DE3520519A1

DE3520519A1 - Elektrischer stecker und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3520519A1
Application number: DE19853520519
Authority: DE
Inventors: Derek Anthony Ealing London Rush
Original assignee: Smiths Group PLC
Current assignee: Smiths Group PLC
Priority date: 1984-06-30
Filing date: 1985-06-07
Publication date: 1986-01-23
Also published as: GB8514266D0; FR2566969A1; GB2161035A; GB8416723D0; GB2161035B; FR2566969B1; US4596437A

Description

Elektrischer Stecker und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stecker mit einem federnden Abschnitt der in eine Bohrung beispielsweise einer Leiterplatte einsetzbar ist, wobei der Durchmesser des federnden Abschnitts geringfügig größer ist als der Bohrungsdurchmesser sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Steckers.

Ein solcher Stecker ist insbesondere vorgesehen zum Einsetzen in die Bohrung einer Leiterplatte, bei der die Bohrungswandungen metallisiert sind. Derartige elektrische Stecker finden bei Steckleisten Verwendung, wobei die eine Hälfte, nämlich die Gegenplatte, eine Anordnung von Kontaktelemente aufweist, die in einem Isoliergehäuse angeordnet sind, das auf einer Schaltungsplatte angeordnet ist. Die Verbindung mit einer anderen Schaltungsplatte wird hergestellt mittels der anderen Steckerhälfte, die mit den ersten Steckerhälften verbindbar sind.

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Die Kontaktelemente der Gegenplatte bestehen jeweils üblicherweise aus einem einzigen Metallteil, bei dem sich ein Ende in eine Bohrung der Leiterplatte erstreckt, während das andere Ende als Stift oder Buchse ausgebildet ist, die mit der Buchse oder einem Stift der anderen Hälfte des Steckers zusammenpasst. Um einen guten mechanischen und elektrischen Kontakt mit der Bohrung sicherzustellen, ist derjenige Teil des Kontaktelements, der in die Bohrung eingesetzt wird, so ausgebildet, daß er bei seinem Einsetzen zusammengedrückt wird. Um diesen guten mechanischen und elektrischen Kontakt sicherzustellen, sind verschiedene Formen des federnden Abschnitts, der in die Bohrung eingesetzt wird, bekannt. Es ist beispielsweise bekannt, dem Kontaktelement zuerst eine im wesentlichen zylindrische Form zu geben, wobei dann der federnde Abschnitt flachgedrückt wird und in diesen abgeflachten Abschnitt ein längsverlaufender Schlitz eingestanzt wird. Der Teil des Kontaktelements, der den Schlitz aufweist, stellt einen federnden Abschnitt dar, bei dem die einander gegenüberliegenden Stege , die durch den Schlitz getrennt sind, elastisch gegeneinander gedrückt werden, wenn dieser federnde Abschnitt in die Bohrung eingesetzt wird. Die Herstellung eines solchen Kontaktelements erfordert eine Reihe von Fertigungsschritten, die bei verschiedenen Maschinen ausgeführt werden müssen, wodurch die Herstellkosten des Kontaktelements relativ hoch sind. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß der Kontakt mit der Bohrung nur längs der Außenseiten der einander gegenüberliegenden Stege hergestellt wird und nicht längs des Gesamtumfangs des Steckerbauteils und der Bohrung, in die es eingesetzt wird.

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Es besteht die Aufgabe, den Stecker so auszubilden, daß bei geringen Herstellkosten der federnde Abschnitt im wesentlichen über seinen gesamten Umfang und seine gesamte Länge in Kontakt steht mit der Bohrung, in die der Stecker eingesetzt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel und ein Verfahren zu dessen Herstellung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Steckers mit seinen beiden Steckerhälften und den Schaltungsplatten, mit denen diese Steckerhälften verbunden sind;

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Kontaktelements des Steckers;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Schnitt bei einer zweiten Ausführungsform und

Fig. 5 Darstellungen der Herstel1 schritte des und 6 Kontaktelements.

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Der Stecker 1 gem. Fig. 1 besteht aus zwei zueinander passenden Hälften, wobei die eine Hälfte 10 mit einer Gegenplatte 2 verbunden ist, bei der es sich um eine gedruckte Schaltungsplatte handelt. Die andere Hälfte

11 ist an einer Tochterplatte 3 befestigt. Die beiden Steckerhälften 10 und 11 des Steckers 1 können miteinander verbunden werden zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Tochterplatte 3 und der Gegenplatte 2.

Die gegenplattenseitige Hälfte 10 des Steckers 1 weist ein im Querschnitt rechteckiges Kunststoffgehäuse 12 auf, welches verschiedene vertikal verlaufende Kontaktelemente 20 trägt. Die Unterseite 13 des Gehäuses

12 sitzt direkt auf der oberen Fläche der Platte 2 auf, wobei die Kontaktelemente 20 durch entsprechende Bohrungen 21 dieser Platte geführt sind. Jede Bohrung 21 der Platte 2 weist über ihre gesamte Dicke hinweg eine leitende Schicht auf, die in elektrischem Kontakt steht mit einer Leiterbahn 22 an der oberen Oberfläche dieser Platte.

Die leitfähige Schicht der Bohrung 21 kann auch mit einem Leiter innerhalb der Platte oder an deren Unterseite verbunden sein. Diese Leiterbahnen 22 stellen die Verbindung mit den elektrischen Bauteilen dar, die auf der Gegenplatte angeordnet sind.

Die Kontaktelemente 20 werden nachfolgend im einzelnen anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben. Jedes Kontaktelement 20 ist einstückig ausgebildet und besteht aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung oder einer Phosphor-Bronze-Legierung und ist etwa 19mm lang. Das Kontaktelement weist einen unteren Stiftteil 25, einen mittleren Federteil 26 und einen oberen Steckerteil 27 auf.

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Der Stiftteil 25 ist etwa 14mm lang, weist flache Seiten und einen rechteckigen Querschnitt auf und dient zum Befestigen mindestens eines Drahtes. Sein Gesamtquerschnitt ist geringer als derjenige des Federteils 26. Am unteren Ende ist eine kegelstumpfförmige Spitze 28 vorhanden. Die Diagonaiabmessung des Stiftteiles 25 beträgt etwa 0,63mm, während die Fläche an der Spitze eine Querschnittsabmessung von etwa 0,13mm aufweist.

An ihrem oberen Ende geht der Stifttei1.25 über in den mittleren Federteil 26, der etwa 4mm lang ist. Der Mittelteil 26 ist trommeiförmig ausgebildet, d.h. es ist ein mittlerer im wesentlichen zylindrischer Teil 30 vorhanden, der am oberen und unteren Ende 31 bzw. 32 konisch ausgebil*- det ist und dort einen abnehmenden Durchmesser aufweist. Der mittlere Abschnitt weist drei längliche Schlitze 33, 34 und 35 auf, welche radial verlaufen und in gleichen Winkel abständen um den mittleren Abschnitt 26 verteilt angeordnet sind. Der Winkel abstand zwischen den Schlitzen 33 , 34 und 35 beträgt also 120°. Die Schlitze 33, 34 und 35 gehen in der Mitte ineinander über und bilden somit einen Y-förmigen Bereich, der sich längs des gesamten Mittenabschnitts erstreckt. Die Schlitze 33, 34 und 35 unterteilen den Mittelabschnitt in drei Schenkel 37,38 und 39, welche jeweils im Querschnitt sektorförmig ausgebildet sind. Der Raum zwischen den Schenkeln 37 bis 39, der durch die Schlitze 33 bis 35 gebildet wird, ermöglicht es, daß diese Schenkel elastisch gegeneinander deformierbar sind, wodurch der Mittelabschnitt 26 radial federnd wird. Die Schlitze 33 bis 35 , die in Fig. 3 gezeigt sind, weisen zueinander benachbarte parallele Flächen auf. Die benachbarten Flächen können jedoch auch konisch nach innen verlaufen, wie dies im Querschnitt in Fig. 4 gezeigt i st.

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Das obere Ende des mittleren Abschnitts 26 geht einstückig über in den oberen Abschnitt 27, der einen größeren Durchmesser aufweist wie der Mittelabschnitt und von diesem durch eine Ringschulter 40 getrennt ist. Der obere Abschnitt 27 ist zylindrisch und im Querschnitt kreisförmig. Das untere Ende des oberen Abschnitts 27 ist verschlossen während das obere Ende eine öffnung aufweist, wodurch das Innere 41 des oberen Abschnitts zugänglich ist. Im Inneren 41 des oberen Abschnitts 27 sind sechs Federmetalldrähte 42 angeordnet, welche durch eine äußere Muffe 43 festgehalten werden. Diese Drähte 42 verlaufen unter einem spitzen Winkel zur Längsachse des oberen Abschnitts 27 und nahe an der inneren Oberfläche, wodurch eine Federkontaktbuchse gebildet wird zur Aufnahme des damit zusammenwirkenden Stiftteiles der oberen Hälfte 11 des Steckers 1 . Ein Ring 44 umgibt den oberen Abschnitt 27 nahe dessen unteren Ende.

Jedes Kontaktelement 20 ist in einer entsprechenden Ausnehmung 16 des Gehäuses 12 angeordnet , derart, daß der Stiftabschnitt 25 und der Mittelabschnitt 26 vertikal nach unten über das Gehäuse übersteht. Hierbei kommt der Ring 44 an eine ringförmige Schulter 17 am unteren Ende der Ausnehmung zur Anlage, von wo ab der Buchsenteil 27 nach oben verläuft.

Bei der Verwendung dient die Spitze 28 des Stiftteiles 25 als Führung für das Kontaktelement 20 durch die Bohrung 21 der Schaltungsplatte 2. Wird die Hälfte 10 des Steckers weiter nach unten in die Platte 2 eingesteckt, dann tritt der Federabschnitt 26 in die Bohrung 21 ein. Da der Durchmesser des Federabschnitts 26 geringfügig größer gewählt ist als der Durchmesser der Bohrung 21 in der Platte,

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werden die Schenkel 37 bis 39 nach innen gebogen, wodurch ein guter mechanischer und elektrischer Kontakt mit der Bohrung sichergestellt ist. Der elektrische Kontakt wird hierbei mit der platierten Oberfläche der Bohrung an verschiedenen Stellen längs des Umfangs hergestellt. Der untere Stiftteil 25 steht über die untere Oberfläche der Platte 2 über. Hierbei kann ein elektrischer Kontakt mit dem Stift über einen Draht !hergestellt werden.

Das Verfahren zur Herstellung des Kontaktelements wird nachfolgend anhand der Figuren 5 und 6 beschrieben. Zuerst wird der in Fig. 5 gezeigte Rohling 50 durch konventionelles Drehen und Fräsen hergestellt. Hierbei werden die genauen Abmessungen der äußeren Oberflächen des Kontaktelements und für das Innere der Buchse erreicht. Auf der gleichen Maschine werden sodann die Schlitze 33 bis 35 unter Verwendung eines Scheibenfräsers 51 gefräst, wie dies die Fig. 6 zeigt. Die Kante der Frässcheibe 51 wird so tief eingestellt, daß sie längs der Mitte des Mittelabschnitts verläuft, wobei dann die Frässcheibe hin- und herbewegt wird, um einen Schlitz 33 der gewünschten Länge zu erzeugen. Der Rohling wird sodann um einen Winkel von 120° gedreht und der andere der beiden restlichen Schlitze erzeugt. Dieses Vorgehen wird zur Erzeugung des dritten Schlitzes wiederholt. Wo konische Schlitze der Art nach Fig. 5 erzeugt werden sollen, wird eine Frässcheibe verwendet, die im Querschnitt radial gesehen kegelstumpfförmig ist, wobei sich die schmälste Stelle an der Umfangskante befindet.

Auf diese Weise kann die Form und Abmessung der elastischen Schenkel 37 bis 39 bei geringen Kosten mit hoher Genauigkeit erzeugt werden, wodurch ein guter elastischer Kontakt mit der Einsteckbohrung 21 gewährleistet ist.

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Danach werden die Federdrähte 42, die äußere Muffe und der Ring mit dem Steckerteil verbunden.

Das Teil 20 kann auch anders ausgebildet sein, beispielsweise ist es möglich, daß anstelle der Buchse am oberen Ende ein Stift vorgesehen ist, der in eine Buchse an der anderen Hälfte 11 des Steckers einpasst. Auch ist es möglich, anstelle von drei Schenkeln vier Schenkel am Mittelabschnitt vorzusehen, wodurch sich vier Schlitze bilden.

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Claims

Dipl.-Ing. ι :.' 'i ':".'."."'. γ Patentanwalt Rehlingenstraße 8 · Postfach 260 D-8900 Augsburg 31 Telefon 0821/36015+36016 Telex 53 3 275 Postscheckkonto.·München Nr. 154789-801 Anm.: Smiths Industries Public Limited Company 8946/154 Augsburg, den 5. juni igs5 Ansprüche

1. Elektrischer Stecker mit einem federnden Abschnitt, der in eine Bohrung beispielsweise einer Leiterplatte einsetzbar ist, wobei der Durchmesser des federnden Abschnitts geringfügig größer ist als der Bohrungsdurchmesser, dadurch gekennzei chnet, daß der federnde Abschnitt (26) einstückig und im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und mindestens drei längs seines Umfangs angeordnete radiale Schlitze (33, 34, 35) aufweist, die längs des Abschnitts (26) ver-\ laufen und die mittig ineinander übergehen, wobei die dabei gebildeten Schenkel (37, 38, 39) zwischen den Schlitzen (33, 34, 35) elastisch nach innen deformierbar sind.

2. Elektrischer Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß die Schlitze (33, 34, 35) in winkelmäßig gleichen Abständen längs des Umfangs des Abschnitts (26) angeordnet sind.

3. Elektrischer Stecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, daß der federnde Abschnitt (26) an seinen beiden Enden (31, 32) jeweils sich konisch verjüngend ausgebildet ist und die Schlitze (33, 34, 35) sich mindestens teilweise bis in die konisch verjüngenden Enden sich erstrecken.

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4. Elektrischer Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzei chnet, daß die Schlitze (33, 34, 35) sich nach innen zu verjüngen.

5. Elektrischer Stecker nach einem der Ansprüche 1

bis 4, dadurch gekennzei chnet, daß der federnde Abschnitt (26) mit einem Steckerteil (27) verbunden ist, das mit einem Steckerteil einer anderen Steckerhälfte (15) verbindbar ist.

6. Elektrischer Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzei chnet, daß das Steckerteil (27) eine Buchse ist, in die ein Kontaktstift (15) der anderen Steckerhälfte einpasst.

7. Elektrischer Stecker nach Anspruch 6, dadurch gezeichnet, daß die Buchse (27) an ihrer Innenseite mehrere Federdrähte (42) aufweist, welche mit der Oberfläche des Kontaktstiftes (15) in Kontakt treten.

8. Elektrischer Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den federnden Abschnitt (26) ein Stiftteil (25) sich anschließt, das einen geringeren Durchmesser aufweist als der federnde Abschnitt (26).

9. Elektrischer Stecker nach Anspruch 8, dadurch gekennzei chnet, daß der Stiftteil (25) im Querschnitt rechteckig ist.

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10. Verfahren zu Herstellung eines Steckers nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (33, 34, 35) durch Ausfräsen eines zylindrischen Abschnitts gebildet werden.

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