-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen
Stecker zur Verwendung beim elektrisch Verbinden eines
leitenden Anschlußstiftes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1,
insbesondere auf einen Stecker eines Schaltungspaketes an eine
LSI-Schaltung, eine gedruckte Schaltungsplatte und ähnlichem.
-
Ein herkömmlicher Stecker ist schematisch in Fig. 9 gezeigt,
die den Fall beschreibt, bei dem eine LSI-Schaltung 2 an eine
gedruckte Schaltungsplatte 1 angeschlossen wird. Eine Mehrzahl
von Sockelkontakten 3 ist in einem Gehäuse oder Basisisolator 4
eingeschlossen. Ein Abdeckisolator 6 ist verschiebbar mit dem
Basisisolator 4 kombiniert. In dem Abdeckisolator 6 ist eine
Mehrzahl von durchgehenden Führungslöchern 5 gebildet. Wenn
ein Stiftkontakt 7 der LSI 2 in das entsprechende Führungsloch
5 eingesetzt wird und die LSI-Schaltung 2 wird dann in die
Richtung eines Pfeiles 8 zusammen mit dem Abdeckisolator 6
bewegt, wird der Stiftkontakt 7 in Kontakt mit dem entsprechenden
Sockelkontakt 3 gebracht. Genauer, der Stiftkontakt 7 wird in
Kontakt mit dem Sockelkontakt 3, wie es in Fig. 10 gezeigt ist,
gebracht. Der Stiftkontakt 7 wird in einer seitlich
verschiebbaren Weise zwischen ein Paar von elastischen Kontaktabschnitten
9, welche sich von dem Sockelkontakt 3 in die Richtung des
Pfeiles B, wie in Fig. 10 veranschaulicht ist, erstrecken,
eingesetzt. Im Ergebnis werden die Kontaktabschnitte 9 auseinander
gespreizt und machen gleitend Druckkontakt mit einer peripheren
Oberfläche des Anschlußstiftkontaktes 7.
-
Fig. 11 zeigt eine Kurve in dem Fall, in dem der Stiftkontakt 7
zwischen das Paar von gegenüberstehenden Kontaktabschnitten 9
des Sockelkontaktes 3 eingesetzt und daraus entfernt wird, wobei
die Einsetzkraft und die Entfernungskraft als Ordinate und die
seitliche Bewegung des Kontaktstiftes 7 als Abszisse gezeichnet
sind. In Fig. 11 sind, da die Richtungen der Einsetzkraft und
der Entfernungskraft entgegengesetzt zueinander sind, die
jeweiligen Richtungen durch eine positive Richtung und eine
negative Richtung in der Kurve gezeigt. Wie aus Fig. 11
ersichtlich ist, ist ein Maximalwert FP der Einsetzkraft größer als der
der Entfernungskraft FN, genauer, die maximale Einsetzkraft FP
ist näherungsweise zweimal so groß wie die Entfernungskraft FN.
Außerdem, wenn die Reibungskraft der Kontaktabschnitte 9 und des
Kontaktstiftes 7 P ist, und der Reibungskoeffizient zwischen dem
Stiftkontakt 7 und dem Sockelkontakt 3u ist, ist FN=2uP. Im
Ergebnis ist eine große Kraft für das seitliche Einsetzen des
Stiftkontaktes 7 zwischen das Paar von Kontaktabschnitten 9 des
Sockelkontaktes 3 erforderlich. Daher ist, wenn eine große
Anzahl von Sockelkontakten 3 bei diesem Typ eines elektrischen
Steckers vorgesehen sind, der Einsetz- und der
Entfernungsvorgang schwierig.
-
Außerdem, wie in Fig. 12 gezeigt ist, muß der anfängliche
passende Abstand g zwischen den gegenüberliegenden
Kontaktabschnitten 9 des Sockelkontaktes 3 kleiner sein als der Durchmesser des
Stiftkontaktes 7. Andererseits muß es einen geeigneten inneren
Vorsprung h auf jedem der Kontaktabschnitte 9 geben, damit der
Stiftkontakt 7 glatt seitlich zwischen die Kontaktabschnitte 9
des Sockelkontaktes 3 eingesetzt werden kann. Mit anderen
Worten, der anfängliche äußere Durchmesser W&sub1; der Kontaktabschnitte
9 des Sockelkontaktes 3 muß größer sein als der Durchmesser t
des Kontaktstiftes 7. Im Ergebnis, wenn der Stiftkontakt 7 in
den Sockelkontakt 3 eingesetzt wird, wird der äußere Durchmesser
des Sockelkontaktes 3 auf W&sub2; erhöht. Daher ist es schwierig,
eine Anzahl von Sockelkontakten 3 mit hoher Dichte anzuordnen.
-
In dem Fall, indem die Sockelkontakte 3 mit hoher Dichte
angeordnet sind, wird die Verschiebung (t-g)/2 eines jeden
elastischen Kontaktabschnittes 9, welche gleich d/2 ist, extrem
klein, da der passende Abstand g zwischen den Kontaktabschnitten
9 nicht übermäßig reduziert werden kann, wie aus obigem
ersichtlich ist. Daher muß, um eine stabile Reibungskraft zu erhalten,
der Sockel 3 aus einer sehr harten Feder gefertigt sein, das
heißt aus einer Feder, die eine große Federkonstante aufweist.
Daher, wenn ein Herstellungsfehler in dem Durchmesser des
Stiftkontaktes
7 oder ein Positionsfehler desselben auftritt, wird
die Reibungskraft zwischen den Kontaktoberflächen 9 und dem
Kontaktstift 7 zum Erhalten eines stabilen Kontaktes dazwischen
unzureichend. In solch einem Falle treten andere Probleme auf.
Zum Beispiel kann der Sockelkontakt 3 übermäßig versetzt sein,
so daß eine übermäßige Reibungskraft zwischen den
Kontaktoberflächen 9 und dem Kontaktstift 7 hervorgerufen wird, und die
elastischen Kontaktabschnitte 9 werden permanent deformiert,
oder extrem große Einsetz- und Entfernungskräfte sind
erforderlich.
-
Diese Probleme treten nicht nur in dem Fall auf, in dem die
LSI-Schaltung 2 an die gedruckte Schaltungsplatte 1
angeschlossen wird, wie oben erklärt ist, sondern auch in dem Fall, indem
gedruckte Schaltungsplatten miteinander verbunden werden.
-
Ein elektrischer Stecker zur Verwendung beim elektrisch
Verbinden eines leitenden Anschlußstiftes gemäß dem Gattungsbegriff
von Anspruch 1 ist aus der EP-A-0 122 486 bekannt. Bei den
bekannten elektrischen Steckern werden Abstandsstücke verwendet,
um die elastischen Kontaktabschnitte auseinanderzuhalten. Dann
werden die Anschlußstifte der Abdeckplatte, welche den gleichen
Durchmesser wie die Abstandsstücke aufweisen, zwischen die
elastischen Kontaktabschnitte eingesetzt. Die Anschlußstifte werden
verwendet, um die Abstandsstücke aus dem Zwischenraum zwischen
den elastischen Kontaktabschnitten herauszuschieben. Dies führt
zu einer hohen Beanspruchung der Anschlußstifte und des Aufbaus,
der diese mit der Abdeckplatte verbindet. Da die Durchmesser der
Abstandsstücke und der Anschlußstifte die gleichen sind, gibt es
kein leichtes Einsetzen der Anschlußstifte in den Zwischenraum
zwischen den elastischen Kontaktabschnitten.
-
Aus der US-A-4 381 130 ist ein elektrischer Stecker bekannt,
wobei ein röhrenförmiges Teil einen Raum definierende Arme
aufweist, in den der Anschlußstift eingesetzt wird. Das
röhrenförmige Teil kann in eine nockenförmige Ausnehmung in einer
Grundplatte bewegt werden. Wenn das röhrenförmige Teil in den
schmalen Teil der nockenförmigen Ausnehmung geschoben ist,
bewirkt der Druck auf das röhrenförmige Teil eine Öffnungsbewegung
der Arme. Der Anschlußstift kann eingesetzt werden. Danach wird
das röhrenförmigte Teil in den breiteren Teil der Ausnehmung
bewegt, so daß der Druck auf das röhrenförmige Teil abnimmt und
die Arme sich um den Anschlußstift schließen.
-
Dementsprechend ist es eine Hauptaufgabe dieser Erfindung einen
elektrischen Stecker bereitzustellen, der ein leitendes
Anschlußstiftglied desselben mit einer elektrischen Schaltung
verbinden kann, wobei der elektrische Stecker mit hoher Dichte
angeordnet sein kann.
-
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen
elektrischen Stecker bereitzustellen, der eine stabile elektrische
Verbindung, selbst wenn ein Fehler in dem Durchmesser der
leitenden Stiftteile oder in deren Positionierung auftritt, mit
einer minimalen Variation in der Antriebskraft, die für den
Betrieb des Steckers erforderlich ist, zu erreichen.
-
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen
elektrischen Stecker bereitzustellen, der eine stabile Reibungskraft
mit den Verbindungsgliedern erhalten kann.
-
Gemäß dieser Erfindung wird ein elektrischer Stecker zur
Verwendung zum elektrisch Verbinden eines leitenden Anschlußstiftes
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt.
-
Bevorzugte Beispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
-
Fig. 1 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines
Hauptabschnittes eines Beispiels eines elektrischen
Steckers gemäß dieser Erfindung;
-
Fig. 2 ist eine Draufsicht im Querschnitt des in Fig. 1
gezeigten elektrischen Steckers;
-
Fig. 3 ist eine Qerschnittsansicht eines Vorspannstiftes und
eines Sockelkontaktes, die in Kontakt miteinander sind;
-
Fig. 4 ist eine seitliche Querschnittsansicht des
Vorspannstiftes und des Sockelkontaktes in Fig. 3;
-
Fig. 5 ist eine Draufsicht eines Anschlußstiftes einer LSI-
Schaltung und eines Sockelkontaktes, die in Kontakt
miteinander sind;
-
Fig. 6 ist eine seitliche Querschnittsansicht des
Anschlußstiftes der LSI-Schaltung und des Sockelkontaktes in
Fig. 5;
-
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht des Anschlußstiftes
der LSI-Schaltung und des Sockelkontaktes in Fig. 5;
-
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen
Beispiels eines elektrischen Steckers gemäß dieser
Erfindung;
-
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen
Beispiels eines elektrischen Steckers im Gebrauch;
-
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht des herkömmlichen
elektrischen Steckers zur Erklärung des
Verbindungsprinzips desselben;
-
Fig. 11 ist ein Diagramm zur Erklärung der seitlichen Einsetz
und Entfernungskräfte des in Fig. 9 gezeigten
herkömmlichen elektrischen Steckers; und
-
Fig. 12 ist ein Diagramm zur Erklärung des Programms des in
Fig. 9 gezeigten herkömmlichen elektrischen Steckers
zum Zeitpunkt des Einsetzens und Entfernens desselben.
-
Mit Bezug auf die Figuren 1 bis 7 wird nun ein Beispiel eines
elektrischen Steckers gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
-
Bei allen diesen Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie
in Fig. 9 identische oder entsprechende Teile in Fig. 9 und die
Erklärung der identischen oder entsprechenden Teile in Fig. 9
wird weggelassen.
-
Bezugnehmend auf die Figuren 1 bis 4 weist der elektrische
Stecker dieser Erfindung einen Basisisolator 13 auf, der eine
Anzahl von leitenden Sockelkontakten 11 trägt und einen
Abdeckisolator 17, der eine Anzahl von durchgehenden Führungslöchern
15 aufweist. Jedes der Führungslöcher 15 erstreckt sich in einer
ersten Richtung. Die Führungslöcher 15 sind sowohl in einer
zweiten als auch in einer dritten Richtung, die senkrecht
zueinander sind, angeordnet. Sowohl die zweite als auch die dritte
Richtung ist senkrecht zu der ersten Richtung.
-
Zwischen dem Basisisolator 13 und dem Abdeckisolator 17 ist ein
Schieber 19 angeordnet, welcher in einer Richtung wie in einer
dritten Richtung normal oder senkrecht zu der Achse des
Anschlußstiftes 7 einer LSI-Schaltung 2 bewegbar ist. Der Schieber
19 weist eine Hauptoberfläche, nämlich eine untere Oberfläche
auf. Der Schieber 19 trägt fest einen Führungsstift 23 (im
nachfolgenden als der Vorspannstift 23 bezeichnet) in der Nähe des
Führungsloches 15. Der Vorspannstift 23 steht von der
Hauptoberfläche des Schiebers 19 hervor, so daß er zwischen ein Paar von
speziellen Abschnitten 22 des Sockelkontaktes 11 eingesetzt
wird. In dieser Ausführungsform hat der Vorspannstift 23 die
Form eines Zylinders, der eine vorbestimmte Achse und eine
periphere Oberfläche, welche die vorbestimmte Achse umgibt,
aufweist. Der Vorspannstift 23 ist nicht auf eine solche in der
Figur gezeigte Form beschränkt, sondern kann eine andere Form
haben.
-
In dem Schieber 19 ist ein Langloch 25 in solch einer Position
gebildet, daß es den entsprechenden Führungslöchern 15 zugewandt
ist. In das Langloch 25 kann der Anschlußstift 7 der der LSI-
Schaltung 2 eingesetzt werden und es erstreckt sich seitlich,
wie in Fig. 2 gezeigt ist.
-
Der Sockelkontakt 11 ist durch Stanzen oder Biegen einer
leitenden Platte gefertigt. Der Sockelkontakt 11 weist ein Paar
von Trägerabschnitten 27 und ein Paar von gegenüberstehenden
plattenfömigen Federarmen 29 auf. Das Paar von
Trägerabschnitten 27 ist fest in ein stützendes Loch 31 des Basisisolators 11
eingesetzt, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist. Nur einer
der Trägerabschnitte 27 ist einstückig mit einem Anschlußglied
33 ausgestattet, welches von dem unteren Ende des Basisisolators
11 hervorsteht.
-
Das Paar von Federarmen 29 weist ein Paar von Kontaktabschnitten
21 an seinem Kopfende auf. Das Paar von Kontaktabschnitten 21
ist einander zugewandt mit einem Zwischenraum dazwischen. Jeder
Federarm 29 beinhaltet einstöckig ein hervorstehendes
Führungsglied 35 an einem oberen Seitenabschnitt desselben. Jedes Paar
dieser hervorstehenden Führungsglieder 35 erstreckt sich mit
einer Neigung von den Trägerabschnitten 27 in solch einer
Richtung, daß sie voneinander getrennt sind.
-
Der Vorspannstift 23 kann zwischen das Paar von
gegenüberstehenden speziellen Abschnitten 22 des Sockelkontaktes 11 durch
Bewegen des Vorspannstiftes 23 in der dritten Richtung
senkrecht zu der vorbestimmten Achse des Vorspannstiftes 23
zwischen das Paar von vorstehenden Führungsgliedern 35 so
eingesetzt werden, daß er durch diese geführt wird. Der
Vorspannstift 23 hat einen Duchmesser, der größer ist als der Abstand
zwischen den speziellen Abschnitten 21. Zusätzlich ist der
Durchmesser des Vorspannstiftes 23 größer als der des
Stiftkontaktes 3.
-
Der Abdeckisolator 17 ist auf die obere Oberfläche des
Schiebers 19 aufgelegt. Der Abstand zwischen den Kontaktabschnitten
21 des Sockelkontaktes 11 ist schmal, wenn keine äußere Kraft
daran angelegt ist. Wenn jedoch der Vorspannstift 23 zwischen
die speziellen Abschnitte 22 eingesetzt ist, ist der Abstand
dazwischen verbreitert. Die Kontaktabschnitte 21 sind somit im
voraus auseinandergeschoben. Im Ergebnis wird der Vorspannstift
23 in Druckkontakt mit den speziellen Abschnitten 22 in der
zweiten Richtung durch das Rückstellmoment der Kontaktabschnitte
21 gebracht.
-
Vor dem Einsetzen des Anschlußstiftes 7 der LSI-Schaltung 2 wird
der Schieber 19 über die obere Oberfläche des Basisisolators 11
gelegt. Zu diesem Zeitpunkt erstreckt sich der Vorspannstift 23
des Schiebers 19 vor den hervorstehenden Führungsgliedern 35 des
Sockelkontaktes 11.
-
Der Schieber 19 wird dann in der dritten Richtung eines
Pfeiles 38, wie in Fig. 2 veranschaulicht ist, bewegt. Wenn der
Schieber 19 in der dritten Richtung, senkrecht zu der Achse des
Vorspannstiftes 23, bewegt wird, wird der Vorspannstift 23 von
der Stellung ohne Kontakt in die Stellung der speziellen
Abschnitte 22 bewegt.
-
Nachdem der Vorspannstift 23 zwischen die speziellen Abschnitte
22 zum Erweitern des Abstandes zwischen den Kontaktabschnitten
21 eingesetzt ist, wird der Abdeckisolator 17 über die obere
Oberfläche des Schiebers 19 gelegt. Ferner wird die
LSI-Schaltung 2 auf die obere Oberfläche des Abdeckisolators 17 gesetzt.
Zu diesem Zeitpunkt geht der Anschlußstift 7 der LSI-Schaltung
2 durch die Führungslöcher 15 und das Langloch 25 und erreicht
die Kontaktabschnitte 21.
-
In dem oben beschriebenen Aufbau ist es ersichtlich, daß der
Anschlußstift 7 der LSI-Schaltung 2 mit keiner nennenswerten
Einsetzkraft eingesetzt werden kann. Der Anschlußstift 7 der
LSI-Schaltung 2 hat einen Durchmesser, der im wesentlichen
gleich dem Abstand zwischen den Kontaktabschnitten 21 ist.
Vorzugsweise ist der Durchmesser des Anschlußstiftes geringfügig
kleiner als der Abstand.
-
Der Schieber 19 wird dann in der Richtung eines Pfeiles 40,
wie in Fig. 5 gezeigt ist, bewegt. In Übereinstimmung mit der
Bewegung des Schiebers 19 wird der Vorspannstift 23 ebenso
verschiebbar zwischen den speziellen Abschnitten 21 in der
dritten Richtung des Pfeiles 40 bewegt. Zu dieser Zeit
behindert
das Langloch 25 des Schiebers 19 nicht die Bewegung des
Anschlußstiftes 23.
-
Wenn der Schieber 19 weiter in der dritten Richtung des
Pfeiles 40 bewegt wird, wird der Vorspannstift 23 gleitend entlang
den speziellen Abschnitten 21 bewegt und schließlich wird nur
der Vorspannstift 23 von den hervorstehenden Führungsgliedern
35 gelöst, wie in den Figuren 5 bis 7 veranschaulicht ist.
Somit sind die Kontaktabschnitte 21 in Druckkontakt mit dem
Anschlußstift 7 gebracht und somit die notwendige Verbindung
erreicht.
-
Diese Verbindung kann gelöst werden durch Bewegen des Schiebers
19 in der Richtung des Pfeiles 38, wie in Fig. 2 wiederum
gezeigt ist.
-
Wenn diese Stecker mit hoher Dichte, wie in Fig. 8
veranschaulicht ist, angeordnet sind, kann die Betätigungskraft durch
kombinieren einer Mehrzahl von Blockeinheiten vermindert werden,
wobei jede Blockeinheit den Basisisolator 11 und den Schieber
19 aufweist. Mit anderen Worten, die maximale Einsetz- und
Entfernungskraft kann minimiert werden.
-
Oben wurde der Fall, bei dem der Anschlußstift 7 zur Verbindung
zwischen einem Paar von beabstandeten Kontaktabschnitten 21
eingesetzt ist, erklärt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht
auf den obigen Fall beschränkt, sondern kann auf den Fall
angewendet werden, bei dem der Anschlußstift 7 durch Gleiten auf
einer Kontaktoberfläche des Kontaktes des oben erwähnten Typs
verbunden wird. In diesem Fall können im wesentlichen dieselben
Wirkungen wie in dem oben beschriebenen Fall erhalten werden.
-
Somit hat der elektrische Stecker entsprechend dieser
Erfindung die Vorteile gegenüber den herkömmlichen elektrischen
Steckern, daß eine geringere Kraft zur Verbindung und Trennung
erforderlich ist, vielfach Verbindungen leicht sind und daher
eine Anzahl der Stecker mit hoher Dichte angeordnet werden
kann.