DE69221428T2

DE69221428T2 - Elektrische Kontaktbuchse

Info

Publication number: DE69221428T2
Application number: DE69221428T
Authority: DE
Inventors: Donald J Brinkman; Frank A Harwath; Richard Alfred Johnson; Glenn A Landgraf; Howell Barry Schwartz
Original assignee: Molex LLC
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 1991-11-13
Filing date: 1992-10-31
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2012-11-01
Also published as: DE69221428D1; EP0542068A3; EP0542068A2; JPH05217619A; JPH0793162B2; KR930011334A; US5167544A; ES2106118T3; EP0542068B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Technik elektrischer Steckverbinder und insbesondere eine elektrische Kontaktbuchse zur Aufnahme einer komplementären Steckerklemme in einem elektrischen Steckverbindersystem.

Hintergrund der Erfindung

Mit zunehmender Miniaturisierung elektronischer Schaltungen wird es zunehmend schwerer, trennbare elektrische Kontakte herzustellen, die genauso zuverlässig und genauso haltbar sind wie die größeren Bauteile, die sie ersetzen. Bei Systemen hoher Dichte oder bei miniaturisierten Systemen können bis zu 96 Paare von Kontakten auf weniger als 3,2 mm² (0,5 Zoll²) angeordnet sein. Die elektrischen Kontakte müssen jedoch über eine ausreichend hohe Kontaktkraft verfügen, um eine zuverlässige elektrische Verbindung mit komplementären Buchsenklemmen zu gewährleisten. Die Klemmen selbst sind wiederum sehr klein, so daß die elektrischen Kontakte ein einfaches Einführen und Herausziehen der Klemmen ermöglichen müssen.
Eine typische Art von elektrischen Kontaktbuchsen, die in Umgebungen der oben beschriebenen Art mit den Klemmen elektrischer Steckverbinder verbunden werden, umfassen zumindest zwei Messerkontakte oder Federarme, die sich innerhalb der Kontaktbuchse in Längsrichtung freitragend erstrecken. Die freitragenden Federarme umfassen abgewandte Enden mit Kontaktabschnitten, die mit Klemmen elektrischer Steckverbinder in Eingriff treten. Die zugewandten Enden der freitragenden Arme sind starr mit einem Körperteil der Kontakte verbunden. Das amerikanische Dokument 3,955,869, auf dem der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert, betrifft eine elektrische Buchse oder eine Kontaktbuchse, die zwei Paare von Armen umfaßt, die jeweils quer zu einem Basisteil gebogen sind. Ein Teil der Arme ist jeweils an dem Basisteil angebracht, während es sich bei dem anderen Teil der Arme um einen sich in Längsrichtung erstreckenden freitragenden Teil handelt, der zunächst in Richtung auf den Mittelpunkt des Basisteils gebogen ist, wobei die freien Enden der Arme an definierten Stellen zurückgebogen sind. Das Patent EP-A-0 191 539 offenbart eine Klemme zum elektrischen Verbinden mit einem Kontaktbuchsenteil, das zwei gegenüberliegende Haltesegmente umfaßt, die sich von den Seitenkanten aus in seitliche Richtung erstecken. Von den entsprechenden Seitenkanten der Haltesegmente aus erstrecken sich weitere Segmente leicht nach innen. An einem bestimmten Punkt sind die Segmente an dem Mittelteil leicht nach außen gebogen, so daß ihre freien abgewandten Enden im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Weitere Beispiele für solche freitragenden Kontaktarme zeigt das amerikanische Patent Nr. 4,076,369 von Ostapovitch vom 28. Februar 1978, das amerikanische Patent 4,607,907 von Bogursky vom 26. August 1986 und das amerikanische Patent 4,784,622 von Senor vom 15. November 1988.
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei Kontaktbuchsen der oben beschriebenen Art mit freitragenden Armen.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung einer neuen und verbesserten Kontaktbuchse zur Aufnahme eines komplementären Steckerstiftes.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Anspruch 1 offenbart ist, umfaßt die Kontaktbuchse oder die Buchse im allgemeinen einen länglichen Körper, der an einem Ende ein Klemmenteil und am anderen Ende ein Buchsenteil umfaßt. Der Buchsenteil umfaßt eine Einrichtung zur Aufnahme eines komplementären Steckstiftes. Er umfaßt zwei freitragende Arme. Die Arme besitzen im wesentlichen die gleiche Länge. Sie sind gegenüberliegend zueinander angeordnet und umfassen an ihren abgewandten Enden Kontaktabschnitte. Die freitragenden Arme sind in der längsgerichteten Einführungsrichtung des komplementären Steckerstiftes axial zueinander versetzt angeordnet, so daß die Steckerstifte nacheinander mit den Kontaktabschnitten in Eingriff treten. Die Kontaktbuchse besteht aus einem einstückigen Metallstanzteil. Die freitragenden Arme stehen an ihren zugewandten Enden von Basisteilen aus vor die starr mit dem länglichen Körper verbunden sind. Die Basisteile sind in Querrichtung des Körpers breiter ausgebildet als die Kontaktabschnitte. Die freitragenden Arme sind gleichmäßig gebogen, wobei die Kontaktabschnitte der Arme gegeneinander vorgespannt sind, so daß sie einander berühren.
Andere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind insbesondere in den zugehörigen Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung, die ihr zugrunde liegenden Aufgaben und ihre Vorteile werden am besten anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen verständlich. In den Zeichnungen, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktbuchse;
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Formteil, aus dem eine Klemme hergestellt wird;
Fig. 3 eine Kantenansicht, in der zu erkennen ist, wie die freitragenden Arme vor der Bildung der in Fig. 1 dargestellten Klemme so aus einem Formteil gebildet werden, daß sie eine bogenförmige Gestalt aufweisen; und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht mehrerer Klemmen, die in einem typischen Steckverbindergehäuse montiert sind.

Ausführliche Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Wie in den Zeichnungen und insbesondere in Fig.1 ausführlicher dargestellt ist, betrifft die vorliegende Erfindung eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 bezeichnete elektrische Kontaktbuchse oder Buchse, die einen länglichen Körper 12 umfaßt, der an seinem einen Ende ein Klemmenteil oder einen Lötstift 14 und an seinem anderen Ende ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 16 versehenes Buchsenteil aufweist. Die Klemme besteht aus einem sehr dünnen einstückig ausgebildeten Metallstanzteil, das z.B. aus einem 0,102 mm (0,004 Zoll) dicken metallischen Ausgangsmaterial hergestellt wird. Die Lötfahne 14 weist einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf, um ihr eine größere Steifigkeit zu verleihen. Der Körper selbst ist zwischen seinen Enden mit Stützwänden 18 versehen, damit man einen größeren U-förmigen Querschnitt erhält. Obgleich das Ausführungsbeispiel ein Klemmenteil 14 als Lötfahne aufweist, die in die Öffnung einer Leiterplatte einführbar ist, sei bemerkt, daß der Klemmenteil der elektrischen Kontaktbuchse 10 auf unterschiedliche Art und Weise gestaltet sein kann, wozu auch eine Klemmeneinrichtung zur Oberflächenmontage oder zur Verbindung mit anderen elektrischen Schaltungseinrichtungen gehört.
Der Buchsenteil 16 umfaßt im allgemeinen eine Einrichtung zur Aufnahme eines komplementären Steckerstiftes, so wie dies nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird. Dieser
kann beispielsweise die Zuleitung zu einem geeigneten elektrischen Gegenbauteil umfassen.
Der Buchsenteil 16 umfaßt insbesondere zwei freitragende Arme 20a und 20b, die, so wie dies dargestellt ist, im wesentlichen gleichlang und entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Die freitragenden Arme umfassen an ihrem abgewandten Ende jeweils einen Kontaktabschnitt 22, während die zugewandten Enden der Arme einstückig mit den Basisteilen 24 ausgebildet sind, die ihrerseits wiederum einstückig mit dem Körper 12 ausgebildet und starr mit diesem verbunden sind.
Da die freitragenden Arme 20a und 20b im wesentlichen gleichlang sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Arme in der durch den Pfeil "B¹¹ angedeuteten länglichen Einführungsrichtung des komplementären Steckerstiftes axial zueinander versetzt sind, so daß der Steckerstift mit den Kontaktabschnitten 22 nacheinander in Eingriff tritt. An dieser Stelle ist zu sehen, daß der Basisteil 24a des freitragenden Arms 20a in Längsrichtung der Klemme kürzer ist als der Basisteil 24b des freitragenden Arms 20b. Beim Einführen des komplementären Steckerstiftes zwischen den Basisteilen 24a und 24b in den Buchsenteil 16 tritt der Steckerstift mit dem Kontaktabschnitt 22 des freitragenden Armes 20a in Eingriff, bevor er mit dem Kontaktabschnitt 22 des freitragenden Armes 20b in Eingriff tritt. Die Basisteile 24a und 24b sind in Querrichtung zu der Klemme zueinander beabstandet, wobei dieser Abstand im wesentlichen gleich dem Abstand der Stützwände 18 ist, obgleich eine solche Ausrichtung nicht erforderlich ist. Die freitragenden Arme 20a und 20b sind dabei nach innen gebogen. Die freitragenden Arme sind hierbei, so wie dies dargestellt ist, gleichmäßig bogenförmig gekrümmt, wobei die Radien im wesentlichen gleich sind.
Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, steht der Kontaktabschnitt 22 des freitragenden Armes 20a an der mit dem Bezugszeichen 26 versehenen Stelle in Eingriff mit der Innenseite des freitragenden Armes 20b, wobei diese Stelle zu dem Kontaktabschnitt 22 des freitragenden Armes 20b in Richtung des Einführungsendes der Klemme versetzt angeordnet ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß dieser Eingriff unter einer Vorspannung erfolgt. Fig. 2 zeigt ein Formteil, aus dem die elektrische Kontaktbuchse 10 gebildet wird. Wie oben bereits dargelegt wurde, wird das Formteil aus einem dünnen metallischen Ausgangsmaterial gebildet, das beispielsweise eine Dicke von 0,102 mm (0,004 Zoll) aufweist. Bevor die Klemme ihre in Fig. 1 dargestellte endgültige Form erhält, werden die freitragenden Arme 20a und 20b so gebogen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Wenn die freitragenden Arme und die Basisteile 24 so geformt sind, daß sie sich unter einem im wesentlichen rechten Winkel zu dem Körperteil 12 erstrecken, so wie dies an den Faltungslinien 28 (Fig. 2) der Fall ist, steht der Kontaktabschnitt 22 des freitragenden Armes 20a mit dem freitragenden Arm 20b an der mit dem Bezugszeichen 26 versehenen Stelle in Eingriff, wobei die anliegende Vorspannung durch die Krümmung der Arme bestimmt ist, so wie dies in Fig. 3 angedeutet ist. Diese Vorspannung verbessert die Herstellbarkeit und gewährleistet einen adäquaten Kontakt zwischen den Armen 20a und 20b und einem eingeführten Steckerstift, selbst wenn dieser außermittig angeordnet ist.
Fig. 4 zeigt einfach mehrere elektrische Kontaktbuchsen 10, die in Isolatoren 30 angeordnet sind, die ihrerseits wiederum in Bohrungen 32 eines mit dem allgemeinen Bezugszeichen 34 versehenen Steckverbindergehäuses angebracht sind. Das Gehäuse ist auf einer Leiterplatte montierbar, wobei das Gehäuse durch Abstandshalter 36 beabstandet zu der Leiterplatte gehalten wird. Wie zu erkennen ist, stehen die Klemmenteile oder die Lötfahnen 14 der Klemmen über die Abstandshalter 36 hinaus vor, so daß sie in Offnungen einer entsprechenden Leiterplatte einführbar sind, um mit entsprechenden Leiterbahnen um die Öffnungen der Leiterplatte oder in den Öffnungen der Leiterplatte verbunden zu werden. Alternativ hierzu können die Lötfahnenteile jedoch auch auf der Oberfläche einer Leiterplatte montiert werden.
Fig. 4 zeigt auch einen komplementären Steckerstift 38, dessen Durchmesser etwa 0,25 mm (0,01 Zoll) beträgt. Der Steckerstift 38 ist in die oberen Kontaktbuchse 10 eingeführt, wobei die freitragenden Arme 20a und 20b gespreizt werden und die Kontaktabschnitte 22 der Arme mit dem komplementären Steckerstift in Eingriff stehen. Wie oben bereits dargelegt wurde, tritt der Steckerstift beim Einführen zuerst mit dem Kontaktabschnitt 22 an dem abgewandten Ende des freitragenden Armes 20a in Eingriff bevor er anschließend mit dem Kontaktabschnitt 22 an dem abgewandten Ende des freitragenden Armes 20b in Eingriff tritt. Die Arme stehen unter einer vorbestimmten Vorspannung, so wie dies oben bereits beschrieben wurde. Da die freitragenden Arme im wesentlichen die gleiche Länge besitzen, wird durch die Arme ein gleicher Eingriffsdruck in entgegengesetzte Richtungen auf die gegenüberliegenden Seiten des komplementären Steckerstiftes ausgeübt. Es sei bemerkt, daß die vorliegende Erfindung auch durch andere Ausführungsformen verköpert werden kann, die unter den Erfindungsgedanken fallen und die erfindungswesentlichen Merkmale aufweisen. Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen dienen daher lediglich zur Veranschaulichung. Sie stellen keinerlei Beschränkung dar und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dabei angegebenen Details beschränkt.

Claims

1. Elektrische Kontaktbuchse (10) zum Aufnehmen eines komplementären Steckstiftes (38) aus nur einer Richtung (B), mit folgenden Merkmalen:

ein generell ebener, länglicher Grundkörper (12), der an einem Ende einen Anschlußabschnitt (14) zum elektrischen und mechanischen Anschließen einer Schaltungsplatine und am anderen Ende einen benachbarten, Kammern-Abschnitt (16) besitzt;

der Kammer-Abschnitt (16) umfaßt Einrichtungen zum Aufnehmen der komplementären Steckstifte (38) und umfaßt zwei sich gegenüberliegende freistehende Arme (20a, 20b), die im wesentlichen von gleicher Länge sind, wobei Kontaktteile (22) an deren distalen Enden vorgesehen sind und sich jeweils um einen der beiden Basisabschnitte (24) zum Anschlußabschnitt (14) hin erstrecken,

die freistehenden Arme (20a, 20b) sind gebogen, wobei deren distalen Enden nach innen zu den proximalen Enden angeordnet sind;

der Kammer-Abschnitt (16) umfaßt ferner die beiden Basisabschnitte (24), die starr und im Querabstand auf dem Grundkörper (12) angeordnet sind, wobei sich die Basisabschnitte (24) generell senkrecht vom Grundkörper (12) an einem gegenüberliegenden Ende des Anschlußabschnitts (14) erstrecken und an ihrer Oberseite generell abrupt endende Oberflächen umfassen;

ein zweites Paar senkrechtstehender Wandungen (18), die fest mit dem Grundkörper (12) verbunden und im Querabstand zu diesem versetzt angeordnet sind, wobei sich das zweite Paar Wandungen (18) generell senkrecht vom Grundkörper (12) erstreckt und generell abrupt endende Oberflächen auf der Oberseite umfaßt, wobei das zweite Paar Wandungen (18) zwischen dem Kammer-Abschnitt (16) und dem Anschlußabschnitt (14) so angeordnet ist,

daß die freistehenden Arme (20a, 20b) in Längsrichtung zwischen einem Paar generell U-förmigen Abschnitten (12, 18; 12, 24) angeordnet sind, die durch das Paar der Grundabschnitte (24) und den Grundkörper (12) einerseits und ein Paar zweiter Wandungen (18) und den Grundkörper (12) andererseits ausgebildet werden, um den Kontakt (10) in einem Isolator (30) zu versteifen,

dadurch gekennzeichnet,

daß die freistehenden Arme (20a, 20b) axial voneinander in der längsgerichteten Einsatzrichtung (B) des komplementären Steckerstiftes (28) versetzt sind, wodurch die Steckerstifte in die Kontaktabschnitte nacheinander eingreifen und das Ende eines Arms gegen den anderen Arm vorgespannt wird, wobei die freistehqnden Arme (20a, 20b) eine generell gleichförmige Biegung zwischen deren Basisabschnitt (24) und deren Kontaktabschnitt (22) aufweisen.

2. Elektrische Kontaktbuchse (10) nach Anspruch 1, bei der einer der U-förmigen Abschnitte die Basisabschnitte (24) umfaßt, und der andere U-förmige Abschnitt die senkrechtstehenden Wandungen (18) umfaßt.

3. Elektrischer Buchsenverbinder (10) nach Anspruch 2, bei dem der Kontakt aus einem gestanzten und geformten Metallblech besteht, dessen Materialstärke ungefähr 0,102 mm (0,004 Zoll) beträgt.

4. Elektrischer Buchsenverbinder (10) nach Anspruch 2, bei dem der Anschlußabschnitt (14) eine längliche Lötfahne ist, die einen generell U-förmigen Querschnittschnitt besitzt.