DE3529218C2 - Verbindervorrichtung für Schaltungsplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, bestehend aus zwei zusammensteckbaren Verbinderelementen für die Verbindung einer Grundplatte und einer gedruckten Tochter-Schaltungsplatte, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Vorrichtung dieser Gattung ist aus der US 3 864 000 bekannt.

Die Grundplatte kann selbst eine gedruckte Schaltungsplatte oder eine Metallplatte sein, auf deren Oberseite gedruckte Schaltungsplatten als "Tochterplatten" lösbar und in recht­ winkliger Ausrichtung zur Grundplatte befestigt sind, um sie leicht entfernen zu können. Zur elektrischen Verbindung einer Tochterplatte mit einer anderen Tochterplatte, mit der Grund­ platte und mit anderen Schaltungen kann z. B. die bekannte zweistückige Vielfachkontakt-Verbindervorrichtung verwendet werden, die aus einem an der Grundplatte befestigten Verbin­ derelement und einem dazu passenden weiteren Verbinderelement besteht, welches an der Tochterplatte befestigt ist. Die beiden Verbinderelemente sind so gestaltet, daß eines von ihnen im Paßsitz in den Hohlraum zwischen vorstehende Seiten­ wände des anderen Elementes paßt. Beim Zusammenfügen der beiden Verbinderelemente wird eine Vielzahl von Reihen von Kontaktstiften, die sich im besagten Hohlraum zwischen den Seitenwänden des einen Verbinderelementes erstrecken, mit einer Vielzahl entsprechender, entgegenstehender Kontaktgabeln des zweiten Verbinderelementes verbunden.

Um den immer steigenden Anforderungen hinsichtlich der Strom­ belastbarkeit, Schaltfrequenz und Übersprechreduzierung der elektrischen Systeme an Schaltungsplatten zu begegnen, hat man in der Vergangenheit immer mehr Exemplare der in der Verbin­ dervorrichtung vorhandenen Kontakte mit jeweils ein und demselben Potential (oder auch Signal) belegt und den damit einhergehenden Verlust an anderweitig nutzbaren Kontakten durch Erhöhung der Gesamtanzahl auszugleichen versucht, entweder durch Steigerung der Kontaktdichte innerhalb einer Reihe oder durch Einführung einer zusätzlichen gleichartigen Reihe. Ersteres kann dann wiederum zu neuen Problemen hin­ sichtlich der Strombelastbarkeit und Übersprechreduzierung führen, die herkömmlicherweise nur durch erneute gruppenweise Kontaktbelegung reduziert werden können. Fügt man hingegen bei gleichbleibender Kontaktdichte eine zusätzliche gleichartige Kontaktreihe hinzu, dann vergrößert dies die Breite der Verbindervorrichtung, so daß sich Platzprobleme ergeben und unter Umständen weniger Schaltungsplatten nebeneinander ange­ ordnet werden können.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbin­ dervorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung so auszubilden, daß die Anzahl der verfügbaren Kontakte erhöht wird, ohne die Gesamtabmessung der Vorrichtung zu vergrößern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei der erfindungsgemäßen Verbindervorrichtung sind neben den üblichen Kontaktelementen, die als "erste" und "zweite" Kontaktelemente zur Bildung von Stift/Fassungs-Kontaktpaaren (Männchen/Weibchen) zusammenwirken, zusätzlich "dritte" und "vierte" Kontaktelemente vorgesehen, die seitlich angeordnet
sind und somit eine Kontaktgabemöglichkeit in einem Bereich zwischen einer Seitenwand des einen und einer Seitenwand des anderen Verbindergehäuses schaffen. Diese Kontaktelemente können für eine zusätzliche Verbindung zur Stromleitung z. B. nach Masse oder zur Energieversorgung dienen, ohne daß dadurch die Abmessung der Verbindervorrichtung vergrößert wird.

Aus der US 4 457 575 ist es an sich bekannt, Kontaktstücke und Gegenkontaktstücke an einander zugewandten Seitenflächen zweier ineinandersteckbarer Verbinderelemente anzuordnen, und zwar bei einer abgeschirmten Kabel/Gehäuse-Steckverbindung. Im einzelnen weisen alle Kontakte des Kabelsteckers, die mit den Kabeladern verbunden sind, nach der Seite, und die betref­ fenden Gegenkontaktstücke der Fassung weisen von der seit­ lichen Innenwandung der Steckerfassung in seitlicher Richtung nach innen. Für die Kontaktgabe zwischen den abschirmenden Teilen von Stecker und Fassung verwendet das bekannte System nur Kontaktpaare eben diese einen Charakters. Der besagte Stand der Technik lehrt also nichts anderes, als eine erste vorhandene Kontaktreihe der Steckerfassung um eine zweite, das Abschirmpotential führende Kontaktreihe gleichen Charakters zu ergänzen. Es ist also erforderlich, bei der Hinzufügung der masseleitenden Abschirmkontakte auch die Gesamtabmessungen des Systems zu vergrößern, denn sowohl die (in Steckrichtung gemessene) axiale Länge des Steckers als auch die axiale Tiefe der Fassung muß vergrößert werden, um Platz für die Masse­ kontakte zu schaffen.

Zur Erläuterung der Erfindung werden nachstehend Aufbau und Arbeitsweise eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zum Verbinden einer gedruckten Tochter-Schaltungsplatte mit einer Grundplatte;

Fig. 2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 zeigt in auseinandergezogener, perspektivischer Darstellung ein Kontaktelement des tochterplat­ tenseitigen Verbinderelementes der Vorrichtung nach

Fig. 1 und denjenigen Teil dieses Verbinderelementes, an dem besagtes Kontaktelement gehalten wird;

Fig. 4 zeigt in auseinandergezogener, perspektivischer Dar­ stellung ein Kontaktelement des grundplattenseitigen Verbinderelementes der Vorrichtung nach Fig. 1 vor dessen Einsetzen in Nuten, die sich in Seitenwänden des grundplattenseitigen Verbinderelementes der Vorrichtung nach Fig. 1 befinden;

Fig. 5 zeigt einen vertikalen Schnitt gemäß der Linie 5-5 der Fig. 1 und offenbart, wie die Kontaktelemente der Vorrichtung nach Fig. 1 aneinander angreifen.

In der Fig. 1 ist eine zweistückige Verbindervorrichtung 10 dargestellt, die dazu dient, eine gedruckte Tochter-Schal­ tungsplatte 12 (schematisch ohne elektronische Bauteile gezeigt) elektrisch mit einer Grundplatte 12 zu verbinden. Die Vorrichtung enthält ein unteres Verbinderelement 16, das mit der Grundplatte 14 verbunden ist und dementsprechend als "grundplattenseitiges" Verbinderelement bezeichnet wird, sowie ein oberes Verbinderelement 20, das mit der Tochterplatte 12 verbunden ist und dementsprechend als "tochterplattenseitiges" Verbinderelement bezeichnet wird. An der Grundplatte sind als Signalkontakte vier Reihen erster Kontaktelemente 18 befe­ stigt, die als Stifte gestaltet sind und nach oben durch das grundplattenseitige Verbinderelement 16 hindurchgreifen, um mit einer entsprechenden Vielzahl signalübertragender zweiter Kontaktelemente 22 zusammenzuwirken, die sich in einem Gehäuse 24 (Fig. 2) befinden.

Wie in den Fig. 2, 3 und 5 erkennbar, gehören die zweiten Signal-Kontaktelemente 22 zum tochterplattenseitigen Verbin­ derelement 20 und sind an ihren unteren Enden 26, innerhalb einzelner Fächer oder Höhlungen 28 des Kunststoffgehäuses 24 gegabelt. Die Kontaktelemente 22 setzen sich nach oben fort und sind dann in Horizontalrichtung abgebogen. Die anderen Enden 23 der Kontaktelemente 22 greifen durch eine Führungs­ platte 30 aus Kunststoff und durch Löcher in der Tochterplatte 12, wo sie angelötet sind (Fig. 5). Zwischen der Führungs­ platte 30 und dem Gehäuse 24 und mit diesem Teil verbunden sitzt ein versteifender Teil 32 aus Aluminium, um die freilie­ genden Teile der Kontaktelemente 22 abzudecken und dem toch­ terplattenseitigen Verbinderelement 20 feste Struktur zu geben. An einer äußeren Fläche einer Seitenwand 34 des Gehäu­ ses 24 befinden sich dritte Kontaktelemente 36, die der Masse­ verbindung dienen und in der Fig. 3 getrennt vom Gehäuse 24 und ausführlicher gezeigt sind. Die Kontaktelemente 36 sind an der Wand 34 des Gehäuses 24 mittels vertikaler und horizonta­ ler Laschen 37 bzw. 39 festgehalten. Die vertikalen Laschen 37 werden während des Gießens des Gehäuses 24 befestigt, und die horizontalen Laschen 39 werden nach dem Gießen nach oben gebo­ gen. Die unteren Enden der Kontaktelemente 36 sind abge­ schrägt, um Führungsflächen 40 zu bilden. In seitlicher Rich­ tung stehende Zinken 38 der Kontaktelemente 36 greifen durch Löcher in der Tochterplatte 12, wo sie angelötet sind (Fig. 5). Die Kontaktelemente 36 sind ungefähr 0,2 mm dick und bestehen aus Phosphorbronze mit 2,5 µm Nickel und einem 0,5 µm dicken Überzug aus plattiertem Gold.

In den Fig. 2, 4 und 5 ist zu erkennen, daß die stiftförmi­ gen Signal-Kontaktelemente 18 des grundplattenseitigen Verbin­ derelementes 16 im Preßsitz in der Grundplatte 14 sitzen und daß das grundplattenseitige Verbinderelement 16 vierte Kontaktelemente 42 Art hat, die in Nuten 44 einer rechten Seitenwand 46 sitzen. Diese Seitenwand läuft ebenso wie eine linke Seitenwand 56 von einer Basis 47 nach oben, um Außenwände eines Gehäuses zu definieren. Jedes Kontaktelement 42 hat drei Kontaktteile 50, die sich ausgehend von einem verbindenden Teil 53 nach oben durch Löcher 51 in die Nuten 44 erstrecken. Nahe der Oberseite der Basis 47 sind die Kontakt­ teile 50 aus dem Hohlraum 24 zwischen den Seitenwänden 46, 56 weggebogen, bis zu jeweils einem Abstückpunkt 52. Von dort machen die Kontaktteile 50 eine Biegung wieder zurück in den Hohlraum 54, und an den Kontaktpunkten 48 beginnen sie mit einer aus dem Hohlraum 54 fortgerichteten Biegung. Am oberen beweglichen Ende jedes Kontaktteils 50 befindet sich eine Nase, die sich nach der Seite hinter einem überstehenden Teil 60 der Seitenwand 46 erstreckt. Am oberen Ende der Nut 44 befindet sich eine weiter in die Seitenwand reichende Aus­ nehmung 45. Die Kontaktelemente 42 bestehen aus einer Kupfer­ legierung (C72500), und haben an den Kontaktbereichen 48 (Fig. 4) eine geschweißte Einlage aus 2,5 µm Nickel mit einem 2,5 µm dicken Goldüberzug.

Zum Gebrauch wird das grundplattenseitige Verbinderelement 16 an der Grundplatte 14 befestigt, indem die unteren Preßsitz­ teile der stiftförmigen Kontaktelemente 18 und die an der Seitenwand sitzenden Kontaktelemente 42 durch Löcher in der Grundplatte gesteckt werden. Die Befestigung des tochter­ plattenseitigen Verbinderelementes 20 mit der Tochterplatte 12 erfolgt durch eine Schraube 64, die durch die Führungsplatte 30 in den Versteifungsteil 32 greift, und außerdem durch Löt­ mittel an den Stellen, wo die Enden 23 der Kontaktelemente 22 und die Zinken der Kontaktelemente 36 durch die Löcher 62 in der Tochterplatte 12 greifen. Die Kontaktelemente 18, 22 werden zur Übertragung von Signalen verwendet, während die Kontaktelemente 36, 42 für die Verbindung zur Masse oder Erde benutzt werden.

Vor dem Einstecken des tochterplattenseitigen Verbinderelemen­ tes 20 in den Hohlraum 54 lehnen sich die Nasen 58 infolge von Vorspannungskräften gegen die überstehenden Teile 60 und geben dadurch den Kontaktpunkten 48 eine genaue Position, so daß sie nicht derart weit in den Hohlraum 54 vorstehen, daß eine Klemmstörung während des Einsteckens zu befürchten wäre. Wenn das tochterplattenseitige Verbinderelement 20 in den Hohlraum 54 eingesteckt wird, werden die Kontaktstifte 18 zwischen den Gabelzinken 26 aufgenommen, die oberen Enden der Kontakt­ elemente 42 werden durch die schräge Oberfläche 40 leicht zurückgebogen und in den Ausnehmungen 45 aufgenommen, und die Kontaktelemente 36 berühren die Kontaktpunkte 48 der Kontakt­ elemente 42, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Die Ausnehmun­ gen 45 sind vorgesehen, damit die Kontaktteile 50 nur an den unteren Enden gebogen werden. Hierdurch vermeidet man die Notwendigkeit sehr starker Einsteckkräfte, die erforderlich würden, falls die Kontaktteile 50 an zwei Enden gestützt wären.

Die beschriebene Verbindervorrichtung hat neben dem Vorteil, daß Masseverbindungen ohne Schaffung zusätzlichen Raums an der Vorrichtung realisiert werden können, den weiteren Vorzug, daß die Massekontaktzinken 38 an den Tochterplatten 12 unmittelbar neben einer Reihe von Anschlußbereichen 36 der Signal-Kontakt­ elemente 22 angeordnet werden können, um einen kurzen Masse­ verbindungsweg zur Ermöglichung schneller Schaltvorgänge zu erhalten.

Die in Verbindung mit den Zeichnungen beschriebene Verbin­ dervorrichtung ist nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das heißt, es sind auch andere Ausführungsformen im Rahmen der Patentansprüche möglich.

Claims (12)

1. Vorrichtung (10) bestehend aus zwei zusammensteckbaren Verbinderelementen (16, 20) für die Verbindung einer Grund­ platte (14) und einer gedruckten Tochter-Schaltungsplatte (12),
wobei das an der einen Platte (z. B. 14) befestigbare erste Verbinderelement (16) folgendes enthält: ein Gehäuse aus Isoliermaterial mit einer Basis (47) und zwei ersten Seiten­ wänden (46, 56), die sich von der Basis (47) in der Steckrich­ tung erstrecken und voneinander beabstandet sind, um zwischen ihren nach innen weisenden Flächen einen Hohlraum (54) zu definieren, und eine Vielzahl erster Kontaktelemente (18), deren in Steckrichtung weisende Kontaktteile sich im Abstand und parallel zu den ersten Seitenwänden (46, 56) in den Hohl­ raum (54) erstrecken und deren entgegengesetzte Enden Anschluß­ bereiche für elektrische Anschlüsse an der betreffenden Platte (14) haben,
und wobei das an der anderen Platte (12) befestigbare zweite Verbinderelement (20) ein Gehäuse (24) aus Isolier­ material aufweist, welches nach außen gerichtete und den ersten Seitenwänden (46, 56) zukehrbare zweite Seitenwände (z. B. 34) zur Einpassung zwischen die ersten Seitenwände (46, 56) hat und innerhalb dessen eine Vielzahl zweiter Kontaktelemente (22, 26) angeordnet ist, deren in die Steckrichtung weisende Kontakt­ teile (26) zum Eingriff mit den genannten Kontaktteilen der ersten Kontaktelemente (18) des ersten Verbinderelementes (16) geformt sind und deren entgegengesetzte Enden (23) Anschluß­ bereiche für elektrische Anschlüsse an der besagten anderen Platte (12) haben,
und wobei von den beiden Gruppen der ineinandergreifenden Kontaktteile der ersten und zweiten Kontaktelemente (18, 26) die eine Gruppe als Steckstifte und die andere Gruppe als Stiftfassungen ausgelegt ist,
und wobei das Gehäuse eines der Verbinderelemente einen Isolierbereich mit einer Vielzahl darin gebildeter Höhlungen (28) beinhaltet, in denen sich die eine Gruppe der ineinander­ greifenden Kontaktteile befindet, derart, daß in jeder Höhlung ein erstens und ein zweites Kontaktelement elektrischen Kontakt miteinander geben
dadurch gekennzeichnet,
daß an mindestens einer (34) der zweiten Seitenwände mindestens ein drittes Kontaktelement (36) angeordnet ist, das einen von dieser Seitenwand nach außen weisenden Kontaktteil und mindestens einen Anschlußbereich (38) für einen elektrischen Anschluß an der besagten anderen Platte (12) hat, und
daß am ersten Verbinderelement (16) mindestens ein viertes Kontaktelement (42) gehalten ist, das mindestens einen Anschlußbereich für einen elektrischen Anschluß an der besagten einen Platte (14) hat und so positioniert ist, daß es beim Einstecken des zweiten Verbinderelementes (20) in das erste Verbinderelement (16) elektrischen Kontakt mit dem dritten Kontaktelement (36) im Bereich zwischen dem Gehäuse des ersten Verbinderelementes (16) und der betreffenden zweiten Seitenwand (34) gibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der ersten Seitenwände (46) mit Nuten (44) und zu den Nuten führenden Öffnungen in ihrer nach innen gerichteten Oberfläche versehen ist und daß sich in den Nuten eine Vielzahl nach innen weisender Kontaktteile (50) als Bestandteile des oder der vierten Kontaktelemente (42) befindet, die zum Hohlraum (54) hin freiliegen und nachgiebig sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die nach innen weisenden Kontaktteile (50) in den Hohlraum (54) erstrecken;
daß die zugehörige Seitenwand (46) an den in der nach innen gerichteten Oberfläche befindlichen Öffnungen überstehende Teile (60) hat, derart, daß die Öffnungen schmäler sind als die hinter den überstehenden Teilen liegenden Nuten (44);
daß die nach innen weisenden Kontaktteile (50) bewegliche Enden haben, die aus dem Hohlraum (54) weggebogen sind und seitlich abstehende Nasen (48) aufweisen, welche mit den über­ stehenden Teilen (60) zusammenwirken, um ein zu weites Hinein­ ragen der Kontaktteile in den Hohlraum (54) und damit ein Verklemmen der Vorrichtung zu verhindern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich von den Nuten (44) Ausnehmungen (45) weiter in die Seitenwand (46) erstrecken, um die beweglichen Enden aufzunehmen, wenn die nach innen weisenden Kontaktteile (50) in die Nuten gespannt werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nuten (44) mit durch die Basis (47) gehenden Löchern (51) in Verbindung stehen und daß die vierten Kontaktelemente (42) durch diese Löcher geführt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der vierten Kontaktelemente (42) eine Mehrzahl nach innen weisender Kontaktteile (50) hat, die durch die Löcher (51) geführt sind und jenseits der Löcher durch einen Verbindungsteil (53) miteinander verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder nach innen weisende Kontaktteil (50) einen Abstützpunkt (52) diesseits des ihm zugeordneten Lochs (51) hat und zu diesem Abstützungspunkt hin aus dem zwischen den ersten Seitenwänden (56, 46) gebildeten Hohlraum (54) weggebogen und am Abstützungspunkt (52) wieder in Richtung zum Hohlraum (54) zurückgebogen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Kontaktelement (36) eine Vielzahl von Anschlußteilen (38) zum Hindurchführen durch Löcher in der Tochter-Schaltungsplatte (12) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Kontaktelement (36) mit Laschen (37, 39) versehen ist, um es an der Außenseite (34) einer (45) der zweiten Seitenwände (46, 56) zu befestigen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Kontaktelement (36) zur Kontaktierung einer Vielzahl der nach innen weisenden Kontaktteile (50) des vierten Kontaktelementes (42) ausgelegt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nach außen weisende Kontaktteil des dritten Kontaktelementes (36) an seinem in Steckrichtung weisenden Endabschnitt (40) abgeschrägt ist, um die nach innen weisenden Kontaktteile (50) beim Zusammenstecken der Verbinderelemente (16, 20) aus dem Hohlraum (54) wegzuspannen.

12. Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Verbinderelement (z. B. 20) an der Tochter-Schaltungsplatte (12) und das andere Verbinderelement (z. B. 16) an der Grundplatte (14) befestigt ist.