DE3336793A1

DE3336793A1 - Isolierungverschiebende buchsen

Info

Publication number: DE3336793A1
Application number: DE19833336793
Authority: DE
Inventors: Desmond Thomas Wivenhoe Essex Bryden; John James Preston St. Mary Suffolk Curry; Geoffrey James Brantham Essex Earl
Original assignee: ASTRALUX DYNAMICS Ltd
Current assignee: ASTRALUX DYNAMICS Ltd
Priority date: 1982-10-11
Filing date: 1983-10-10
Publication date: 1984-04-12
Also published as: GB2130814A; GB2130814B

Description

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ASTRALUX DYNAMICS LIMITED Colchester, Essex, (Großbritannien)

Isolierungverschiebende Buchsen

Die Erfindung betrifft eine isolierungverschiebende Buchse, dji. eine Buchse, die einen Kontaktstift z.B. eines Bauelements aufnehmen kann und an einer Platte befestigbar ist und an der ein isolierter Draht durch Verschieben seiner Isolierung leitend befestigbar ist, so daß er mit dem Kontaktstift v/erbunden werden kann.

Isolierungverschiebende Buchsen sind an sich bekannt. Sie ermöglichen eine sehr bequeme Verbindung zwischen verschiedenen Stellen einer Platte. Wie Drahtwickelverbindungen haben auch isolierungverschiebende Buchsen den Vorteil, das zum einwandfreien Festlegen der Drähte diese nicht gelötet zu werden brauchen. Isolierungverschiebende Büchsen haben gegenüber Drahtwickelverbindungen aber den l/orteil, daß sie relativ leicht hergestellt werden können, daß sie im allgemeinen die Befestigung mehr als eines Drahts an einer einzigen Buchse ermöglichen und vor allem, daß die Drähte im allgemeinen mit minimaler Mühe und minimaler Beschädigung von dem die Isolierung verschiebenden Teil d ¹T Suchsp abgenommen und wieder an ihm befestigt werden können, gewöhnlich mindestens 5o mal. Eine isolierungverschiebende Buchse besitzt gewöhnlich zwei oder mehrere Zinken, die einen oder mehrere Schlitze begrenzen, in den oder die ein Draht hineingedrückt wird, wobei die den Schlitz oder die Schlitze begrenzenden Ränder der Zinken in die Isolierung einschneiden oder sie verschieben, so daß eine leitende Verbindung mit der leitenden Ader des Drahtes

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hergestellt und gleichzeitig der Draht lösbar an der Buchse befestigt wird, indem der Draht in dem Schlitz ader den Schlitzen zusammengedrückt und dadurch festgelegt uird. Die isolierungv/erschiebende Buchse besitzt einen Teil, der in einem Loch einer Platte, beispielsweise einer Leiterplatte, befestigbar ist, so daß Drähte mit der Platte verbunden werden können. In den in die Platte einsetzbaren Teil kann ein Kontakstift herausnehmbar eingesteckt werden, beispielsweise ein Stift eines elektrischen Bauelements, z.B. einer integrierten Schaltung (IC). Auf diese Ueise kann die IC oder ein anderes Bauelement abnehmbar and der Platte befestigt und über eine oder mehrere isolierungverschiebende Buchsen leitend mit einem oder mehreren Drähten verbunden werdm , der bzw. die mit der Buchse oder den Buchsen verbunden ist bzw. sind.

Das an der Platte befestigte Bauelement kann ein Bauelement mit nur wenigen Kontaktstiften sein, beispielsweise ein passives Bauelement, wie ein Widerstand oder ein Kondensator. Es ist jedoch wahrscheinlicher, daß das Bauelement eine integrierte Schaltung (IC) oder ein Schutzkontaktschalter oder dergleichen mit einer größeren Anzahl von Kontaktstiften ist. Der Fachmann weiß, daß Kontaktstifte von integrierten Schaltungen und dergleichen im Querschnitt gewöhnlich die Form eines Rechtecks, und zwar eines Quadrats oder eines länglichen Rechtecks haben. Beim Einstecken derartiger Kontaktstifte in isolierungverschiebende Buchsen muß natürlich eine gut leitende Verbindung mit den Kontaktstiften hergestellt werden. Dies wird gewöhnlich dadurch erreicht, daß die Kontaktstifte an leitenden Kontaktfingern zur Anlage kommen, die gegen die Kontaktstifte federn. Infolge des Federns der Kontaktfinger gegen die Kontaktstifte ist eine Andrückkraft wirksam, die beim Einstecken des Bauelements überwunden werden muß. Dabei soll die erforderliche Einsteckkraft natürlich nicht so

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groß sein, daß das Einstecken des Bauelements zu schwierig ist und/oder das Bauelement beim Einstecken beschädigt werden kann. Bei der Verwendung einer bekannten Ausführungsfarm einer isolierungverschiebenden Buchse tritt hinsichtlich der Einsteckkraft ein Problem auf. Diese bekannte Buchse besitzt vier Kontaktfinger, die an je einer der vier Seitenflächen des Kontaktstifts angreifen sollen, wenn die Kontaktfinger und der Kontaktstift in einer vorherbestimmten Drehstellung zueinander angeordnet sind. Die Kontaktfinger befinden sich in einer Hülse, die in der Buchse axial festgelegt, aber frei drehbar ist. Diese Ausführung ist nicht nur kompliziert und aufwendig, sondern hat außerdem den nachstehend erläuterten Nachteil. Nach der Montage der Buchse auf einer Platte befindet sich die die Kontaktfinger tragende Hülse natürlich in einer zufällig eingenommenen Drehstellung, so daß die Hülse im allgemeinen nicht jene Orientierung hat, mit der sich ihre Kontaktfinger in der richtigen Stellung zur Anlage an den Seitenflächen eines zugeordneten Kontaktstiftes befinden, wenn dieser mit einer vorherbestimmten Orientierung in die Buchse eintritt. Im allgemeinen wird die Hülse gegenüber dem in sie eintretenden Kontaktstift etwas verdreht sein, so daß die Hülse in die richtige Stellung gedreht werden muß, ehe sie mit dem Kontaktstift einen einwandfreien Kontakt herstellen kann. Diese Drehung wird durch eine Kraft bewirkt, die der Kontaktstift beim ersten Einstecken des Bauelements auf die HüTse ausübt. Daher müssen beim ersten Einstecken die Kontaktstifte des Bauelements nicht nur die axiale Einsteckkraft überwinden, die auf das Federn dτ Kontaktfinger zurückzuführen ist, sondern außerdem Kräfte ausüben, welche die einzelnen Hülsen in die richtige Stellung zur Aufnahme der Kontaktstifte drehen. Infolge dieser mangelnden Orientierung ist beim ersten Einstecken des Bauelements die Einsteckkraft unvgrhersehbar groß und größer als die Einsteckkraft, die erforderlich wäre, wenn sich die Hülsen in der richtigen Orientierung für die Aufnahme der Kontaktstifte eines Bauelements befänden. (Es

kann auch vorkommen, daß ein Kontakt nur an zwei oder drei Punkten bzu. an zuei oder drei der vier Kontaktfinger erzielt uird und daher der Berührungsdruck zwischen dem Kontaktstift und den Kontaktfingern unbestimmt ist.) Die durch die zufällige Orientierung der Kontaktfinger bedingten Probleme können mindestens teilweise dadurch vermieden werden_s daß durch Drehen der Hülse in eine geeignete Stellung die Kontaktfinger vororientiert werden. Uenn beispielsweise in einer Platte eine Anordnung von mehreren Buchsen zur Aufnahme einer IC oder dergleichen vorgesehen uird, kann man vor dem Einstecken der IC ein Voreinstellwerkzeug in Form einer IC-Atrappe oder einer Vorrichtung mit Stiften, die den Kontaktstiften der IC entsprechen, in die Buchsen stecken, so daß die Hülsen die richtige Orientierung für die darauffolgende Aufnahme der Kontaktstifte der IC erhalten und die beim Einstecken der IC auftretende Einsteckkraft vorhersehbar ist. Die Verwendung eines Uoreinstellwerkzeugs und die mit seiner Verwendung verbundenen, zusätzlichen Maßnahmen bei der Herstellung bedingen jedoch einen zusätzlichen Aufwand, der möglichst vermiede! werden sollte· Ferner kann trotz der genannten Maßnahme der Berührungsdruck ungewiß sein.

In einer isolierungverschiebenden Buchse mit einem ersten Teil, an dem mindestens ein isolierter Draht unter Verschiebung seiner Isolierung leitend befestigbar ist, und mit einem zweiten Teil, der in einem Loch einer Platte befestigbar und zur Aufnahme eines wieder herausnehmbaren Kontaktstiftes geeignet ist, besitzt gemäß der Erfindung der zweite Teil drei mit ihm einstückige Kontaktfinger_? die sich in das Innere des zweiten Teils erstrecken und geeignet sind, federnd an einem in dem zweiten Teil eingesteckten Kontaktstift anzugreifen.

Mit einer derartigen Anordnung wird ein Kontakt mit in die Buchse eingesteckten Kontaktstiften an drei

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Stellen hergestellt, unabhängig davon, ob die Kontaktstifte im Querschnitt kreisförmig oder, was in der Praxis wahrscheinlicher ist, rechteckig (quadratisch oder länglich) sein können. Da die Kontaktfinger mit der Buchse einstückig und daher ihr gegenüber nicht verdrehbar sind, besitzen die Kontaktfinger nach dem Befestigen der Buchse in der Platte effektiv eine Vororientierung, mit der sie den Kontaktstift an drei Stellen einuandfrei berühren können. Infolgedessen ist.die Einsteckkraft, die beim Einsetzen eines vorherbestimmten Bauelements in eine Anordnung der isolierungverschiebenden Buchsen zu überwinden ist, beim ersten Einstecken des Bauelements vorhersehbar und bleibt diese Einsteckkraft während der ganzen Gebrauchsdauer der Buchsenanordnung konstant, weil sie vorwiegend oder vollkommen durch die Kraft bestimmt wird, die erforderlich ist, um die elastische Andrückkraft zu überwinden, welche die Kontaktfinger auf den Kontaktstift ausüben, wenn sich der Kontaktstift und die Kontaktfinger in einer bekannten und erwünschten relativen Orientierung zueinander befinden. Daher kann man durch geeignete Vorkehrunqen zuverlässig gewährleisten, daß keine zu große Einsteckkraft überwunden zu werden braucht, mit der eine IC oder dergleichen beschädigt werden könnte. Infolge der Vororientierung des Kontaktstiftes und der Kontaktfinger ist auch der Berührungsdruck zwischen dem Kontaktstift und den Kontaktfingern vorhersehbar und bleibt er während der ganzen Gebrauchsdauer der Buchsenanordnung konstant. Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird ein maximales Verhältnis des Berührungsdruckes zu der Einsteckkraft erzielt, d.h., daß bei einer vorherbestimmten, zulässigen Einsteckkraft ein maximaler Berührungsdruck erzielt wird. Durch die Verwendung von mit der Buchse einstückigen Fingern anstelle von Fingern, die an einer eigenen, drehbaren Hülse ausgebildet sind, kann außerdem die Herstellung vereinfacht werden.

Die Erfindung schafft ferner eine Platte, auf

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der isolierungverschiebende Buchsen der vorstehend angegebenen Art in einer vorherbestimmten Anordnung vorgesehen sind, uobei alle Buchsen derart an der Platte festgelegt sind, daß ihre Kontaktfinger vorherbestimmte Orientierungen für die Aufnahme einer entsprechenden Anordnung von Kontaktstiften besitzen, die an einem Bauelement in vorherbestimmten Orientierungen vorgesehen sind.

Nachstehend uird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Figur 1 schaubildlich eine isolierungverschiebende Buchse gemäß der Erfindung,

Figur 2 in einer Seiten a nsicht die in eine Leiterplatte eingesetzte, isolierungverschiebende Buchse nach Figur 1,

Figur 3 in einer Stirnansicht, in den Figuren 1 und 2 von oben gesehen, die isolierungverschiebende Buchse, uobei ein Kontaktstiftanschlag der Klarheit halber weggelassen ist,

Figur 4 in einer Stirnansicht, in den Figuren 1 und 2 von unten gesehen, die isolierungverschiebende Buchse, uobei ein Kontaktstiftanschlag der Klarheit halber weggelassen ist,

Figur 5 einen Axialschnitt nach der Linie V-I/ in Figur 2 und

Figur 6 schematisch in größerem Maßstab einen Teil der Figur 3 zur Darstellung der Relativstellung der drei Kontaktfinger der Buchse und eines in die Buchse ge-

steckten und die Kontaktfinger berührenden Kontaktstifts.

Die Figuren 7a, 7b und 7c erläutern in der Figur 6 entsprechenden Darstellungen die entsprechende Anordnung bei einer bekannten isloierungverschiebenden Buchse«

In den Zeichnungen ist eine isolierungverschiebende Buchse 1o dargestellt, die in einer Leiterplatte befestigt ist (Figuren 2 und 5), Die Buchse 1o besitzt einen Drahtaufnahmeteil 14, mit dem auf der einen Fläche 16 der Leiterplatte 12 ein oder mehrere Drähte U (Figur 1 und 2) verbunden werden können, und einen Kontaktstiftaufnahmeteil 18, in den ein gestrichelt angedeuteter Kontaktstift P eines elektronischen Bauelements, beispielsueise einer integrierten Schaltung (IC), von der anderen Fläche 2o der Leiterplatte 12 her eingesteckt werden kann.

Die ganze Buchse 1o ist einstückig aus Berylliumkupfer- oder Phosphorbronzeblech hergestellt. Bei der Lieferung können mehrere der Buchsen 1o noch mit einem nicht gezeigten Band aus einem derartigen Material durch nicht gezeigte Halsteile verbunden sein, die nach Bedarf durchgebrochen oder durchgeschnitten uerden können, um die Buchsen von dem Band zu entfernen. Diese Operation kann beispielsweise durch eine automatische Buchseneinsetzmaschine durchgeführt uerden, die zum automatischen Einsetzen der Buchsen in die Leiterplatte 12 dient.

Der Drahtaufnahmeteil 14 besitzt zwei Zinken 22, 24, die einen Längsschlitz 26 begrenzen, dessen äußerer Endteil 28 verjüngt ist. Uenn sich die Buchse 1o in der Leiterplatte 12 befindet, kann man in einer an sich bekannten und in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ueise einen

oder mehrere Drähte derart in den Schlitz 26 einführen, daß die den Schlitz 26 begrenzenden Ränder der Zinken 22, 24 die Isolierung 27 des Drahtes verschieben oder durchschneiden und dadurch mit der leitenden Ader 29 des Drahtes in leitende Verbindung treten. Dabei uird durch das Hineindrücken des Drahtes in den Schlitz 26 der Draht herausnehmbar festgelegt.

Der Kontaktstiftaufnahmeteil 18 ist allgemein zylindrisch und besitzt einen sich über seine ganze Länge erstreckenden Schlitz 3o, so daß der Teil 18 zwecks Veränderung seines Durchmessers verformbar ist. Der Nenndurchmesser des Teils 18 ist etuas größer als der eines in der Leiterplatte 12 vorgesehenen Loches oder einer darin vorgesehenen Ausnehmung 32, in das bzw. die der Teil von der Fläche 16 der Leiterplatte her eingesetzt wird. Dabei wird der Teil 18 derart elastisch verformt, daß er in der Ausnehmung 32 festgelegt uird. Zum Sichern des Teils 18 in seiner Stellung ist er mit Vorsprüngen 34 ausgebildet, die beim Einsetzen des Teils 18 in die Leiterplatte 12 in deren Werkstoff eindringen und dadurch die Buchse verankern. In dem Teil 18 sind ferner Anschläge 36 ausgebildet, die gewährleisten, daß die Buchse genau in die gewünschte Stellung in die Leiterplatte geschoben uird.

Der Teil 18 ist einstückig mit drei in gleichen Uinkelabständen voneinander angeordneten Kontaktfingern ausgebildet, die aus den Seitenuänden des Teils 18 in dessen Inneres gedrückt worden sind. Diese Kontaktfinger 4o greifen elastisch und leitend an dem Kontaktstift p einer integrierten Schaltung oder eines anderen Bauelements einer Schaltung an, wenn dieser Kontaktstift von der Fläche 2o der Leiterplatte 12 her in den Teil 18 eingesteckt wird. Dabei uird eine Dreipunktberührung erzielt, unabhängig davon, ob der Kontaktstift im Querschnitt kreisförmig oder, wie dar-

gestellt rechteckig, beispielsweise quadratisch, ist. An der Übergangsstelle zwischen dem Kontaktstiftaufnahmeteil 18 und dem Drahtaufnahmeteil 14 ist ein Kontaktstiftanschlag 42 ausgebildet, der verhindert, daß der Kontaktstift P über den Teil 18 hinaus eingesteckt wird.

Der Teil 18 ist an seinem freien Ende mit drei einuärtsgerichteten Uorsprüngen 44 v/ersehen, von denen ein Kontaktstift P bei seinem Einstecken derart geführt wird, daß er zuverlässig in den sich verjüngenden Raum zwischen den drei Kontaktfingern 4o eintritt und zwischen allen drei Kontaktfingern elastisch festgehalten wird, anstatt daß er in einen der drei Zwischenräume zwischen einander benachbarten Kontaktfingern 4o eintritt.

Wie am besten aus den Figuren 3, 4 und 6 erkennbar ist, wird die isolierungverschiebende Buchse in der Leiterplatte 12 so angeordnet, daß die einstückigen Finger eine Vorarientierung besitzen, mit der sie einen Kontaktfinger P bei dessen Einstecken so aufnehmen, daß der eine Kontaktfinger an der einen Seitenfläche des Kontaktstiftes angreift und die beiden anderen Kontaktfinger an je einer Kante des Kontaktstiftes angreifen, so daß eine Dreipunktberührung mit dem Kontaktstift erzielt wird. Wenn in der Leiterplatte 12 eine beispielsweise aus zwei Reihen von isolierungverschiebenden Buchsen bestehende Anordnung vorgesehen ist und alle diese Buchsen dieselbe Orientierung besitzen, mit der sie eine entsprechende Anordnung von Kontaktstiften einer integrierten Schaltung üJar dergleichen aufnehmen können, haben alle Buchsen gegenüber den Kontaktstiften e ine solche Vororientierung, daß die vorstehend beschriebene Dreipunktberührung erzielt wird und daher die Einsteckkraft beim ersten Einstecken vorhersehbar und ebensogroß ist wie bei darauffolgenden

Einsteckvorgängen. Dabei wird ein maximales und vorhersehbares Verhältnis des Berührungsdruckes zu der Einsteckkraft erzielt. Uenn dagegen in der vorstehend erwähnten, bekannten Anordnung, in der vier Kontaktfinger an einer in der Buchse frei drehbaren Hülse vorgesehen sind, die Buchse nicht in einem eigenen Arbeitsgang gegenüber dem Kontaktstift vororientiert uird, dann haben der Kontaktstift P und die Kontaktfinger F im allgemeinen eine solche, beispielsweise in der Figur 7a gezeigte Orientierung zueinander, daß die Hülse etwas gedreht werden muß, damit Seitenflächen des Kontaktstiftes an Flächen der Kontaktfinger angreifen können· Diese Drehung wird beim ersten Einstecken des Bauelements durch eine von dem Kontaktstift P auf die Hülse ausgeübte Kraft herbeigeführt. Daher müssen beim ersten Einstecken die Kontaktstifte des Bauelements nicht nur die axiale Einsteckkraft aufbringen, die bei richtiger Orientierung der Kontaktfinger F und der Kontaktstifte zueinander zum Verformen der Kontaktstifte und der Kontaktfinger F zu deren Verformung erforderlich wäre, sondern müssen die Kontaktfinger außerdem Kräfte von zufälliger Größe aufbringen, um die einzelnen Hülsen in die richtigen Stellungen zu drehen. Infolgedessen ist beim ersten Einstecken des Bauelements die Einsteckkraft unvorhersehbar und größer als die Einsteckkraft, die erforderlich wäre, wenn alle Hülsen schon vorher die richtige Orientierung besäßen.

Auch nach dem Drehen der Hülse ist der zwischen dem Kontaktstift P und den Kontaktfingern F hergestellte Kontakt und damit auch der Berührungsdruck weniger gut vorherbestimmbar als bei der Buchse gemäß den Figuren 1 bis 6. In den Figuren 7b und 7c erkennt man, daß ein Kontakt mit dem Kontaktstift P u.U nur an zwei Punkten d.h. an nur zwei Kontaktfingern, oder an nur drei Punkten, d.h. an nur

drei Kontaktfingern erzielt uird.

Vorstehend wurde schon darauf hingewiesen, daß die Buchsen gemäß den Figuren 1 bis 6 sehr gut für die Verwendung in automatischen Einsetzmaschinen geeignet sind, die die Buchsen von einem Band abtrennen und in eine Leiterplatte schieben. Diese Buchsen eignen sich für die Verwendung in einem automatischen Herstellungsverfahren, weil nach dem Einsetzen der Buchsen in die Platte die Drähte automatisch an den isolierungverschibenden Teilen der Buchsen angebracht werden können. Man kann den Anschluß der Drähte und das Einsetzen der Buchsen gegebenenfalls aber auch von Hand vornehmen.

Die Erfindung kann natürlich auch auf andere LJeise als in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwirklicht werden. Beispielsweise kann der Drahtaufnahmeteil 14 jede von verschiedenen Formen besitzen, die bei isolierungverschiebenden Elementen bekannt ist, wie sie isolierungverschiebenden Buchsen der vorliegenden Art oder zum Anschluß an Verbinder eines mehradrigen Bandkabels verwendet werden.

Claims

PATENAWSPRUCHE

( 1.'' Isolierungverschiebende Buchse mit

einem ersten Teil, an dem mindestens ein isolierter Draht unter Verschiebung seiner Isolierung leitend befestigbar ist, und mit einem zweiten Teil, der in einem Loch einer Platte befestigbar und zur Aufnahme eines wieder herausnehmbaren Kontaktstiftes geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (18) drei mit ihm einstückige Kontaktfinger (4o) besitzt, die sich in das Innere der Buchse erstrecken und geeignet sind, federnd an einem in den zweiten Teil eingesteckten Kontaktstift (ρ) anzugreifen·
2. Isolierungv/erschiebende Buchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Kontaktfinger (4o) in gleichen Uinkelabständen voneinander angeordnet sind.
3. Isolierungverschiebende Buchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil aus Blech besteht und die Kontaktfinger (4o) mit dem Blech einstückig und aus ihm herausgedrückt sind.
4. Isolierungverschiebende Buchse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die zusammen mit anderen, ähnlichen Buchsen in einer vorherbestimmten Anordnung in einer Platte montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Buchsen so an der Platte befestigt sind, daß ihre Kontaktfinger eine vorherbestimmte Orientierung für die Aufnahme einer an einem Bauelement vorgesehenen, entsprechenden Anordnung von Kantaktstiften besitzen, die ebenfalls in einer vorherbestimmten Orientierung vorgesehen sind.