DE60126440T2

DE60126440T2 - Elektrischer Verbinder

Info

Publication number: DE60126440T2
Application number: DE60126440T
Authority: DE
Inventors: Bernard Logerot
Original assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Current assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: ATE353479T1; EP1134846A1; FR2806537A1; EP1134846B1; FR2806537B1; DE60126440D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder.
Genauer gesagt, betrifft die Erfindung einen elektrischen Verbinder, der insbesondere, jedoch nicht ausschließlich zum Verbinden eines abnehmbaren elektrischen Bauteils, etwa einer Batterie, mit einer Leiterplatte verwendet werden kann.
Es gibt zahlreiche Bereiche, in denen ein elektrisches Bauteil abnehmbar elektrisch angeschlossen werden muss, zum Beispiel eine Batterie an eine Leiterplatte, die Bestandteil eines Gerätes ist. Dies ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich bei Mobiltelefonen der Fall, bei denen die Batterie an die Leiterplatte des Mobiltelefons elektrisch angeschlossen werden muss, wobei das häufige Anbringen bzw. Entfernen der Batterie möglich sein muss.
Verständlicherweise ist man bei Mobiltelefonen zudem bemüht, die einzelnen Bauteile und insbesondere die Batterie sowie die Abmessungen der verschiedenen Leiterbahnen der gedruckten Schaltung soweit wie möglich zu miniaturisieren. Ferner ist es natürlich wünschenswert, dass der Verbinder selbst möglichst geringe Abmessungen aufweist.
Verständlicherweise ist es im Fall eines solchen abnehmbaren elektrischen Anschlusses außerdem erforderlich, dass der Verbinder, der zwangsläufig elastisch verformbare Verbindungselemente umfasst, dem häufigen Anbringen bzw. Herausziehen der Batterie standhalten kann.
Das Dokument GB-A-663467 beschreibt einen Verbinder zum Anschließen eines abnehmbaren elektrischen Bauteils an elektrische Kontakte, wobei der Verbinder umfasst: einen isolierenden Sockel mit einer Unterseite und einer Oberseite und wenigstens einer im Wesentlichen zylindrischen Aussparung, die in diese Oberseite mündet; und wenigstens ein elastisches elektrisches Kontaktelement, wobei jedes Element durch ein Leitungsband gebildet ist, das um eine Achse herum spiralförmig gewickelt ist, wobei die Windungen überlappend angeordnet und in Richtung der Achse versetzt sind und die Seiten des Bands zu dieser Achse parallel sind, wobei die Spirale eine untere Windung aufweist, deren unterer Rand mit wenigstens der Hälfte seines Umfangs in einer Ebene orthogonal zu dieser Achse angeordnet ist, wobei die untere Windung ferner eine erste Verlängerung aufweist, die sich tangential von der Spirale entfernt, und eine obere Windung, deren oberer Rand wenigstens zu einem Viertel in einer Ebene orthogonal zu dieser Achse angeordnet ist, wobei das Kontaktelement in der Aussparung des Sockels angeordnet ist.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen elektrischen Verbinder bereitzustellen, bei dem die Verbindungselemente elastisch verformbar sind, der geringe Abmessungen aufweist und der, ohne Beeinträchtigung des Verbinders, ein häufiges Anbringen und Herausziehen des elektrischen Bauteils erlaubt.
Um dieses Ziel erfindungsgemäß zu erreichen, ist der Verbinder zum Anschließen eines abnehmbaren elektrischen Bauteils an elektrischen Kontakten, die auf einer Leiterplatte angeordnet sind, gemäß Anspruch 1 ausgebildet.
Da jedes elastisch verformbare Kontaktelement durch ein Leitungsband in Form einer Spirale gebildet ist, liegen verständlicherweise optimale Bedingungen für die mechanische Verformung des elektrischen Kontakts vor, da die Biegespannungen entlang der Breite des diese Kontakte bildenden Leitungsbands angewandt werden. Ferner ermöglicht es diese Art der Ausführung der Kontakte, den Kontakten einen gewissen elastischen Verformungsumfang zu verleihen, ohne die Gesamtabmessungen des Verbinders erheblich zu vergrößern.
Überdies kann durch die Ausbildung des Kontaktes in Form einer axial versetzten Spiralfeder ein ausreichender Kontaktdruck erreicht werden, ohne die mechanischen Grenzen des verwendeten Werkstoffs zu überschreiten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der isolierende Sockel zudem wenigstens einen Schlitz auf, wobei jeder Schlitz eine Aussparung mit einem Seitenrand des Sockels verbindet und in die Unterseite des Sockels mündet, wobei jede Aussparung die erste Verlängerung des elektrischen Kontaktelements aufzunehmen vermag.
Verständlicherweise kann dank dieser Anordnung die Verlängerung jedes Leitungselements direkt an den Kontakten der Leiterplatte angeschweißt werden, wobei ihre Schlitze eine zumindest partielle mechanische Verbindung zwischen den Kontaktelementen und dem isolierenden Sockel herstellen, ohne dass eine spezielle Vorrichtung vorgesehen werden muss und ohne die Montage der Gesamteinheit dadurch zu erschweren.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung, die beispielhaft und in nicht einschränkender Weise angeführt sind. Die Beschreibung nimmt Bezug auf die beigefügten Figuren, wobei:
1a eine Draufsicht auf ein elektrisches Kontaktelement des Verbinders ist;
1b eine Seitenansicht des elektrischen Kontakts ist;
2a eine Draufsicht auf den isolierenden Sockel des Verbinders ist;
2b eine Ansicht der Unterseite des isolierenden Sockels des Verbinders ist;
3a eine Seitenansicht des gesamten elektrischen Verbinders ist;
3b den kompletten elektrischen Verbinder von der Seite zeigt;
3c eine Draufsicht auf den kompletten elektrischen Verbinder ist; und
4 eine perspektivische Darstellung des gesamten elektrischen Verbinders gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist.
Wie bereits erwähnt, ist der elektrische Verbinder im Wesentlichen von einem isolierenden Sockel gebildet, in dem zwei elastisch verformbare elektrische Kontakte angebracht sind.
Unter Bezugnahme auf 1a und 1b wird zunächst eine bevorzugte Ausführungsform eines elektrischen Kontakts beschrieben.
Der elektrische Kontakt 10 ist anhand eines Bands 12 aus leitendem Werkstoff ausgeführt, das spiralförmig gewickelt ist, wobei die einzelnen Windungen in Richtung der Wickelachse X, X' versetzt sind. Das Band weist eine konstante Breite 1 und eine ebenfalls konstante Dicke e auf. Wenigstens die Hälfte und vorzugsweise drei Viertel der Länge der unteren Windung 14 sind in einer Ebene P, P' orthogonal zur Achse X, X' angeordnet. Die untere Windung 14 wird durch eine gerade Verlängerung 16 des Bands fortgesetzt, deren unterer Rand 16a ebenfalls in der Ebene P, P' angeordnet ist. Die übrigen Windungen sind, wie bereits erwähnt, in Richtung der Achse X, X' versetzt und überlappend angeordnet. Die Länge der oberen Windung 18 ist wenigstens zu einem Viertel in einer Ebene Q, Q' orthogonal zur Achse X, X' angeordnet. Diese obere Windung 18 wird durch eine zweite Verlängerung des Bands 20 fortgesetzt, die zur Innenseite der Windungen umgebogen ist, wie in 1a dargestellt. Die oberen Ränder 18a und 20a der oberen Windung 18 bzw. der Verlängerung 20 sind in der Ebene Q, Q' angeordnet.
Wie man nachvollziehen kann, erhält man ein in Richtung seiner Achse X, X' elastisch verformbares Federsystem. Der Außendurchmesser d der unteren Windung 14 beträgt vorzugsweise zwischen 2,2 und 2,5 mm, und die Gesamthöhe H des elektrischen Kontakts liegt vorzugsweise zwischen 2,3 und 2,7 mm.
Das zur Ausführung des elektrischen Kontakts dienende Band 12 kann durch jedes geeignete Mittel, zum Beispiel durch Zuschneiden, erzielt werden. Vorzugsweise erhält man dieses Band jedoch durch Abflachen eines Leitungsdrahts.
Zur Ausführung des Bands wird vorzugsweise der Werkstoff Kupferberyllium oder auch Bronze verwendet. Wird das Band durch Abflachen eines Drahts erzielt, sind die Ränder dieses Bands verständlicherweise abgerundet, was sich, wie nachstehend noch erläutert wird, günstig auf die Ausführung des Kontakts durch die obere Windung und die untere Windung auswirkt.
Mit Bezug auf 2a und 2b wird nun eine bevorzugte Ausführungsform des isolierenden Sockels beschrieben, die dem Fall entspricht, in dem der Verbinder zwei elektrische Kontakte umfasst. Dieser weist eine allgemein parallelepipedische, rechteckige Form auf und ist mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnet. Er weist eine Oberseite 30a und eine Unterseite 30b sowie äußere Seitenwände 30c und 30d auf. Der Sockel ist von zwei im Wesentlichen zylindrischen Aussparungen 32 und 34 durchbohrt, die jeweils zur Aufnahme eines elektrischen Kontakts 10 bestimmt sind. Jede Aussparung umfasst ein oberes Teil mit einem Durchmesser d1 und ein unteres Teil, das in die Unterseite 30b mündet und einen Durchmesser d2 größer d1 aufweist. Diese beiden zylindrischen Stücke sind natürlich durch einen Absatz 36 verbunden. Jede Aussparung 32, 34 ist durch einen Schlitz 38, 40 verlängert, der in die äußeren Seitenwände 30c und 30d und in die Unterseite 30b des isolierenden Sockels mündet. Vorzugsweise ist der Durchmesser d2 des unteren Teils der Aussparungen geringfügig kleiner als der Durchmesser d der unteren Windung 14 des elektrischen Kontakts, wenn sich dieser im Ruhezustand befindet, so dass diese Windung durch Federkraft in der Aussparung des Sockels gehalten wird.
Unter Bezugnahme auf 3a bis 3c wird nun der gesamte elektrische Verbinder beschrieben. Dieser ist also von dem isolierenden Sockel 30 und zwei elastischen elektrischen Kontakten 10 und 10' gebildet. Jeder elektrische Kontakt ist in eine der Aussparungen 32 und 34 solchermaßen eingefügt, dass die untere Windung 14 in dem unteren Stück der Aussparung angeordnet ist und die Verlängerung 16 in den Schlitz 38 oder 40 eingefügt ist. Ferner steht das Ende 16b der Verlängerung aus den Seitenwänden des Sockels hervor. Vorzugsweise umfassen die Seitenwände des Sockels in der Nähe der Schlitze 38 und 40 abgeschrägte Befestigungsflächen, wie mit 42 und 44 gekennzeichnet, die zur Oberseite des Sockels gerichtet sind. Das obere Teil 16'b der Enden der Verlängerungen ist auf diese Auflageflächen 42 und 44 umgebogen, um eine mechanische Verbindung zwischen den elektrischen Kontakten und dem Sockel 30 zu gewährleisten. Wie in 3a deutlicher zu erkennen ist, steht der untere Rand 14a der unteren Windungen der elektrischen Kontakte sowie der untere Rand 16a der Verlängerungen 16 aus der Unterseite 30b des Sockels vor. Bei der Montage dieses Verbinders auf einer Leiterplatte sind diese unteren Ränder in Kontakt mit der Platte, und der untere Rand 16a der Verlängerungen wird auf die elektrischen Bahnen der Leiterplatte aufgeschweißt.
Wie man nachvollziehen kann, bilden die oberen Windungen 18 sowie die Verlängerungen 20 nach der Montage auf der Leiterplatte die Kontaktfläche mit den Klemmen der Batterie, die an die Bahnen der gedruckten Schaltung angeschlossen werden soll.
Da die Hauptseiten des Bands, das die Spiralfeder bildet, zur Achse dieser Feder und somit zur Richtung der Anwendung der Kräfte parallel sind, weist die Feder verständlicherweise eine hohe mechanische Festigkeit auf und kann daher einer großen Anzahl alternierender Komprimierungen standhalten.
Es versteht sich, dass der Verbinder bei einigen Anwendungen eine andere Anzahl elektrischer Kontakte als zwei aufweisen könnte. Er könnte einen einzigen Kontakt oder auch drei und mehr Kontakte aufweisen. Der isolierende Sockel würde in diesem Fall ebenso viele Aussparungen wie elektrische Kontakte umfassen.
Das Band, aus dem die Leitungselemente gebildet sind, kann aus Messing sein.

Claims

Verbinder zum Anschließen eines abnehmbaren elektrischen Bauteils an elektrischen Kontakten einer Leiterplatte, wobei der Verbinder umfasst: – einen isolierenden Sockel (30) mit einer Unterseite (30b), die dazu bestimmt ist, gegenüber der gedruckten Schaltung angeordnet zu sein, und einer Oberseite (30a) und wenigstens einer im Wesentlichen zylindrischen Aussparung (32, 34), die in die Ober- und die Unterseite mündet; und – wenigstens ein elastisches elektrisches Kontaktelement (10, 10'), wobei jedes Element durch ein Leitungsband (12) gebildet ist, das um eine Achse herum spiralförmig gewickelt ist, wobei die Windungen überlappend angeordnet und in Richtung der Achse versetzt sind und die Seiten des Bands zu dieser Achse parallel sind, wobei die Spirale eine untere Windung (14) aufweist, deren unterer Rand mit wenigstens der Hälfte seines Umfangs in einer Ebene orthogonal zu dieser Achse angeordnet ist, wobei die untere Windung (14) ferner eine erste Verlängerung (16) aufweist, die sich tangential von der Spirale entfernt, und eine obere Windung (18), deren oberer Rand wenigstens zu einem Viertel in einer Ebene orthogonal zu dieser Achse angeordnet ist, wobei die obere Windung (18) durch eine innen in der Spirale angeordnete zweite Verlängerung (20) verlängert ist, wobei das Kontaktelement (10, 10') in der Aussparung (32, 34) des Sockels derart angeordnet ist, dass der untere Rand der unteren Windung (14) eines jeden Elements aus der Unterseite des Sockels (30) vorsteht.
Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Windungen von der unteren Windung (14) zur oberen Windung (18) allmählich abnimmt.
Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der isolierende Sockel (30) zudem wenigstens einen Schlitz (38, 40) aufweist, wobei jeder Schlitz eine Aussparung (32, 34) mit einem Seitenrand des Sockels (30) verbindet und in die Unterseite (30b) des Sockels mündet, wobei jeder Schlitz die erste Verlängerung (16) des elektrischen Kontakts (10, 10') aufzunehmen vermag.
Verbinder nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Aussparung (32, 34) ein unteres Stück mit vergrößertem Durchmesser aufweist, wobei dieses Stück in die Unterseite des Sockels mündet, um die untere Windung (14) eines Kontaktelements (10, 10') aufzunehmen.
Verbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Windung eines jeden Leitungselements im Ruhezustand einen Durchmesser hat, der geringfügig größer ist als der vergrößerte Durchmesser des unteren Stücks der Aussparung des Sockels.
Verbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in einen Schlitz (38, 40) des Sockels eingeführte erste Verlängerung (16) eines jeden Leitungselements aus der Seitenwand des Sockels vorsteht, und dass der Seitenrand eine Befestigungsauflagefläche aufweist, die zur Oberseite des Sockels gerichtet ist und auf die das obere Endteil der ersten Verlängerung eines Leitungselements umgebogen ist.
Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und der untere Rand des ein Leitungselement bildenden Bands abgerundet sind.
Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der unteren Windung eines Leitungselements zwischen 2,2 und 2,5 mm beträgt und die Höhe eines Leitungselements in Richtung seiner Achse zwischen 2,3 und 2,7 mm liegt.
Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die Leitungselemente bildende Band aus der Kupferberyllium, Bronze und Messing umfassenden Gruppe gewählt ist.
Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Leitungselement bildende Band ein Flachdraht ist.
Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (30) zwei Aussparungen (32, 34) umfasst und der Verbinder zwei Kontaktelemente (10, 10') aufweist, wobei jedes Kontaktelement in eine Aussparung eingefügt ist.