DE3723138A1 - Elektrische steckverbindung mit kraftfreier ineinanderfuehrung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft lösbare Verbinder elek­ trischer Stromkreise von gedruckten Leiterplatten und bezieht sich insbesondere auf eine elektrische Steckver­ bindung mit kraftfreier Ineinanderführung.

Die Erfindung kann zur die innerhalb einer Baueinheit und zwischen Baueinheiten herstellbaren elektrischen Ver­ bindung in elektrischen Funkgeräten, in denen gedruckte Platten Verwendung finden, sowie in Schaltmitteln ein­ gesetzt werden.

Bei weit bekannten elektrischen Steckverbindungen mit kraftfreier Ineinanderführung unter Verwendung von Nocken-, Schnecken-, Zahn-Mechanismen, Mechanismen mit einer Gleit­ leiste wird als maßgebender Umstand, der die zulässige Anzahl von Kontaktpositionen begrenzt, eine Kraft ange­ sehen, die zum Öffnen der Kontaktstücke mit Hilfe des einen oder des anderen Mechanismus erforderlich ist. Das Konstruieren der elektrischen Steckverbindungen mit kraft­ freier Ineinanderführung wird durch eventuelle Krümmungen, eine Toleranzstreuung und eine Unebenheit der zu verbin­ denden Platten kompliziert. Die bekannten elektrischen Steckverbindungen haben außerdem eine komplizierte Bauart der Mechanismen zum Öffnen der Stromabgriffskontaktstücke, eine komplizierte Herstellungstechnologie und eine geringe Betriebszuverlässigkeit.

Es ist eine elektrische Steckverbindung mit fehlerfreier Ineinanderführung (GB-PS 5 42 889) bekannt, die einen Stütz­ teil mit einem Isoliergehäuse und einer Reihe von Kontakt­ stücken, eine Nockenleiste, die längs der Kontaktstücke angeordnet ist, einen Antriebsmechanismus für die Längs­ verschiebung der Leiste und ein Element für das Zusammen­ wirken der Nockenleiste mit dem Stützteil bei der Längs­ verschiebung der Leiste aufweist, welches diese vom Stütz­ teil weg diagonal verschiebt. Das Schließen der Kontakt­ stücke erfolgt bei der umgekehrten Drehrichtung des Antriebs­ mechanismus.

Das gleichzeitige Öffnen und Schließen aller Kontaktstücke führt zur Erhöhung der mechanischen Belastung des Antriebs­ mechanismus, was die Anzahl der in der Steckverbindung verwendeten Kontaktstücke begrenzt, zu einem intensiven Verschleiß des Antriebsmechanismus führt sowie die Bauart der Steckverbindung kompliziert macht.

Ferner ist eine elektrische Steckverbindung mit kraftfreier Ineinanderführung (DE-B-27 07 122) bekannt, welche ein Isoliergehäuse mit Ausnehmungen, in denen federnde Strom­ abgriffskontaktstücke aufgenommen sind, und mit einer U-förmigen Längsnut zur Einführung einer die Kontaktstücke zusammendrückenden Leiste enthält, die als Trennglied der Kontaktstücke dient. Eine andere Ausführungsvariante dieser Steckverbindung enthält gegenüber jedem Kontaktstücke­ paar angeordnete, in vertikaler Richtung bewegliche Nocken, die mittels der Leiste oder eines Schiebers in Bewegung gesetzt werden.

Das Schließen der Kontaktstücke nach der ersten Ausführungs­ variante der Steckverbindung wird durch Verschiebung der die Kontaktstücke zusammendrückenden Leiste vorgenommen. Dies führt zum allmählichen Anstieg der Kraft, die bei dem Schließen der ganzen Gruppe der Kontaktstücke entsteht. Die Verschiebung der Nocken, die die Kontaktstücke mit Hilfe der Leiste oder des Schiebers einspannen, ermöglicht eine Reduzierung der Kraft, die bei der Schließung der Kontaktstücke entsteht. Jedoch hat die Steckverbindung nach der zweiten Ausführungsvariante eine komplizierte Bauart. Darüber hinaus sind die mechanischen Spannungen, die in den Kontaktstücken auftreten, maximal bei deren geschlossenem Zustand, und dies führt zu einer bleibenden Verformung der Kontaktstücke in der Steckverbindung, welche die Zuverlässigkeit der Kontaktierung mit dem zu schalten­ den Element beim Betrieb herabsetzt.

Bekannt ist eine elektrische Steckverbindung mit fehler­ freier Ineinanderführung (USA 42 75 944), die ein Isolier­ gehäuse enthält, in dessen Oberwand eine Längsnut zur Aufnahme eines Komplementärglieds eingearbeitet ist. In der Unterwand des Gehäuses sind federnde Stromabgriffs­ kontaktstücke befestigt, die in den Ausnehmungen unterge­ bracht sind, die in den Seitenwänden des Gehäuses ausge­ führt sind. Im Gehäuse ist auch ein Längskanal für das Hin- und Herbewegen eines Schlüssels vorgesehen, der dem Öffnen und Schließen der federnden Stromabgriffskontakt­ stücke dient. Der Schlüssel ist als Stab ausgebildet, dessen Arbeitsteil einen unveränderlichen Querschnitt aufweist.

Jedes Stromabgriffskontaktstück weist gekrümmte Schenkel, die mit dem zu schaltenden Element in Berührung stehen, und Vorsprünge auf, die für die Montage der Kontakte in den Ausnehmungen bestimmt sind. Zwischen den Schenkeln der Kontaktstücke sind längs der Steckverbindung elastische Einlegestücke angeordnet, die einen Kanal für die Ver­ schiebung des Schlüssels bilden.

Obwohl die Reibungskraft des Schlüssels beim Öffnen der Kontaktstücke durch die Einlegestücke, die zwischen dem Schlüssel und den inneren Stirnflächen der Schenkel der Kontaktstücke angeordnet sind, vermindert wird, steigt die Kraft, mit der der Schlüssel eingeführt werden muß, mit zunehmender Anzahl der geöffneten Kontaktstücke, was die zulässige Anzahl von Kontaktstücken in der Steckver­ bindung begrenzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Steckverbindung mit kraftfreier Ineinander­ führung zu schaffen, deren konstruktive Ausführung durch Reduzierung einer Kraft, die beim Öffnen einer Gruppe federnder Stromabgriffskontaktstücke entsteht, es gestattet, die Anzahl der in der Steckverbindung verwendeten Kontakt­ stücke zu vergrößern sowie durch die Gestaltung der Kontakt­ stücke die Zuverlässigkeit der Kontaktgabe zwischen den Schenkeln der federnden Stromabgriffskontaktstücke und den Leiterzügen eines zu schaltenden Elements unter Vibrationsrütteln und bei Abweichungen des zu schaltenden Elements von der Ebenheit zu erhöhen und damit die Lebens­ dauer zu verlängern.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Steckverbindung mit kraftfreier Ineinanderführung, die ein Isoliergehäuse, in dessen Oberwand eine Längsnut zur Aufnahme eines zu schaltenden Elements eingearbeitet ist, in der Unterwand des Gehäuses befestigte federnde Strom­ abgriffskontaktstücke, die in Ausnehmungen untergebracht sind, die in den Seitenwänden des Gehäuses ausgeführt sind, und einen Schlüssel zum Öffnen und Schließen der federnden Stromabgriffskontaktstücke enthält, wobei im Gehäuse ein Längskanal vorgesehen ist, in dem der Schlüssel hin- und herbewegbar ist, mit dem Kennzeichen, daß der Schlüssel als Stab ausgebildet ist, der mindestens einen bei Bewegen des Schlüssels mit den inneren Stirnflächen der Schenkel der federnden Stromabgriffskontaktstücke zusammenwirkenden ellipsenähnlichen Vorsprung aufweist, dessen Erzeugende zur Längsachse des Stabes symmetrisch sind, und daß an einer Wand jeder Ausnehmung, die dem Stirnteil des Schlüssels bei dessen Bewegung in einer Richtung zugewandt ist, die das Öffnen der federnden Strom­ abgriffskontaktstücke sichert, Vorsprünge ausgeführt sind, die von beiden Seiten der Längsnut der Oberwand des Gehäuses angeordnet sind und deren Außenflächen durch die inneren Stirnflächen der Schenkel der jeweiligen federnden Strom­ abgriffskontaktstücke in deren geöffnetem Zustand um­ schlossen sind.

Es ist zweckmäßig, daß jedes federnde Stromabgriffskontakt­ stück einen in der Unterwand des Gehäuses einseitig befestig­ ten T-förmigen Fuß aufweist, bei dem die Enden des hori­ zontalen Abschnitts in federnde U-förmige Schenkel über­ gehen, die zum vertikalen Abschnitt des Fußes symmetrisch sind und deren innere Stirnflächen mit den äußeren Seiten­ flächen der Vorsprünge in Kontakt stehen, die an einer der Wände jeder Ausnehmung vorgesehen sind, wobei die freien Enden der Schenkel gegeneinander gebogen sind.

Die vorgeschlagene Erfindung ermöglicht eine Vereinfachung der Hauart der Steckverbindung mit kraftfreier Ineinander­ führung, eine Vergrößerung der in der Steckverbindung verwendeten Kontaktstücke und eine Erhöhung der Zuverlässig­ keit und der Lebensdauer der Steckverbindung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Gesamtansicht der auf einer Groß-Platte montierten, erfindungsgemäßen Steckverbindung mit kraftfreier Ineinanderführung, samt einer angeschlossenen zu schaltenden Platte;

Fig. 2 einen Querschnitt eines federnden Strom­ abgriffskontaktstücks, das in der Ausnehmung des Gehäuses untergebracht ist und sich im freien Zustand befindet;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Steckverbindung bei geöffnetem Zustand des Kontaktes;

Fig. 4 die Steckverbindung beim Öffnen der Kontakt­ stücke in Draufsicht nach Pfeil A mit ört­ lichem Schnitt.

Die elektrische Steckverbindung mit kraftfreier Ineinander­ führung enthält ein Isoliergehäuse 1 (Fig. 1), dessen Unterwand 2 auf einer Groß-Platte 3 mit Hilfe von Befesti­ gungsschellen 4 und Schrauben 5 befestigt ist. In der Oberwand 6 des Gehäuses 1 ist eine Längsnut 7 zur Aufnahme eines zu schaltenden Elements, z. B. einer gedruckten Leiterplatte 8 eingearbeitet. Die Steckverbindung enthält auch einen Schlüssel 9, der beispielsweise als Flachstab ausgebildet ist, der mindestens einen ellipsenähnlichen Vorsprung 10 aufweist, dessen Erzeugende zur Längsachse des Stabes symmetrisch sind. Im Gehäuse 1 ist ein Längskanal 11 vorgesehen, der zur Verschiebung des Schlüssels 9 in einer Richtung dient, die durch den Pfeil 12 angedeutet ist. In den Seitenwänden des Gehäuses 1 sind symmetrisch angeordnete Ausnehmungen 13 zur Aufnahme federnder Strom­ abgriffskontaktstücke 14 (Fig. 2, 3) ausgeführt.

Jedes Kontaktstück 14 hat einen in der Unterwand 2 des Gehäuses 1 einseitig befestigten T-förmigen Fuß 15 mit einem Schaft 16 für das Anlöten des Kontaktstückes. Die Enden des horizontalen Abschnitts des Fußes 15 gehen in federnde U-förmige Schenkel 17 über, die zum vertikalen Abschnitt des Fußes 15 symmetrisch sind. Die freien Enden 18 der Schenkel 17 sind einander zugekehrt abgebogen. Die Querschnittsfläche des Fußes 15 ist geringer als die jedes Schenkels 17. Im Unterteil des Fußes 15 gibt es seitliche Vorsprünge 19 für die Befestigung des Kontakt­ stücks 14 in der Unterwand 2 des Gehäuses 1.

Um die Schenkel 17 im geöffneten Zustand festhalten zu können, sind an einer Wand 20 der Ausnehmung 13, die dem Stirnteil des Schlüssels 9 (Fig. 4) bei dessen Verschiebung im Längskanal in eine durch den Pfeil 12 angedeutete Richtung zugewandt ist, Vorsprünge 21 (Fig. 2, 3) ausgeführt.

Die erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung mit kraft­ freier Ineinanderführung wirkt wie folgt.

Zur Aufnahme der gedruckten Leiterplatte 8 (Fig. 1) in der Längsnut 7 wird der Schlüssel 9 in den Kanal 11 einge­ führt. Dabei werden durch den Vorsprung 10 des Schlüssels 9 bei seiner Zusammenwirkung mit den inneren Stirnflächen der Schenkel 17 (Fig. 3) der Kontaktstücke 14 die Schenkel 17 auseinandergespreizt und mit einer längsgerichteten Kraft diese in die Bewegungsrichtung des Schlüssels 9 (Fig. 1) so verschoben, daß die Schenkel 17 (Fig. 3) die äußeren Seitenflächen der Vorsprünge 21 umschließen. Bei der weiteren Bewegung des Schlüssels 9 (Fig. 4) im Kanal 11 wirkt aufeinanderfolgend sein Vorsprung 10 allein mit zwei bis drei Kontaktstücken 14 gleichzeitig zusammen, bis alle Kontaktstücke geöffnet werden. Danach wird in die Längsnut 7 (Fig. 1) die zu schaltende Leiterplatte 8 eingeführt. Zum Schließen der Kontaktstücke 14 (Fig. 2) der Steckverbindung wird der Schlüssel 9 (Fig. 4) zurück­ bewegt. Hierbei werden durch den Vorsprung 10 des Schlüssels 9, indem er die Schenkel 17 (Fig. 2) hintereinander spreizt, diese von den Vorsprüngen 21 abgehoben, wodurch die Kontakt­ stücke in den geschlossenen Zustand gebracht werden. Die abgebogenen freien Enden 18 der Schenkel 17 werden unter der Wirkung der elastischen Verformungskräfte mit den gedruckten Leiterzügen der Platte 8 (Fig. 1) verbunden.

Um die Platte 8 aus der Steckverbindung herauszuziehen, wird der Schlüssel 9 mit einer unveränderlichen Kraft, die der Kraft für das Öffnen von zwei bis drei Kontakt­ stücken 14 (Fig. 4) gleich ist, im Kanal 11 in der durch den Pfeil 12 angegebenen Richtung bewegt, bis alle Kontakt­ stücke 14 geöffnet werden.

Der Schlüssel 9 kann mehrere Vorsprünge 10 haben, die auf seinen bestimmten Abschnitten ausgeführt werden. In diesem Fall kann der Schlüssel die Funktionen eines Ele­ ments ausüben, das elektrische Stromkreise kommutiert, weil bei der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Schlüssels 9 die Kontaktstücke 14 in Gruppen geschlossener und geöffne­ ter Kontaktstücke 14 aufgeteilt sein sollen.

Dadurch, daß der Schlüssel 9 als Flachstab mit einem Arbeits­ abschnitt in Form eines ellipsenähnlichen Vorsprungs 10 ausgebildet ist, der im Laufe des Öffnens und Schließens mit höchstens einem bis drei Kontaktstücken 14 zusammenwirkt, wird es möglich, die Trenn- und Schließkraft der Kontakt­ stücke 14 auf ein Minimum zu reduzieren und konstant zu halten, was es praktisch erlaubt, die Steckverbindungen mit einer erheblichen Anzahl von Kontaktstücken 14 aufzu­ bauen.

Die Ausführung der Vorsprünge 21 (Fig. 2) trägt dazu bei, daß sie durch die inneren Stirnflächen der geöffneten Schenkel 17 der federnden Kontaktstücke 14 der Reihe nach umschlossen werden, was die Möglichkeit bietet, bei sämt­ lichen geöffneten Kontaktstücken 14 in die Längsnut 7 die zu schaltende Leiterplatte 8 (Fig. 8) mit der Einsatz­ kraft Null einzuführen.

Dadurch, daß das federnde Kontaktstück 14 (Fig. 2) erfin­ dungsgemäß mit einem federnden T-förmigen Fuß 15 versehen ist, dessen obere freie Enden in bezug auf den Fuß 15 symmetrische U-förmige Schenkel 17 bilden, deren freie Enden 18 gegeneinander abgebogen sind, wird dem Kontakt­ stück 14 eine elastische Beweglichkeit sowohl in der Axial- als auch in der Querrichtung verliehen.

Die Beweglichkeit des Kontaktstückes 14 in der Axialrichtung sichert das aufeinanderfolgende Aufsetzen der Schenkel 17 auf die Vorsprünge 21 an einer Wand 20 jeder Ausnehmung 13, die der durch den Pfeil 12 angedeuteten Bewegungsrichtung des Schlüssels 9 zugewandt ist, oder das aufeinanderfol­ gende Abheben der Schenkel 17 (Fig. 3) der Kontaktstücke 14 von den Vorsprüngen 21 bei der Bewegung des Schlüssels 9 in umgekehrter Richtung.

Die Beweglichkeit des Kontaktstückes 14 in der Querrichtung sichert die Konstanz des Kontaktdruckes und damit einen unveränderlichen Übergangswiderstand der Kontaktstücke 14 beim Betrieb unter Vibrationsrütteln.

Die elektrische Steckverbindung mit kraftfreier Ineinander­ führung weist erfindungsgemäß eine einfache Bauart und einen verminderten Materialaufwand sowie eine erhöhte Zuverlässigkeit und Reparierbarkeit auf.

Claims (3)

1. Elektrische Steckverbindung mit kraftfreier Ineinander­ führung, die

• - ein Isoliergehäuse (1), in dessen Oberwand (6) eine Längsnut (7) zur Aufnahme eines zu schaltenden Ele­ ments eingearbeitet ist,
• - in der Unterwand (2) des Gehäuses (1) befestigte federnde Stromabgriffskontaktstücke (14), die in Ausnehmungen (13) untergebracht sind, die in den Seitenwänden des Gehäuses (1) ausgeführt sind, und
• - einen Schlüssel (9) zum Öffnen und Schließen der federnden Stromabgriffskontakte (14) enthält, wobei
• - im Gehäuse (1) ein Längskanal (11) vorgesehen ist, in dem der Schlüssel (9) hin- und herbewegbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Schlüssel (9) als Stab ausgebildet ist, der min­ destens einen bei Bewegen des Schlüssels (9) mit den inneren Stirnflächen der Schenkel (17) der federn­ den Stromabgriffskontaktstücke (14) zusammenwirkenden ellipsenähnlichen Vorsprung (10) aufweist, dessen Erzeugende zur Längsachse des Stabes symmetrisch sind, und daß
• - an einer Wand (20) jeder Ausnehmung (13), die dem Stirnteil des Schlüssels (9) bei dessen Bewegung in einer Richtung zugewandt ist, die das Öffnen der federnden Stromabgriffskontaktstücke (14) sichert, Vorsprünge (21) ausgeführt sind, die von beiden Seiten der Längsnut (7) der Oberwand (6) des Gehäuses (1) angeordnet sind und deren Außenflächen durch die inneren Stirnflächen der Schenkel (17) der jeweiligen Stromabgriffskontaktstücke (14) in deren geöffnetem Zustand umschlossen sind.

2. Elektrische Steckverbindung mit kraftfreier Ineinander­ führung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - jedes federnde Stromabgriffskontaktstück (14) einen in der Unterwand (2) des Gehäuses (1) einseitig be­ festigten T-förmigen Fuß (15) aufweist, bei dem die Enden des horizontalen Abschnitts in federnde U-förmige Schenkel (17) übergehen, die zum vertikalen Abschnitt des Fußes (15) symmetrisch sind und deren innere Stirnflächen mit den äußeren Seitenflächen der Vor­ sprünge (21) kontaktieren, die an einer der Wände (20) jeder Ausnehmung (13) vorgesehen sind, wobei
• - die freien Enden (18) der Schenkel (17) gegeneinander gebogen sind.