinander weg gebogen, so daß der hierdurch bestimmte maximale Durchmesser den Innendurchmesser der Hülse 30 in ausreichendem Maße überschreitet, so daß ein gewünschter Kontaktdruck erzeugt wird, wenn der Stift eingeführt wird, wie in F i g. 2 gezeigt ist

Das freie Ende des Rückführarmes 24 ist mit einem F i g. 5 bis 10 einschließlich flache Querschnittsansich- 35 Paar von einstückigen, nach unten gerichteten Ansätzen

ten jeweils längs der mit römischen Ziffern gekenn- 34, 35 versehen, die ein hin und her bewegbares und

zeichneten Linien in Fig. 1, verschiebbares Widerlager 33 festlegen. Das Widerla-

Fi g. 11 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht ger 33 ragt in einen Zwischenabschnitt 40 des Steckers

- - · ■ .~«--- hinein. Der Abschnitt 40 bildet eine relativ starre

eines Kontaktstiftes einer abgeänderten Ausführungs form, «o

Fig. 12 und 13 Endansichten längs der Linien XII und XIII in Richtung der Pfeile in F i g. 11,

Fi g. 14 einen Querschnitt im wesentlichen längs der Linie XIV-XIV der F i g. 4 in Richtung del Pfeile,

F i g. 15 eine teilweise weggebrochene Draufsicht und

Fig. 16 eine teilweise weggebrochene Querschnittsseitenansicht der Stift- und Hülsenteile der abgeänderten Ausführungsform, die eingebaut und in Eingriff miteinander stehen.

Der in der Zeichnung dargestellte Stifutecker besteht so aus einem einzigen Stück eines geeigneten, elastischen Metallblechs, wie z. B. einer Kupfer-Nickel-Zink-Legie· rung. Solche Materialien sind allgemein bekannt Der zur Verbindung mit dem elektrischen Leiter vorgesehene Teil ist in Fig. 1 und 2 rechts dargestellt und weist ss einen umbiegbaren, ein Röhr festlegenden Drahtklemmenabschnitt 14 auf mit OhrbOgeln 16,18, die Teil eines relativ starren Hauptkörpers 15 sind. Im gezeigten Ausgangszustand vor Befestigung des Leiters weist der Abschnitt 14 einen im allgemeinen Unförmigen Querschnitt auf, wobei die Seitenbügel oder Schenkelabschnitte 16; 18 nach innen aufeinander zu und dann nach unten zum Krümmungsteil 19 auf den Draht gefaltet werden können, um fest mit diesem in Eingriff zu kommen und eine elektrische Verbindung zu vervollständigen. Solche Drahtverbindungseinrichtungen sind allgemein bekannt. Es wird angemerkt, daß auch andere Arten von Drahiklemmenteilen, z. B. Lötverbindungen,

60

65 eine

Verlängerung des Drahtklemmenteils 14 "ind liegt zwischen dem Klemmenteil 14 und dem Stiftteil 20. Der Zwischenabschnitt 40 hat Wände 41,42, die zu einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt gebogen sind und welche angenähert eine Halbkugel festlegen, die an dem Ende offen ist, das dem Stiftte·! 20 zugekehrt ist

Wie aus den F i g. 8 und 9 hervorgeht, vergrößert sich der Krümmungsradius des gebogenen Querschnitts des Trägerarmes 22 im Bereich 27 allmählich in Richtung zur Position 37, an welcher der Trägerann mit der Bodenwand des Hauptkörpers verbunden ist An dieser Position verläuft der Trägerarm in Querrichtung nahezu geradlinig, wie aus Fig.9 hervorgeht Hierdurch wird ein gezielter Grad an Steifheit, um den Stift, während seiner Einführung zu tragen, und an Biegsamkeit um e^.e Ausrichtung während der Einführung zu unterstützen, geschaffen.

Die Elastizitfc des Stiftteils 20 ist derartig, daß der Arm 24 im Abstand vom Arm 22 angeordnet ist, wenn er nicht mit dem Hülsenkontaktelement in Eingriff steht, wie in F i g. 1 gezeigt ist Zur gleichen Zeit besteht kein Eingriff zwischen dem Widerlagerteil 33 und dem Boden des Zwischenabschnitts 40. Wenn jedoch die Arme durch Einführung in die Hülse 30 zusammengedrückt werden, wird der Widerlageneil 33 gegen einen Widerlagerbereich 38 auf der Bodenwand bewegt bevor das Zusammendrücken der Arme beendet ist Ein solcher Eingriff zwischen den Widerlagerteilen 33—38 widersetzt sich den auf die Arme ausgeübten Kompres-

sionskraften, wodurch der Kontaktdruck und die Wirksamkeit der elektrischen Verbindung erhöht wird. Ein solcher Eingriff gleicht auch jegliche Schwingungstendenz des Armes 24 aus für den Fall, in welchem die Anordnung starken Hochfrequenzschwingungen ausgesetzt ist.

Es wird angemerkt, daß die Ansätze 34, 35 abgerundet sind, wie in der Seitenansicht dargestellt ist, so daß sie sich auf dem Boden des Kammerteils 44 während des Zusammendrückens und Entlastens der Arme hin und her bewegen und verschieben können.

Die übergefalteten oberen rückwärtigen Teile der Wände 41,42 des Zwischenabschnitts 40, die nahe dem Drahtklemmenabschnitt 14 angeordnet sind, erstrecken sich nach unten, wie an der Stelle 43 angedeutet ist, zu einer Position nahe dem Boden- oder Krümmungswandteil, um den Kammerteil 44 innerhalb des Abschnittes 40 im wesentlichen von dem Drahtaufnahmehereich /wischen den Schenkeln 16. 18 des Abschnitts 14 zu isolieren. Die Seitenwände des Abschnitts 40 umgeben den Widerlagerteil 33 und das freie Ende des Armes 24, so daß, wenn eine Mehrzahl von Kontaktelementen in einem Behälter angeordnet, mehrfach plattiert oder anders in einer zufälligen Anordnung gruppiert werden, sich die Klemmen nicht miteinander verhaken können. Während der Befestigung des Drahtes im Körper 15 verhindern die Wandteile 43 das unabsichtliche Vordringen des Drahtes in den WiJerlagerteil 33, wodurch dessen freie Bewegung gestört werden könnte. Die Spalte 45 ist hinreichend klein, um die gewünschte Isolierung zu erzielen. Wenn der Kontakt in einem geeigneten Gehäuse (nicht gezeigt) eingebaut wird, stützen sich die Kontakthohlraumwände auf den Wandteilen 41 und 42, wird der Spalt 45 reduziert und der Widerlagerteil 33 weiter von dem Klemmenabschnitt 14 isoliert. Epoxydkunstharz, das häufig als Mittel zur Befestigung des Kontaktes im Gehäuse verwendet wird, wird an der Stelle 43 blockiert. Die auf die Wandteile 41 und 42 ausgeübten Kräfte bei Einführung der Einheit in das Gehäuse sorgen jedoch für eine ausreichende Kontaktbeibehaltung bei der normalen Handhabung während der Herstellungsvorgänge, um die NotwendigKeit r'ur spezielle Halter, z. B. sogenannte »Punkt-Epoxy« oder »Umbiegen zum Anpassen«, wie sie allgemein bekannt sind, auszuschließen.

Aufgrund der Ausbildung der Arme 22 und 24 kann Gold in einer sehr wirksamen und wirtschaftlichen Weise eingesetzt werden, wenn dies vom Entwerfer für eine maximale Kontaktwirksamkeit gewünscht wird, da die Kontaktbereiche bestimmt und relativ weit sind verglichen z. B. mit den Drahtkontaktbereichen eines Drehstiftkontaktes. Eine Vertiefung für einen Goldpunkt kann somit verwendet werden, derart, daß das Gold auf den Kontaktbereich begrenzt ist

Bei einer abgewandelten, in den Fig. 11 bis 16 gezeigten Ausführungsform ist der Hauptkörper 115 mit einem Zwischenabschnitt 140 versehen, der insgesamt einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und der an seinem vorderen Ende einen sich nach innen verjüngenden ringförmigen Wandabschnitt 51 aufweist an dem der Trägerann 122 einstückig befestigt ist Der Rückführarm 124, der ähnlich der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, erstreckt sich nach hinten und ragt in das offene vordere Ende des konisch verjüngten Teils 5Ί und trägt innerhalb des Zwischenabschr.itis 140 einen Widerlagerteil 133, welcher in ähnlicher Weise auf der Innenwand des Zwischenabschnitts 140 hin und her bewegbar und verschiebbar ist. Obwohl bei dieser Ausführungsform der Widerlagerteil 133 anfangs nicht mit dem Teil des Abschnitts 140, den er überlagert, außer Eingriff steht wird angemerkt, daß eine ähnliche ί Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform auftritt, wenn dieser Widerlagerteil mit dem Körper in stärkeren Eingriff gezwungen wird, wenn der Stift in die Hülse eingeführt wird. Wenn in der Beschreibung und den Ansprüchen Bezug auf die Tatsache genommen

in wird, daß diese Teile miteinander in Eingriff gebracht werden, so ist diese Feststellung unabhängig davon auszulegen, ob die Teile einander berühren, wenn der Stift nicht in einer Hülse ist

In rückwärtiger Richtung vom konischen Abschnitt

ii 51 weist der Zwischenabschnitt 140 einen im wesentlichen zylindrischen Teil 52 auf. Zwischen diesem Teil 52 und dem Hauptsteckerteil 114 befindet sich ein verengter Abschnitt, der von einem reduzierten zentralen zylindrischen Teil 54 bestimmt ist. Ein im wesentlicher konischer Wandteil 55 verbindet den reduzierten Teil 54 mit dem Teil 52 und ein anderer konisch zugespitzter Wandteil 56 verbindet das rückwärtige Ende des reduzierten Teils 54 mit einem kurzen zylindrischen sich nach hinten erstreckenden

2> Teil 58. Der Steckerteil 114 besteht aus umschlagbaren Teilen 116,118, die den Schenkelabschnitten 16, 18 der ersten Ausführungsform entsprechen, aber vom Zwischenabsffhnitt 140 durch Schlitze 60 getrennt sind, so daß, wenn die Teile 116,118 umgeschlagen und auf den

») Leiter 62 gedrückt werden, der Zwischenabschnitt 140 hierdurch nicht deformiert wird. Längs der gesamten Länge des Zwischenabschnitts 140 erstreckt sich ein Spalt 65, der ein Druck- und Ausdehnungsbiegen der Wände des Zwischenabschnitts während des Einführens

Ji und Entfemens des Steckers in bezug auf einen Trägerkörper erlaubt

In Fig. 16 ist ein Trägerkörper 66 gezeigt, der normalerweise Teil eines Vielfachsteckers ist. Der Trägerkörper 66 besteht aus einem etwas nachgiebigem. aber im wesentlichen starren isolierenden Kunststoff. Der Trägerkörper weist einen im wesentlichen zylindrischen, sich durch den Körper erstrecken-

»•n art um HAn

Steckerkörper aufzunehmen und sich relativ fest um diesen anzuschmiegea Wenn die Teile 116, 118 umgeschlagen und auf den Leiter gedrückt sind, weist der Steckerkörper eine im wesentlichen zylindrische Form auf, welche einen einheitlichen Durchmesser hat, ausgenommen der verengte Teil und das konische

so Vorderende 51. Wie in den F i g. 11 und 16 gezeigt ist ist der vordere geneigte Teil 55 unter einem größeren Winkel (z. B. 45") zur Achse geneigt als der rückwärtige geneigte Teil 56, welche ungefähr einen Winkel von 30° mit der Achse bildet Der Kontaktaufnahmedurchgang 68 im Trägerkörper 66 ist mit einer ringförmigen Innenrippe 70 versehen, die derart geformt und bemessen ist um auf den Hals zu passen, der durch die geneigten Teile 55, 56 und den reduzierten Teil 54 bestimmt ist Die Elastizität des Materials des Trägerkörpers 66 und die elastische Kompressibilität des Zwischenabschnitts 140 aufgrund des Spaltes 65 sind derart daß der Kontakt in die in F i g. 16 gezeigte eingebaute Position gestoßen werden kann, in welcher die Rippe 70 in den verengten Teil schnappt um den Kontakt im Körper 66 durch Reibschluß zurückzuhalten. Aufgrund der steileren Neigung des vorderen geneigten Teils 55 kann der Verschiebung des Kontaktes in bezug auf den Isolierkörper wirksam

widerstanden werden, wenn die Arme 122, 124 in die rohrförmige, den Armen angepaßte Hülse 130 gezwungen werden, wobei die Zurückhaltung außerdem ausreicht, um dir¹ miteinander in Eingriff stehenden Kontakte auseinanderzuziehen, ohne sie in ihren Haltern zu verschieben. Durch die radiale Nachgiebigkeit der Teile und der geneigten Oberflächen der Teile

55, 56 und 70 wird somit eine Ansehlag- bzw. Sperrwirkung erzielt. Wie in Fig. 16 gezeigt ist, ist die Kontakthülse 130 ebenfalls mit einem verengten Teil 54' versehen, wobei die Hülse in ähnlicher Weise durch Reibung in dem komplementären Trägerkörper 75 für die Hülse zurückgehalten, aber aus diesem Körper auch entfernbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Kontaktstiftanordnung zur entfernbaren Einführung in eine Kontakthfllse mit einem Körperteil, einer einstöckigen, den Stift festlegenden Einrichtung, die aus einem elastischen, elektrisch leitfähigen Material besteht, mit einem Trägerarm, der sich in Längsrichtung vom Körperteil zu einem im Abstand vom Körperteil angeordneten Nasenbereich erstreckt und in diesem Nasenbereich nach hinten umgebogen ist, um einen einstückigen, im Abstand vom Trägerarm angeordneten Rückführarm mit einem freien Ende zu baden, wobei beide Arme im mittleren Bereich entgegengesetzt nach außen voneinander weg gebogen und in Längsrichtung kanneliert sind, wobei die konkaven Seiten der Kanäle einander zugekehrt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von zusammenwirkenden, beim Einführen der Kontaktstiftanordnung (20) in die Kontakthalse (30) in Druckeingriff kommenden Widerlagerteile (33, 38; 133) vorgesehen ist, von denen ein Teil (38) auf dem Körperteil (15; 115) ausgebildet ist und der andere Teil (33; 133) vom freien Ende des Rückführarms (24; 124) getragen wird, in Längsrichtung der Kontaktstiftanordnung abgerundet und relativ zum einen Widerlagerteil bewegbar ist, und daß das freie Ende (33; 133) des Rückführarms von einem dem Rückführarm zugewandten Teil (40; 140) des Körperteils umgeben ist.

2. Kontaktstiftanordnung nach Anspruch 1, bei welcher cVr dem Rückführarm zugewandte Teil des Körperteils mit in Längsrichtung entgegengesetzt geneigten konischen äußeren Anschlagteilen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der nach hinten gerichtete konische Anschlagseil (55) stärker geneigt ist, als der nach vorn gerichtete konische Anschlagteil (51).

3. Kontaktstiftanordnung nach Anspruch 2, bei welcher der Körperteil am den Armen entgegengesetzten Ende einen Klemmenteil und einen Zwischenabschnitt aufweist, der im wesentlichen zu einer kreisförmigen Rohrform umgeschlagen ist, die Anschlagteile enthält und einen Längsspalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (65) ungefähr 180° versetzt gegenüber dem Eingriffsbereich der Widerlagerteile (133) angeordnet ist