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Elektrische Verbindungseinrichtung
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungseinrichtung zur
lösbaren Kontaktierung zweier plattenförmiger Schaltungsträger in zueinander etwa
paralleler Lage, mit einem auf dem ersten Schaltungsträger befestigten Kontaktelementhalter,
der mehrere bandförmige Kontaktelemente in linearer Anordnung nebeneinander hält,
welche mit der auf dem ersten Schaltungsträger vorgesehenen elektrischen Schaltung
fest verbunden und so geformt sind, daß sie mit ihren Kontaktabschnitten federnd
an Kontaktstellen der elektrischen Schaltung des zweiten Schaltungsträgers angedrückt
sind, wenn dieser etwa parallel zu dem ersten in vorbestimmtem Abstand angeordnet
wird.
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Eine Verbindungseinrichtung dieser Art ermöglicht das steckbare Kontaktieren
zweier plattenförmiger Schaltungsträger, wobei der erste, mit der Verbindungseinrichtung
versehene Schaltungsträger in ein Gerätegehäuse fest eingebaut ist und der zweite,
mit den Kontaktstellen versehene.Schaltungsträger etwa mittels Schiebeführungen
innerhalb des Gehäuses so an die Kontaktabschnitte der Kontaktelemente heranbewegt
wird, daß diese in seiner Endstellung federnd an die Kontaktstellen angedrückt werden.
Die Verbindungseinrichtung ist dabei meist so ausgeführt, daß die Kontaktelemente
nach oben aus dem Kontaktelementhalter herausgeführt und anschließend etwa rechtwinklig
umgebogen sind, so daß sie mit der durch diese Biegung bestimmten Federkraft an
den Kontaktstellen des zweiten Schaltungsträgers anliegen. Sie sind also auf dem
größten Teil ihrer Länge freitragend angeordnet und insbesondere äußeren mechanischen
Einflüssen ausgesetzt. Dies bedeutet, daß sie leicht verbogen werden können, so
daß ein definierter Kontaktfederdruck nicht gewährleistet ist. Andererseits kann
es aber auch leicht zu elektrischen Kontakten zwischen benachbarten Kontaktelementen
kommen, wenn diese seitlich verbogen werden. Man hat zwar bereits versucht, die
freitragenden
Kontaktelemente durch Klebefilmstreifen gegeneinander zu fixieren, jedoch stellt
dies einen nur unvollkommenen Schutz dar, denn die Klebefilmstreifen können sich
nach längerem Betrieb ablösen, so daß dann wieder die vorstehend beschriebenen Nachteile
gegeben sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verbindungseinrichtung anzugeben,
die die sichere Kontaktierung zweier parallel zueinander angeordneter Schaltungsträger
ermöglicht und deren Kontaktelemente gegen äußere Einflüsse verschiedenster Art
weitestgehend geschützt sind. Gleichzeitig soll die Verbindungseinrichtung so einfach
ausgeführt sein, daß sie leicht und schnell zusammengebaut werden kann, so daß sie
sich auch zur Massenherstellung eignet.
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Diese Aufgabe wird bei einer Verbindungseinrichtung eingangs genannter
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kontakteleitienthalter einen auf dem
ersten Schaltungsträger befestigbaren Trägerteil und einen sich an diesen etwa rechtwinklig
freitragend anschließenden Kammerteil mit nebeneinanderliegenden Kammern für die
Kontaktabschnitte der Kontaktelemente aufweist, daß die Kontaktabschnitte durch
an ihnen vorgesehene Biegestellen der bandförmigen Kontaktelemente federnd ausgebildet
sind und daß die Kontaktelemente mit ihrer restlichen Länge an dem Trägerteil und
dem Kammerteil anliegend gehalten sind.
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Eine Verbindungseinrichtung nach der Erfindung hat eine sehr einfache
Konstruktion und schützt die Kontaktelemente doch gegen Verbiegung, Verschiebung
und sonstige äußere Einflüsse, denn der Trägerteil und der sich an diesen etwa rechtwinklig
freitragend anschließende Kammerteil, an denen die Kontaktelemente auf praktisch
ihrer gesamten Länge anliegen, können die Kontaktelemente nach außen hin so abdecken,
daß sie durch
äußere Krafteinwirkungen nicht beaufschlagt und somit
nicht verlagert oder verbogen werden können. Da der Kammerteil für jeden Kontaktabschnitt
eine Kammer aufweist, können die Kontaktelemente durch seitliche Bewegung einander
nicht berühren, so daß Kurzschlüsse oder sonstige elektrische Funktionsfehler nicht
zu befürchten sind. Darüber hinaus ist aber auch ein genau definierter Kontaktdruck
für jedes Kontaktelement gewährleistet, denn nur die Kontaktabschnitte, die in den
Kammern angeordnet sind, haben eine den Kontaktfederdruck erzeugende Formgebung,
während die Kontaktelemente mit ihrer restlichen Länge am Trägerteil bzw. Kammerteil
gehalten sind. Durch die vergleichsweise kurze Länge des Kontaktabschnitts ergibt
sich bei geeignet angeordneten Biegestellen ein höherer Kontaktdruck als bei relativ
langen und freitragend gehaltenen Kontaktfedern, der auch durch wiederholte Kontaktierungsvorgänge
nicht geschwächt wird.
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Das vorstehend beschriebene Prinzip der erfindungsgemäßen Konstruktion
läßt verschiedene Ausführungsformen zu. So können die Kontaktelemente, nachdem sie
der Kontur von Trägerteil und Kammerteil entsprechend gebogen sind, an den Kontaktelementhalter
angedrückt werden, wenn dieser entsprechende, die Kontaktelemente aufnehmende Rastelemente
hat. Es ist aber auch möglich, die Kontaktelemente in den durch die beiden Teile
des Kontaktelementhalters gebildeten Winkelraum einzulegen und sie durch einen einzigen
Andruckkörper zu fixieren, der beispielsweise durch Einschieben in den genannten
Winkelraum fixiert wird und sämtliche Kontaktelemente festhält. Zusätzlich können
die Kontaktelemente dabei auch gegen eine Längsbewegung gesichert sein, indem sie
in einfacher Weise an einer oder mehreren Stellen zwischen ihren Kontaktabschnitten
und den Verbindungsstellen mit dem ersten Schaltungsträger etwa durch Vorsprünge
gesichert werden, die am Kontaktelementhalter vorgesehen sind und in seitliche
Aussparungen
an den Längskanten der Kontaktelemente eingreifen.
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Die einzelnen Merkmale und Vorteile. derartiger Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Figuren. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt einer Verbindungseinrichtung
nach der Erfindung in Zuordnung zu zwei Schaltungsträgern und Fig. 2 eine perspektivische
Darstellung der Verbindungseinrichtung nach Fig. 1.
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In Fig. 1 sind zwei plattenförmige- Schaltungsträger 10 und 11 dargestellt,
die durch eine Verbindungseinrichtung elektrisch miteinander verbunden sind. Der
Schaltungsträger 10 kann beispielsweise eine elektrische Leiterplatte sein, die
mit nicht dargestellten Leiterbahnen versehen ist. Der Schaltungsträger 11 kann
eine elektrische Steckbaugruppe sein, die nicht dargestellte Schaltelemente trägt
und in einem gleichfalls nicht dargestellten Gerätegehäuse mittels einer Schiebeführung
12 gelagert ist. In dieser Schiebeführung 12 kann der zweite Schaltungsträger 11
in Pfeilrichtung so bewegt werden, daß seine Kontaktstellen 13 mit Kontaktabschnitten
14 von Kontaktelementen 15 in Berührung kommen, die die elektrische Verbindung mit
den Leiterbahnen des Schaltungsträgers 10 herstellen und an diesem etwa bei 16 z.B.
verlötet sind.
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Die Kontaktelemente 1 5 sind an einem Kontaktelementhalter 17 befestigt,
der aus einem auf dem Schaltungsträger 10 z.B.
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mit Schrauben 18 montierten Trägerteil 19 und einem an diesen sich
etwa rechtwinlig anschließenden Kammerteil 20 besteht.
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Der Kammerteil 20 ist also an dem Trägerteil 19 freitragend gehalten.
Der Kontaktelementhalter kann z.B. aus Kunststoff in Spritzgußtechnik hergestellt
sein.
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Wie Fig. 1 zeigt, ist das dort erkennbare Kontaktelement 15 entsprechend
der Innenkontur des Kontaktelementhalters 17 geformt, so daß es auf dem größten
Teil seiner Länge an der Innenseite des Trägerteils 19 und des Kammerteils 20 anliegt.
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Der Kontaktabschnitt 14 des Kontaktelements 15 ist Z-förmig gebogen,
so daß hier eine Federwirkung entsteht, die bei geeignetem Abstand zwischen den
beiden Schaltungsträgern 10 und 11 zu einem in relativ engen Grenzen festlegbaren
Kontaktdruck zwischen dem Kontaktabschnitt 14 und der Kontaktstelle 13 führt.
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Wie noch erläutert wird, sind die Kontaktelemente 15 gegen eine gegenseitige
seitliche Berührung durch zwischen ihnen angeordnete Führungsnoppen 21 und 22 gesichert,
die am Trägerteil 19 bzw. am Kammerteil 20 vorgesehen sind. Diese Führungsnoppen
21 und 22 sind gleichzeitig Anschläge für einen Andruckkörper 23, der eine schräge
Andruckfläche 24 hat, mit der die Kontaktelemente 15 gegen die schräge Innenfläche
25 gedrückt werden, wenn der Andruckkörper 23 von unten in den von dem Kontaktelementhalter
17 eingeschlossenen Raum geschoben wird. Diese Schiebebewegung erfolgt beispielsweise
in einer Keilführung an den Seitenkanten des Andruckkörpers, die z.B. als Schwalbenschwanzführung
ausgebildet sein kann, wie noch beschrieben wird.
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In dem Kammerteil können den Kontaktelementen Bohrungen 26 zugeordnet
sein, durch die hindurch die Kontaktelemente z.B. mit einer Prüfspitze zugänglich
sind, um elektrische Messungen während des Betriebs vornehmen zu können.
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Die Kontaktabschnitte 14 der Kontaktelemente 15 sind in Kammern angeordnet,
die an der Unterseite des Kammerteils 20 ausgebildet sind. Elierzu sind in einfacher
Weise an die Unterseite des Kammerteils 20 Stege 27 angeformt, die so hoch sind,
daß sie den größten Teil der Z-förmigen Biegung aufnehmen, jedoch die eigentliche
Kontaktstelle des jeweiligen Kontaktabschnitts freigeben. Lediglich den Kammerteil
20 seitlich begrenzende Stege 28 sind breiter, so daß die gesamte Kontaktelementanordnung
gegen seitliche Einflüsse von außen her dadurch geschützt ist.
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Die freien Enden der Kontaktelemente 15 sind durch in Fig. 1 gezeigte
Abbiegung als Stützzungen 29 ausgeführt, mit denen die Kontaktelemente 15 an die
Unterseite des Kammerteils 20 anschlagen können, so daß diese Stützzungen 29- den
Federweg des jeweiligen Kontaktabschnitts 14 begrenzen. Die Unterseite des Kammerteils
20 kann hierbei mit einer Abstufung 30 versehen sein, und diese Elemente sind zweckmäßig
so bemessen, daß die Stütz zunge 29 an die Ahstufung 30 anschlägt, bevor die durch
den Kontaktabschnitt 1 4 gebildete Feder über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gebogen
ist.
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In Fig. 2 ist die Verbindungseinrichtung in gegenüber Fig. 1 umgedrehter
Lage perspektivisch dargestellt, so daß die Zuordnung der einzelnen Elemente zueinander
besser erkennbar wird. Der Andruckkörper 23 ist nur teilweise dargestellt, um die
Anordnung der Kontaktelemente 15 unter ihm erkennbar zu machen.
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Zunächst wird ersichtlich, daß die Kontaktelemente 15 an ihren mit
dem ersten Schaltungsträger 10 zu verbindenden Enden Lötspieße 32 haben, die in
bekannter Weise mit den Leiterbahnen des Schaltungsträgers 10 verlötet werden können.
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Ferner sind seitliche Montageklötze 33 vorgesehen, die mit
Schraubiöchern
34 versehen sind, welche das Einschrauben von Schrauben 18 (Fig. 1) gestatten.
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Der Andruckkörper 23 ist an den Innenseiten der Montageklötze 33 mit
einer Schwalbenschwanzführung 35 gehalten, so daß er beim Einschieben in diese Führungen
35 infolge seiner schrägen Andruckfläche 24 in dem Kontaktelementhalter 17 verkeilt
wird. In dieser Stellung kann er mit dem Kontaktelementhalter 17 z.B. durch UltraschallverschweiBung
fest verbunden werden und hält dann die Kontaktelemente 15 in dem Kontaktelementhalter
17 fest.
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Fig. 2 zeigt ferner, daß die Führungsnoppen 21 und 22 jeweils in eine
seitliche Aussparung eines Kontaktelements 15 eingreifen, so daß sie über eine gegenseitige
seitliche Sicherung der Kontaktelemente 15 hinaus auch deren Sicherung gegen Längsbewegung
innerhalb des Kontaktelementhalt:ers 17 gewährleisten.
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In Fig. 2 ist auch sehr deutlich die Anordnung der Kontaktabschnitte
14 der Kontaktelemente 15 in den Kammern 31 zu erkennen, die durch die Stege 27
auf der Innenseite des Kammer teils 20 gebildet sind. Ferner ist dargestellt, daß
die Kontaktabschnitte 14 durch eine Längsteilung in zwei Hälften unterteilt sein
können, die die Kontaktierungssicherheit weiter erhöhen.
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Die perspektivische Darstellung in Fig. 2 gibt auch anschaulich die
äußerst einfache Montagemöglichkeit der Verbindungseinrichtung wieder. Die Kontaktelemente
15 können z.B. so hergestellt werden, daß sie aus einem geeigneten Blechmaterial
ausgestanzt werden, dabei jedoch noch an ihren Lötspießen 32 zusammenhängen. Sie
werden dann als eine Einheit mit den geeigneten Biegungen versehen und anschließend
in
den Kontaktelementhalter 17 eingelegt, wonach ledig-lich der
Andruckkörper 23 eingeschoben und mit dem Kontaktelementhalter 17 fest verbunden
werden muß, so daß dann die Verbindungseinrichtung fertiggestellt ist. Die Verbindung
zwischen den einzelnen Lötstiften 32 kann durch einen einfachen Schneidevorgang
beseitigt werden.
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Die beiden Teile der Verbindungseinrichtung nämlich der Kontaktelementhalter
17 und der Andruckkörper 23, können vorteilhaft aus glasfaserverstärktem Polycarbonat
bestehen und sind mit den weiteren oben beschriebenen Elementen durch einstückiges
Anspritzen versehen, so daß sich im Hinblick auf nur zwei Einzelteile eine äußerst
kostensparende und schnelle Fertigung ergibt. Es ist denkbar, die Verbindungseinrichtung
so auszuführen, daß sie aus Standardelementen zu beliebigen Längen zusammengesetzt
werden kann, wozu beispielsweise die Montageklötze 33 an ihren Außenseiten mit Steckführungen
versehen sein können, die am einen Ende einer Einheit positiv, am anderen negativ
ausgeführt sind.
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Der Andruckkörper 23 ist mit einer Deckfläche 36 versehen, die, wie
Fig. 1 zeigt, an die Führungsnoppen 22 des Kammerteils 20 anschlägt und darüber
hinaus die Kontaktelemente 15 auf den größten Teil ihrer Länge bis zu den Kontaktabschnit-Len
14 abdeckt und somit gegen äußere Einflüsse schützt.
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Diese Anordnung ist auch in Fig. 2 besonders deutlich zu erkennen.
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Eine weitere Erhöhung der Kontaktsicherheit ergibt sich insbesondere
bei längsyeteilten Kontaktabschnitten 1A durch die in Fig. 1 erkennbare Ausbiegung,
die der Kontaktstelle 13 abgewandt ist. Diese Ausbiegung begünstigt den federnden
Andruck des vorderen und hinteren Endes des Kontaktabschnitts 14 an die Kontaktstelle
13, und bei zusätzlicher Längsteilung der Kontaktabschnitte 14 ergeben sich dadurch
für jedes Kontaktelement 15 vier Kontaktpunkte mit der Kontaktstelle 13.