DE4015531A1

DE4015531A1 - Elektrischer steckverbinder

Info

Publication number: DE4015531A1
Application number: DE4015531A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Koch; Ruediger Dipl Ing Ostermann; Ekkehard Stephan
Original assignee: Stocko Metallwarenfabriken Henkels and Sohn GmbH and Co
Current assignee: Stocko Metallwarenfabriken Henkels and Sohn GmbH and Co
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1991-11-21
Also published as: DE4015531C2

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder zum elektrischen Kontaktieren der abisolierten Leiterenden von elek trischen Kabeln insbesondere mit den zugehörigen Bahnen einer Leiterplatte, der elektrische Steckverbinder bestehend aus einem Gehäuse aus Kunststoff, in dem in einer Reihe gebogene Federarme mit einer Kontaktierungsspitze für die elektrische Kontaktierung der Leiterenden angeordnet sind, wobei diese Federarme im wesentlichen quer zur Einsteckrichtung der Leiterenden bewegbar sind.

Ein elektrischer Steckverbinder dieser Art ist aus der EP-OS 03 40 994 bekannt. Ein derartiger elektrischer Steckverbinder dient der allgemeinen Leiterverbindung beispielsweise in Form einer geräteinternen Kabelverbindung bei elektronischen Geräten. Der bekannte elektrische Steckverbinder besteht dabei aus einem Kunststoffgehäuse, welches auf einer Leiterplatte befestigt ist, dessen Leiterbahnen mit den entsprechenden Kabeln kontaktiert werden sollen. Zu diesem Zweck sind im Kunststoffgehäuse in einer Reihe gebogene Gabelfederarme von Gabelfedern angeordnet, die mit einer Kontaktierungsspitze versehen sind. Der andere Arm der Gabelfeder ist demgegenüber unbewegbar im Gehäuse festgelegt. Zum Kontaktieren der abisolierten Leiterenden der elektrischen Kabel mittels der Gabelfedern werden diese abisolierten Leiterenden in das Gehäuse durch einen Einführkanal derart eingeschoben, daß die gebogenen Federarme der Gabelfedern quer zur Einsteckrichtung bewegt werden. Aufgrund der Elastizität der Federarme üben diese eine Klemmkraft auf die abisolierten Leiterenden der elektrischen Kabel aus, welche zum einen die Leiterenden festhält und welche zum anderen die elektrische Kontaktierung herstellt.

Nachteilig bei dem bekannten elektrischen Steckverbinder ist, daß die Federkraft der gebogenen Federarme aufgrund ihrer Länge in Querrichtung relativ gering ist, so daß trotz der Kontaktie rungsspitze sehr leicht die Gefahr besteht, daß das entsprechende Leiterende unbeabsichtigt herausgezogen wird.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, den bekannten elektrischen Steckverbinder derart weiter zuentwickeln, daß trotz einer geringen Steckkraft große Leiterhaltekräfte zum Tragen kommen.

Als technische Lösung wird mit der Erfindung vorge schlagen, daß die Federarme jeweils derart ausgebildet sind, daß sie sowohl in Einsteckrichtung der Leiterenden als auch in Quer richtung hierzu bewegbar sind, wobei die Federkonstante in Einsteckrichtung kleiner ist als die Federkonstante in der Quer richtung.

Ein nach dieser technischen Lehre ausgebildeter elektrischer Steckverbinder hat den Vorteil, daß die abisolierten Leiterenden der elektrischen Kabel direkt kontaktiert werden können. Dabei bestehen nur geringe Steckkräfte, so daß die Leiterenden problemlos in das Gehäuse zum elektrischen Kontaktieren einge schoben werden können. Die Leiterhaltekräfte bzw. die Auszieh kräfte sind dabei sehr hoch, so daß die Leiterenden sehr sicher elektrisch kontaktiert sind.

In einer bevorzugten konstruktiven Ausführung dieses Federarm prinzips wird vorgeschlagen, daß der Federarm aus einem ersten Armabschnitt besteht, der mit seinem einen Ende im Gehäuse fixiert ist und sich mit seinem anderen, freien Ende entgegen der Einsteckrichtung erstreckt, daß sich an den ersten Armab schnitt ein zweiter Armabschnitt anschließt, der im wesentlichen senkrecht zum ersten Armabschnitt abgewinkelt ist und daß sich an den zweiten Armabschnitt ein dritter Armabschnitt anschließt, der bezüglich des zweiten Armabschnittes im wesentlichen um 180° zurückgeführt ist und an seinem freien Ende die Kontaktiertungsspitze aufweist. Auf diese Weise läßt sich technisch sehr einfach ein Federarm schaffen, dessen Feder konstante in Einsteckrichtung kleiner ist als die Federkonstante in der Querrichtung. Ein derartiger Federarm läßt sich darüber hinaus auf technisch einfache Weise beispielsweise als Stanzteil herstellen.

Um eine Beschädigung des Federarmes durch eine Überdehnung zu vermeiden, wird in einer Weiterbildung vorgeschlagen, daß zwi schen dem zweiten Armabschnitt und dem dritten Armabschnitt ein die Bewegung begrenzender Nocken angeordnet ist.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird vorge schlagen, daß der Federarm insbesondere im Bereich seiner Kontaktierungsspitze eine mit dem Gehäuse zusammenwirkende Schräge aufweist, die beim Herausziehen des Leiterendes entgegen der Einsteckrichtung die Kontaktierungsspitze zur Erhöhung der Kontaktierkraft in Richtung Leiterende bewegt. Beim Herausziehen des Kabels wird der Kontaktdruck zwischen der Kontaktierungsspitze und dem abisolierten Leiterende derart erhöht, daß sich die Leiterausreißkräfte stetig vergrößern, was ein Herausziehen des Kabels aus dem Gehäuse verhindert. Mit dieser Konstruktion wird somit das abisolierte Leiterende im Ge häuse automatisch verriegelt, um somit sehr hohe Leiterhaltekräfte zu erhalten, die sich insbesondere dann auf bauen, wenn das elektrische Kabel herausgezogen werden soll.

Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung schlägt eine in das Gehäuse einsteckbare Leiste vor, die im eingesteckten Zustand am Federarm angreift und beim Herausziehen des Leiterendes entgegen der Einsteckrichtung ein Entlangbewegen der Schräge am Gehäuse und damit eine Erhöhung der Kontaktierkraft verhindert. Diese Leiste ist dabei vorzugsweise deckelartig ausgebildet. Die Leiste bringt dabei den Vorteil mit sich, daß die Verriegelung gelöst werden kann, um im gelösten Zustand das abisolierte Leiterende mit geringen Kräften aus dem Gehäuse herausziehen zu können. Dadurch werden die Leiterauszugskräfte gleich oder ähnlich gering wie die Leitereinsteckkräfte. Der erfindungsgemäße elektrische Steckverbinder zeichnet sich somit durch geringe Steckkräfte bei hohen Ausziehkräften im verriegelten und geringen Ausziehkräften im entriegelten Zustand aus.

Um ein Zerstören des Federarmes zu verhindern, wird vorgeschla gen, daß die Einsteckbewegung der Leiste in das Gehäuse durch Anschläge begrenzt ist.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung schlägt einen festste henden Gabelarm vor, welcher am Gehäuse abgestützt ist. Dieser unbewegliche Gabelarm bildet somit mit dem zugehörigen Federarm die klassische Gabelfeder, bei der allerdings bei der erfindungsgemäßen Weiterbildung der eine Gabelfederarm nicht als solcher elastisch biegbar ist, sondern feststeht. Dadurch ist eine einseitig starre Kontaktierungsseite geschaffen, welche eine große Kontaktierungsfläche zur Verbesserung der elek trischen Werte bietet. Der Gabelarm kann dabei im Inneren des Gehäuses an der Gehäusewand anliegen.

In einer Weiterbildung dieses Prinzips wird vorgeschlagen, daß der erste Armabschnitt und der Gabelarm im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Dadurch ist ein Einführkanal für das abisolierte Leiterende geschaffen.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen elektrischen Steckver binders schlägt vor, daß das Gehäuse abstützende Einlaufkanäle für die Kabel aufweist. Dadurch ist ein seitlicher Knickschutz für das Kabel oberhalb der Kontaktierungszone geschaffen. Die Leiterkontaktierungssituation wird durch die Berührung im Knickschutzbereich verbessert.

Weiterhin wird in einer Weiterbildung vorgeschlagen, daß der Federarm und gegebenenfalls der Gabelarm an einer Basisplatte angeformt sind, die wenigstens ein vorzugsweise mehrfach abge winkeltes Lötbein aufweist, wobei die Basisplatte beidseits des Lötbeines Schlitze aufweist. Dadurch wird ein Verrasten des elektrischen Steckverbinders auf der Leiterplatte ermöglicht, wobei die Leiterplattensteckkräfte reduziert werden. Durch die beidseitigen Schlitze wird dabei ein elastisches Verrasten ermöglicht, wenn die Lötbeine in die entsprechenden Bohrungen in einer Leiterplatte gesteckt werden. Die Aufsteckkräfte sind dabei gering, wobei auf technisch einfache Weise eine Verrastung auf der Leiterplatte ermöglicht wird. Dadurch werden Fehler und Zerstörungen vermieden.

Eine weitere Weiterbildung schlägt vor, daß die Kontaktierungs spitze widerhakenförmig ausgebildet ist. Diese Ausbildung eignet sich insbesondere für kleinere Drahtdurchmesser.

Weiterhin wird in einer Weiterbildung vorgeschlagen, daß die elektrischen Kontaktierungselemente jeweils mittels Rastnasen innerhalb des Gehäuses festgelegt sind. Dadurch ist ein einwand freier Festsitz der Kontaktierungselemente im Gehäuse gewähr leistet.

In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Gehäue Codier- und/oder Befestigungsele mente aufweist. Durch diese Elemente besteht die Möglichkeit, daß das Gehäuse und damit der Steckverbinder auf einer Leiter platte befestigt und/oder insbesondere codiert werden kann. Es wird dadurch ein Fehlstecken auf der Leiterplatte verhindert. Das Element kann dabei am Gehäuse fest angespritzt oder ent sprechend der Anforderung als loses Teil eingesetzt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, daß das Element Rastnasen besitzt.

Schließlich wird in einer Weiterbildung der Erfindung vor geschlagen, daß wenigstens einem der elektrischen Kontaktie rungselemente ein Codierteil für eine mit einer entsprechenden Abisolierung versehene Rasterstegleitung zuordenbar ist. Das Codierteil, welches beispielsweise aus Kunststoff oder Metall sein kann, kann dabei am Gehäuse fest angespritzt oder je nach Anforderung als loses Teil eingesetzt werden. Dadurch wird ein Fehlstecken vom Leiter in den Steckverbinder verhindert.

Ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Steckverbinders wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das Gehäuse des elek trischen Steckverbinders;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

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

Fig. 4 eine Schnittdarstellung entsprechend der in Fig. 3, jedoch mit heruntergedrückter Leiste zum Entriegeln des elektrischen Steckverbin ders.

Der elektrische Steckverbinder weist ein Gehäuse 1 aus Kunst stoff auf, welches mittels einstückig mit dem Gehäuse 1 ausge bildeten, stiftartigen Codier- und/oder Befestigungselements 2 auf einer nicht dargestellten Leiterplatte beispielsweise für eine geräteinterne Kabelverbindung befestigt oder codiert werden kann. Innerhalb dieses Gehäuses 1 sind in einer Reihe mehrere Kammern 3 ausgebildet, in denen jeweils ein Kontaktierelement in Form einer Gabelfeder 4 angeordnet ist.

Diese Gabelfeder 4 ist ein Blechstanzteil und weist zunächst eine Basisplatte 5 auf. Diese weist unterseitig zwei Lötbeine 6 auf. Dabei lassen die Fig. 3 und 4 erkennen, daß die Lötbeine 6 abgewinkelt sind und daß vor allem das linke Lötbein 6 beidseits durch in der Basisplatte 5 ausgebildete Schlitze 7 begrenzt ist, die insbesondere diesem Lötbein 6 eine gewisse Elastizität verleihen. Dadurch läßt sich der elektrische Steckverbinder auf der nicht dargestellten Leiterplatte verrasten.

Weiterhin ist an der Basisplatte 5 der Gabelfeder 4 ein Gabelarm 8 angeformt. Dieser ist im Bereich seiner unteren Wurzel im Gehäuse 1 verrastet und liegt an seinem oberen Ende an einer Seitenwand des Gehäuses 1 an, so daß der Gabelarm 8 feststeht.

Außer dem feststehenden Gabelarm 8 weist die Gabelfeder einen elastischen Federarm 9 auf. Auch dieser ist an der Basisplatte 5 angeformt. Der Federarm 9 besteht dabei zunächst aus einem ersten Armabschnitt 9′, der sich entgegen der Einsteckrichtung E erstreckt. An diesen ersten Armabschnitt 9′ schließt sich ein zweiter Armabschnitt 9′′ an, der um 90° abgewinkelt ist. An diesen zweiten Armabschnitt 9′′ schließt sich ein dritter Arm abschnitt 9′′′ an, der bezüglich des zweiten Armabschnittes 9′′ um 180° zurückgebogen ist und zusammen mit dem zweiten Armab schnitt 9′′ eine Art Schlaufe bildet. Das freie Ende dieses dritten Armabschnittes 9′′′ weist dabei eine Kontaktierungs spitze 10 auf, die benachbart zum Gabelarm 8 liegt. Weiterhin weist der dritte Armabschnitt 9′′′ eine rückseitige Schräge 11 auf, welche an einer Kante 12 des Gehäuses 1 anliegt.

Weiterhin ist erkennbar, daß zwischen dem zweiten Armabschnitt 9′′ und dem dritten Armabschnitt 9′′′ im Abknickungsbereich ein Nocken 13 vorgesehen ist.

In das Gehäuse 1 ist von oben eine deckelartige Leiste 14 aufge steckt. Diese ist, wie die Schnittdarstellungen in Fig. 3 und 4 erkennen lassen, im wesentlichen winklig ausgebildet, wobei der senkrechte Schenkel auf der Oberseite des dritten Armabschnittes 9′′′ aufliegt. Wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird, kann die deckelartige Leiste 14 für einen Entriegelungs vorgang nach unten bewegt werden. Zur Bewegungsbegrenzung weist das Gehäuse 1 einen Anschlag 15 auf.

Der Steckverbinder funktioniert wie folgt: In einen oberseitigen Einlaufkanal 16 des Gehäuses 1 wird das abisolierte Leiterende 17 eines elektrischen Kabels 18 zum elek trischen Kontaktieren mit dem elektrischen Kontaktelement in Form der Gabelfeder 4 eingeschoben. Die Gabelfeder 4 ist dabei mittels Rastnasen 19 in der entsprechenden Kammer 3 des Gehäuses 1 gehalten. Beim Einschieben des abisolierten Leiterendes 17 in das Gehäuse 1 wird zunächst der dritte Armabschnitt 9′′′ des Federarmes 9 in Einsteckrichtung E derart verschwenkt, bis das vordere Ende des oberen, dritten Armabschnittes 9′′′ auf dem Nocken 13 zu liegen kommt, wie dies in Fig. 4 erkennbar ist. Für diese Bewegung des dritten Armabschnittes 9′′′ ist eine relativ geringe Kraft erforderlich, so daß demzufolge die Einsteckkraft ebenfalls relativ gering ist. Gleichzeitig bewegt sich aber der obere, dritte Armabschnitt 9′′′ quer zur Einsteckrichtung E (in Fig. 4 nach links). Aufgrund der Schlaufenbildung ist hier eine relativ große Kraft erforderlich, so daß das abisolierte Leiter ende 17 zwischen dem feststehenden Gabelarm 8 und der Kontak tierungsspitze 10 fest kontaktiert wird.

Beim Herausziehen des elektrischen Kabels 18 aus dem Gehäuse 1 wird aufgrund der Kontaktierungsspitze 10 der obere, dritte Armabschnitt 9′′′ ebenfalls nach oben mitbewegt. Da aber die Schräge 11 des dritten Armabschnittes 9′′′ längs der Kante 12 des Gehäuses 1 verschoben wird, wird die Kontaktierungsspitze 10 am freien Ende des dritten Armabschnittes 9′′′ in Richtung des abisolierten Leiterendes 17 derart bewegt, daß die Kontaktkraft stetig erhöht wird, was ein Herausziehen des abisolierten Leiterendes 17 des elektrischen Kabels 18 aus dem Gehäuse 1 verhindert. Das elektrische Kabel 18 befindet sich somit in der Verriegelungsposition.

Zum Entriegeln des Steckverbinders, wenn das elektrische Kabel 18 aus dem Gehäuse 1 herausgezogen werden soll, wird die deckelförmige Leiste 14 bis zum Anschlag 15 nach unten gedrückt. Dies ist in Fig. 4 erkennbar. Dadurch kommt die Unterseite der Leiste 14 auf dem oberen, dritten Armabschnitt 9′′′ derart zu liegen, daß beim Herausziehen des elektrischen Kabels 18 aus dem Gehäuse 1 die Schräge 11 nicht an der Kante 12 des Gehäuses 1 entlanggleiten und damit die Kontaktkraft erhöhen kann. Dadurch werden die Leiterauszugskräfte gleich oder ähnlich gering wie die Leitereinsteckkräfte. Somit kann in dieser Entriegelungsposition das elektrische Kabel 18 auf einfache Weise aus dem Gehäuse 1 herausgezogen und damit entkontaktiert werden.

Der elektrische Steckverbinder zeichnet sich somit durch geringe Steckkräfte bei hohen Ausziehkräften im verriegelten und ge ringen Ausziehkräften im entriegelten Zustand aus. Aufgrund der speziellen Konstruktion der Gabelfeder 4 sind kleine Raster mög lich.

Darüber hinaus ist in den Zeichnungen noch ein Codierteil 20 er kennbar, welches in eine der Kammern 3 eingesetzt ist. Es handelt sich dabei um ein zum Gehäuse 1 loses Teil aus Kunst stoff oder Metall. Korrespondierend hierzu ist eine zu kon taktierende, sogenannte Rasterstegleitung mit einer ent sprechenden Abisolierung im Stegbereich zwischen zwei Leitungen versehen. Dadurch wird ein Fehlstecken der Rasterstegleitung in den Steckverbinder verhindert.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Codier- und/oder Befestigungselement
3 Kammer
4 Gabelfeder
5 Basisplatte
6 Lötbein
7 Schlitz
8 Gabelarm
9 Federarm
9′ erster Armabschnitt
9′′ zweiter Armabschnitt
9′′′ dritter Armabschnitt
10 Kontaktierungsspitze
11 Schräge
12 Kante
13 Nocken
14 Leiste
15 Anschlag
16 Einlaufkanal
17 abisoliertes Leiterende
18 elektrisches Kabel
19 Rastnase
20 Codierteil
E Einsteckrichtung

Claims

1. Elektrischer Steckverbinder zum elektrischen Kontaktieren der abisolierten Leiterenden (17) von elektrischen Kabeln (18) insbesondere mit den zugehörigen Bahnen einer Leiterplatte, der elektrische Steckverbinder bestehend aus einem Gehäuse (1) aus Kunststoff, in dem in einer Reihe gebogene Federarme (9) mit einer Kontaktierungsspitze (10) für die elektrische Kontaktierung der Leiterenden (17) angeordnet sind, wobei diese Federarme (9) im wesentlichen quer zur Einsteckrichtung (E) der Leiterenden (17) bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Federarme (9) jeweils derart gebogen ausgebildet sind, daß sie sowohl in Einsteckrichtung (E) der Leiterenden (17) als auch in Querrichtung hierzu bewegbar sind, wobei die Federkonstante in Einsteckrichtung (E) kleiner ist als die Federkonstante in der Querrichtung.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federarm (9) aus einem ersten Armabschnitt (9′) besteht, der mit seinem einen Ende im Gehäuse (1) fixiert ist und sich mit seinem anderen, freien Ende entgegen der Einsteckrichtung (E) erstreckt, daß sich an den ersten Armabschnitt (9′) ein zweiter Armabschnitt (9′′) anschließt, der im wesentlichen senkrecht zum ersten Armabschnitt (9′) abgewinkelt ist, und daß sich an den zweiten Armabschnitt (9′′) ein dritter Armabschnitt (9′′′) anschließt, der bezüglich des zweiten Armabschnittes (9′′) im wesentlichen um 180° zurückgeführt ist und an seinem freien Ende die Kontaktierungsspitze (10) aufweist.

3. Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Armabschnitt (9′′) und dem dritten Arm abschnitt (9′′′) ein die Bewegung begrenzender Nocken (13) angeordnet ist.

4. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Federarm (9) insbesondere im Bereich seiner Kontaktierungsspitze (10) eine mit dem Gehäuse (1) zusammenwirkende Schräge (11) aufweist, die beim Herausziehen des Leiterendes (17) entgegen der Einsteckrichtung (E) die Kontaktierungsspitze (10) zur Erhöhung der Kontaktierkraft in Richtung Leiterende (17) bewegt.

5. Steckverbinder nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine in das Gehäuse (1) einsteckbare Leiste (14), die im eingesteck ten Zustand am Federarm (9) angreift und beim Herausziehen des Leiterendes (17) entgegen der Einsteckrichtung (E) ein Entlangbewegen der Schräge (11) am Gehäuse (1) und damit eine Erhöhung der Kontaktierkraft verhindert.

6. Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsteckbewegung der Leiste (14) in das Gehäuse (1) durch Anschläge (15) begrenzt ist.

7. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeich net durch einen feststehenden Gabelarm (8), welcher am Ge häuse (1) abgestützt ist.

8. Steckverbinder nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Armabschnitt (9′) und der Gabelarm (8) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

9. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gehäuse (1) abstützende Einlaufkanäle (16) für die Kabel (18) aufweist.

10. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der Federarm (9) und gegebenenfalls der Gabelarm (8) an einer Basisplatte (5) angeformt sind, die we nigstens ein vorzugsweise mehrfach abgewinkeltes Lötbein (6) aufweist, wobei die Basisplatte (5) beidseits des Lötbeines (6) Schlitze (7) aufweist.

11. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kontaktierungsspitze (10) widerhaken förmig ausgebildet ist.

12. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die elektrischen Kontaktierungselemente je weils mittels Rastnasen (19) innerhalb des Gehäuses (1) fest gelegt sind.

13. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gehäuse (1) Codier- und/oder Befesti gungselemente (2) aufweist.

14. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß wenigstens einem der elektrischen Kon taktierungselemente ein Codierteil (20) für eine mit einer entsprechenden Abisolierung versehene Rasterstegleitung zuordenbar ist.