-
Hintergrund der Erfindung
-
Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen das Fachgebiet elektrischer Verbinder
und insbesondere Verbinder zum elektrischen Verbinden einer Vielzahl diskreter
Anschlußstifte
mit den Leitern einer flachen flexiblen Schaltung.
-
Eine
flache flexible Schaltung enthält
in herkömmlicher
Weise ein längliches
flaches flexibles dielektrisches Substrat mit seitlich beabstandeten
Leiterstreifen auf einer oder beiden Seiten davon. Die Leiter können mit
einer dünnen
flexiblen Schutzschicht auf einer oder beiden Seiten der Schaltung abgedeckt
sein. Wenn Schutzschichten verwendet werden, werden Ausschnitte
darin ausgebildet, um die darunterliegenden Leiter an gewünschten
Kontaktstellen freizulegen, wo die Leiter mit den Leitern einer
komplementären
Gegensteckvorrichtung in Eingriff stehen sollen, welche eine zweite
flache flexible Schaltung, eine gedruckte Leiterplatte oder Anschlüsse eines
Gegenverbinders sein können.
-
Eine
breite Vielfalt von Verbindern wurde bereits über die Jahre hinweg für den Anschluß an oder die
gegenseitige Verbindung von flachen flexiblen Schaltungen mit komplementären Gegenverbindungsvorrichtungen
konstruiert. Diese waren jedoch bisher keine zuverlässigen und
kosteneffektiven Systeme zum elektrischen Verbinden einer Vielzahl
diskreter Anschlußstifte
mit einer flachen flexiblen Schaltung. Die vorliegende Erfindung
befasst sich mit der Erfüllung
dieses Bedarfs und der Lösung
der damit verbundenen Probleme. Die vorliegende Erfindung ist extrem
einfach, preiswert und zuverlässig.
-
Das
Dokument US-A-3319216 offenbart einen Verbinder zum elektrischen
Verbinden der Leiter einer flachen flexiblen Schaltung mit einer
Vielzahl von Leitern, die auf einer Leiterplatte aufgedruckt sind.
Das Verbindergehäuse
wird von zwei Hälften gebildet,
welche in einem zusammengebauten – Zustand eine vordere Paarungsseite
und eine hintere Anschlußseite
ausbilden. In dem zusammengebauten Zustand stellt die Paarungsseite
eine flache Öffnung
für die
Einführung
eines vorstehenden Abschnittes der Leiterplatte bereit. Die hintere
Anschlußseite
stellt eine Öffnung
bereit, durch welche die flache flexible Schaltung hindurchtreten
kann, wenn die Gehäusehälften zusammengebaut
sind. Ein flexibler Schaltungsträger
mit einem U-förmigen Querschnittsabschnitt
zum "Befestigen" der flachen flexiblen
Schaltung an den Trägern,
wobei die Leiter der Schaltung von dem Träger weg zu dem einführbaren
vorstehenden Abschnitt der Leiterplatte hin weisen, ist zusammen
mit der flachen Schaltung in eine Gehäusehälfte vor dem Zusammenbauen
der zwei Hälften
einzuführen,
um das Gehäuse
mit einer hohlen Innenkammer auszubilden, um die den Träger und
einem Abschnitt des darum umgeschlagenen Kabels aufweisende Anordnung
aufzunehmen.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Eine
Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines
neuen und verbesserten elektrischen Verbinders für das Verbinden der Leiter einer
flachen flexiblen Schaltung mit einer Vielzahl von diskreten Anschlußstiften.
-
In
der exemplarischen Ausführungsform
der Erfindung enthält
der Verbinder ein dielektrisches Gehäuse mit einer vorderen Paarseite
und einer hinteren Anschlußseite.
Die vordere Paarungsseite besitzt eine Vielzahl von Anschlußstift- Aufnahmedurchlässen. Die
Anschlußseite
besitzt eine Flachschaltungs-Aufnahmebuchse, die mit den Durchlässen in Verbindung
steht. Ein Schaltungsträger
ist in die Buchse einführbar
und enthält
einen Befestigungsabschnitt zum Befestigen der flachen flexiblen
Schaltung an dem Träger,
wobei die Leiter der Schaltung von dem Träger weg zu dem – Anschlußstift-Aufnahmedurchlässen weisen.
Das Einführen
der Stifte in die Durchlässe
bewirkt, daß die
Stifte mit den Leitern der Schaltung in Eingriff stehen.
-
Der
Schaltungsträger
ist bevorzugt aus einem Metallmaterial hergestellt und enthält eine
unter Federspannung stehende Öffnung,
in welche die Anschlußstifte
in einen Eingriff mit den Leitern der Schaltung eingeführt werden.
Das Gehäuse
enthält eine
Schultereinrichtung, die mit dem Schaltungsträger in Eingriff bringbar ist,
um die unter Federspannung stehende Öffnung um einen vorgegebenen
Betrag zu öffnen,
um eine vorgegebene Kontaktkraft zwischen den Anschlußstiften
und den Leitern der Schaltung aufzubringen. Eine komplementäre Zwischeneingriffs-Arretiereinrichtung
ist zwischen dem Schaltungsträger
und dem Gehäuse
vorgesehen, um den Träger
in der Buchse des Gehäuses
festzuhalten.
-
Wie
es hierin offenbart ist, ist wenigstens ein Teil des Schaltungsträgers im
allgemein U-förmig,
um ein Schenkelpaar auszubilden. Ein erster von den Schenkeln bildet
den Anlageabschnitt des Trägers. Ein
zweiter von den Schenkeln bildet einen Befestigungsabschnitt zum
Befestigen des Schaltungsträgers
in dem Gehäuse.
Der erste Schenkel besitzt eine Vorderkante, um welche die flache
flexible Schaltung geschlagen ist, wobei die Leiter der Schaltung
davon nach Außen
weißen.
Ein erhöhter
Bereich ist unmittelbar innerhalb der Vorderkante des ersten Schenkels
vorgesehen, und über
welchem die flache flexible Schaltung gewickelt ist. Der erhöhte Bereich
bildet Kontaktabschnitte der Anschlüsse für den Eingriff mit den Anschlußstiften
aus. Der erhöhte Bereich
kann durch einen nachgebenden Verstärkungsstreifen bereitgestellt
werden, der an dem ersten Schenkel festgeklebt ist. Die distalen
Enden der Schenkel definieren die Öffnung, in welche die Anschlußstifte
eingeführt
werden. Die Schultereinrichtung für das Öffnen der Öffnung weist – wenigstens eine
Schulterrampe auf dem Gehäuse
für einen
Eingriff mit dem ersten Schenkels des Schaltungsträgers auf,
um die Öffnung
automatisch unter Ansprechen auf das Einführen des Schaltungsträgers in
die Buchse in dem Gehäuse
zu öffnen.
-
Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden
detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
ersichtlich.
-
Kurzbeschreibung der beigefügten Zeichnungen:
-
Die
Merkmale dieser Erfindung, welche als neu angesehen werden, werden
im Detail in den beigefügten
Ansprüchen
beschrieben. Die Erfindung, zusammen mit ihren Aufgaben und ihren
Vorteilen, wird am besten durch Bezugnahme auf die nachstehende
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlich,
in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in den Figuren
bezeichnen, und in welchen:
-
1 eine
perspektivische Draufsicht auf eine Verbinderanordnung ist, die
den Verbinder der Erfindung in einen nicht gepaarten Zustand in
Bezug auf einen komplementären
Paarungssteckverbinder darstellt;
-
2 eine
perspektivische Ansicht der Anordnung von 1 in einem
nicht gepaarten Zustand von unten ist;
-
3 eine
perspektivische Draufsicht auf die Anordnung der 1 in
einem gepaarten Zustand ist;
-
4 eine
perspektivische Ansicht der gepaarten Anordnung von 3 von
unten ist;
-
5 eine
perspektivische Draufsicht auf den Verbinder in einem nicht zusammengebauten Zustand
ist;
-
6 eine
perspektivische Ansicht des nicht zusammengebauten Verbinders von 5 von
unten ist;
-
7 eine
perspektivische Draufsicht auf den Schaltungsträger des Verbinders ist;
-
8 eine
perspektivische Ansicht des Schaltungsträgers von unten ist;
-
9 ein
vergrößerter Abschnitt
entlang 9-9 von 5 ist;
-
10 ein
vergrößerter Abschnitt
entlang 10-10 von 1 ist;
-
11 ein
vergrößerter Abschnitt
entlang 11-111 von 3 ist;
-
12 und 13 Ansichten ähnlich denen von 8 und 7 sind,
jedoch einen anderen Schaltungsträger darstellen, bei dem die
federnden Finger durch eine federnde Verstärkungsstruktur ersetzt sind;
und
-
14 eine
Ansicht ähnlich
der von 1 ist, wobei jedoch der Verbinder
der Erfindung für
die Verwendung mit einer Vielzahl diskreter Anschlußstifte
dargestellt ist, welche einzeln auf eine Vielzahl elektrischer Leiter
gequetscht sind.
-
Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
-
Gemäß detaillierterer
Bezugnahme auf die Zeichnungen und zuerst auf die 1 bis 4 ist die
Erfindung in einem elektrischen Verbinder, der insgesamt mit 12 bezeichnet
ist zum elektrischen Verbinden der Leiter einer flachen flexiblen
Schaltung 14 mit einer Vielzahl diskreter Anschlußstifte 16 verkörpert. Wie
hierin dargestellt, sind die Anschlußstifte 16 in einem
Gehäuse 18 eines
komplementären Paarungssteckverbinders
befestigt, welcher insgesamt mit 20 bezeichnet ist. Die
Anschlußstifte
erstrecken sich in das Innere einer Kammer 22 innerhalb des
Gehäuses 18 des Steckverbinders 20.
Hierin nachstehend wird der Verbinder 12 gemäß dieser
Erfindung als der "Schaltungsverbinder" bezeichnet. Der
Schaltungsverbinder ist mit dem Steckverbinder (20) in
der Richtung der Pfeile "A" (1 und 2) durch
Einführen
des Schaltungsverbinders in die Kammer 22 des Steckverbinders 20 gemäß Darstellung
in 3 und 4 verbindbar.
-
Gemäß 5 und 6 in
Verbindung mit den 1 bis 4 enthält der Schaltungsverbinder 12 ein
dielektrisches Gehäuse,
das insgesamt mit 24 bezeichnet, mit einer vorderen Paarungsseite 26 und einer
hinteren Anschlußseite 28.
Eine Vielzahl von Anschlußstift-Aufnahmedurchlässen 30 (5)
ist in der Paarungsseite 26 vorgesehen. Eine Flachschaltungs-Aufnahmebuchse 32 (6)
ist in der hinteren Anschlußseite 28 vorgesehen.
Wie man es hierin nachstehend sehen wird, steht die Buchse mit den Durchlässen 30 in
Verbindung. Ein ausgesparter Bereich 34 ist in der Unterseite
des Gehäuses 24 ausgebildet.
Schließlich
tritt ein Paar von Rampenarretiervorsprüngen 36 aus dem Gehäuse innerhalb
des ausgesparten Bereiches 34 gemäß Darstellung in 6 hervor.
Das Gehäuse 24 kann
aus einem Kunststoffmaterial spritzgeformt sein.
-
Gemäß 7 und 8 in
Verbindung mit 5 und 6 enthält der Schaltungsverbinder 12 einen
Schaltungsträger,
der insgesamt mit 38 bezeichnet ist, welcher in die Buchse 32 in
dem Gehäuse 24 in
der Richtung der Pfeile "B" (5 und 6)
einführbar
ist. Der Schaltungsträger
besteht aus einem Metallmaterial mit Federvorspannungseigenschaften.
Der Schaltungsträger
ist im Allgemeinen U-förmig,
um einen oberen Schenkel 40 und einen unteren Schenkel 42 auszubilden.
Der obere Schenkel 40 bildet einen Anlageabschnitt des
Trägers, über welchen
die die flexible Schaltung 14 geschlagen wird, wie es hierin
nachstehend detaillierter zu sehen ist. Der obere Schenkel besitzt
eine Vielzahl flexibler federnder Finger 44, welche sich
vereinen, um eine zusammengesetzte Vorderkante 46 auszubilden,
um welche die Schaltung 14 geschlagen wird, wobei die (nicht
dargestellten) Leiter der Schaltung von dem Träger weg zu dem Stiftaufnahmedurchlässen 30 des
Gehäuses 24 weisen,
wenn der Schaltungsträger
und die Schaltung in die Buchse 32 des Gehäuses eingeführt sind.
Die Finger 44 besitzen erhöhte Bereiche 48, welche
nach innen zu dem unteren Schenkel 42 hin gerichtet sind.
Die erhöhten
Bereiche definieren konvexe Oberflächen, welche Kontaktabschnitte
hinter den Leitern der flachen flexiblen Schaltung ausbilden und
einen guten Eingriff mit den Anschlußstiften 16 bereitzustellen.
Im Wesentlichen ist eine Öffnung 50 zwischen
den Schenkeln 40 und 42 an deren distalen Enden
innerhalb des der erhöhten
Bereiche 48 ausgebildet. Schließlich enthält der Schaltungsträger 38 ein
Paar von Arretieröffnungen 52 (8)
für einen
Eingriff mit Arretiervorsprüngen 36 (6 des
Gehäuses 24,
um den Schaltungsträger
in der Buchse 32 des Gehäuses zu halten, wie es am besten
in 2 zu sehen ist. Es ist auch am besten in 2 zu
sehen, daß, wenn
der Schaltungsträger
innerhalb des Gehäuses eingebaut
ist, die untere Wand 42 des Schaltungsträgers innerhalb
des ausgesparten Bereiches 34 im allgemein bündig mit
der Unterseite des Gehäuses
angeordnet ist.
-
9 bis 11 stellen
die Ablauffolge des Zusammenbaus des Schaltungsverbinders 12 und der
Vereinigung des Schaltungsverbinders innerhalb der Kammer 22 des
Steckerverbinders 20 dar. Insbesondere zeigt 9 eine
flache flexible Schaltung 14, die um die Vorderkante 46 des
Schenkels 40 des Schaltungsträgers 38 geschlagen
ist. Man kann sehen, daß die
erhöhten
Bereiche 48 der Finger 44 die flexible Schaltung
nach innen unmittelbar an der Innenkante 46 des distalen
Endes des Schenkels 40 drücken. 9 stellt auch
den metallischen Schaltungsträger
in einen nicht gespannten Zustand dar, in welchem die distalen Enden
des Schenkels 40 und 42 relativ nahe beieinander
liegen, wodurch die Öffnung 50 relativ
schmal ist.
-
10 stellt
eine Unterbaugruppe des Schaltungsträgers 38 und der flachen
flexiblen Schaltung 14 nach der Einführung in der Richtung des Pfeils "B" in die Buchse 38 des Gehäuses 24 dar. Im
eingeführten
Zustand ist der untere Schenkel 42 des Schaltungsträgers innerhalb
eines ausgesparten Bereichs 34 an der Unterseite des Gehäuses angeordnet. 10 stellt
ebenfalls eine Schultereinrichtung innerhalb der Aufnahmebuchse 32 des
Gehäuses
für einen
Eingriff mit dem oberen Schenkel 40 und der flachen Schaltung 14 dar,
um die Öffnung 15 zu
erweitern oder zu öffnen.
Insbesondere sind mehrere längliche
Schulterrampen 56 innerhalb des Gehäuses ausgebildet und zwischen
der Vielzahl der Stift-aufnehmenden Durchlässe 30 so angeordnet, daß die Schulterrampen
die Einführung
der Stifte in dem Schaltungsverbinder nicht stören. Die Schulterrampen definieren
geneigte Flächen 56a,
welche mit erhöhten
Bereichen 48 an der Vorderkante 46 des oberen
Schenkels 40 in Eingriff stehen, um den oberen Schenkel
nach oben in der Richtung des Pfeils "C" vorzuspannen.
Tatsächlich
stehen die Schulterrampen mit der herumgeschlagenen flexiblen Schaltung
zwischen den Leitern der Schaltung in Eingriff. Trotzdem speichert,
mit dem unteren Schenkel 42 des Schaltungsträgers gegen
die Unterseite des Gehäuses 24 befestigt,
der ansteigende obere Schenkel 40 in der Richtung des Pfeils "C" Energie in dem oberen Schenkel des
federnden Metallmaterials, was den Schenkel wirksam unter Federspannung
setzt.
-
11 stellt
den Schaltungsverbinder 12 nach der Einführung in
der Richtung des Pfeils "A" in die Kammer 22 des
Gehäuses 18 des
Steckverbinders 20 dar. Bei der Vereinigung der Verbinder
gemäß Darstellung
treten die Anschlußstifte 16 in
die Durchlässe 30 in
der Paarungsseite 26 des Gehäuses 24 des Schaltungsverbinders
ein. Die Anschlußstifte
bewegen sich in die Öffnung 50 und
kommen mit den Leitern auf der Außenseite der flachen flexiblen
Schaltung 14 in Eingriff, welche um die Vorderkante 46 des
oberen Schenkels 40 des Schaltungsträgers 38 geschlagen
worden ist. Die Stifte gleiten innerhalb der Aufnahmebuchse 32 entlang
einer starren inneren Bodenwand 60 des Gehäuses. Die
Querabmessungen der Stifte sind ausreichend größer als der Abstand zwischen
der unteren Wand 60 und den erhöhten Bereichen 48,
um einen guten aktiven elektrischen Kontakt zwischen den Anschlußstiften
und den Leitern auf der Außenseite
der flachen flexiblen Schaltung 14 zu erzeugen, welche
um die Vorderkante 46 des oberen Schenkels 40 des
Schaltungsträgers
geschlagen ist.
-
Aus
dem Vorstehenden kann man verstehen, daß der Verbinder der Erfindung
eine Reihe von Vorteilen besitzt. Ein Hauptvorteil ist die Fähigkeit des
Schaltungsverbinders 38, mit seinen gegenüberliegenden
Schenkeln 40 und 42, alle erforderlichen Normalkräfte innerhalb
einer einzigen Komponente aufzunehmen, und dadurch die Spannungsrelaxation anderer
Komponenten, wie zum Beispiel des Kunststoffgehäuses 24 zu beseitigen.
Dieses ist insbesondere wichtig, wenn die Anzahl der Anschlußstifte
ansteigt, da die Gesamt-Normalkraft des Systems ebenfalls zunimmt.
Ein Vorspannen des Schaltungsträgers
hat den Vorteil der Erzeugung hoher Normalkräfte mit minimaler Auslenkung
des Schenkels 40 des Trägers.
Die Einführungskräfte werden
ebenfalls reduziert, da die Anschlußstifte nicht dazu verwendet werden,
die Schenkel des Schaltungsträgers
aus ihrem nicht gespannten Zustand zu spreizen. Außerdem reduziert
die Verschiebung der Vorderkante der flexiblen Schaltung weg von
den Spitzen der Anschlußspitzen
eine Abschabungsbeschädigung
bei der anfänglichen
Einführung
der Anschlußstifte
in den Verbinder.
-
12 und 13 stellen
eine alternative Ausführungsform
des Schaltungsträgers 38 dar.
Gleiche Bezugszeichen wurden in den 12 und 13 entsprechend
den gleichen Komponenten verwendet, welche bereits unter Bezugnahme
auf die 1 bis 11 beschrieben
wurden. Insbesondere sind die federnden Finger 44 (7 und 8) durch
eine nachgebende Verstärkungsstruktur
oder einen Streifen 70 aus einen elastomerischen Material,
wie zum Beispiel Silikongummi oder dergleichen, ersetzt. Der nachgebende
Verstärkungsstreifen
ist mittels eines geeigneten Klebers auf der Innenseite des Schenkels 40 des
Schaltungsträgers
unmittelbar an der Kante 46 des Schenkels angebracht oder
festgeklebt. Der nachgebende Verstärkungsstreifen 70 führt die
Elastizitätsfunktion
der flexiblen Finger 44 sowie die Bereitstellung des erhöhten Bereichs 48 der
ersten Ausführungsform
aus.
-
14 stellt
eine Anwendung der Erfindung dar, wobei der elektrische Verbinder 12 mit
einer Vielzahl diskreter Anschlußstifte 16A verwendet
wird, welche jeweils an eine Vielzahl diskreter Leiter, insgesamt
mit 32 bezeichnet, statt an die Anschlußstifte 16 des Steckerverbinders 20 (1)
angeschlossen sind. Mit anderen Worten die Anschlußstifte 16A 14 weisen
Abschnitte einer Vielzahl von Steckanschlüssen auf, welche insgesamt
mit 74 bezeichnet sind. Jeder Steckanschluß 74 enthält ein Paar von
Quetscharmen 76, welche auf den Innenkern oder Draht 78 eines
entsprechenden Leiters 72 geklemmt sind. Jeder Steckanschluß 74 enthält auch ein
Paar von Quetscharmen 80, welche auf das Außendielektrikum
oder die Isolationsschicht 82 des entsprechenden Leiters
geklemmt sind. Natürlich kann
der Verbinder 12 der Erfindung für eine Vereinigung mit diskreten
Anschlußstiften
einer großen
Vielfalt von elektrischen Verbindungsvorrichtungen verwendet werden,
wie sie beispielsweise durch die Anschlußstifte 16 des Steckverbinders 20 und
die Anschlußstifte 16A der Steckanschlüsse 74 dargestellt werden.
-
Es
dürfte
sich verstehen, daß die
Erfindung in weiteren spezifischen Formen ohne Abweichung von dem
Erfindungsgedanken oder dessen zentralen Eigenschaften verkörpert werden
kann. Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind daher in
jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht einschränkend zu
betrachten, und die Erfindung ist nicht auf die hierin angegebenen
Details beschränkt.