-
Die vorliegende Erfindung betrifft
einen abgeschirmten Verbinder, und genauer einen abgeschirmten Verbinder
von der Art mit einem Stecker und einer Buchse, die dazu bestimmt
ist, an einem ebenen Träger,
insbesondere einer Leiterplatte, befestigt zu werden.
-
Es sind viele Verbindungselemente
bekannt, die dazu bestimmt sind, durch Schweißen an einer mit metallbeschichteten
Löchern
versehenen Leiterplatte befestigt zu werden.
-
Die Anmelderin hat in der europäischen Patentanmeldung
EP-A-O 649 195 ein Verbindungselement vorgeschlagen, das einen isolierenden
Bügel mit
einem U-förmigen
Querschnitt und umgebogene Kontaktelemente aufweist, die mit einem
Ende innerhalb der U-förmigen
Struktur münden.
Das andere Ende ist mit Presseinpassung ("press fit") in metallbeschichtete
Löcher
einer Leiterplatte eingefügt.
Außerdem
weist es gemäß einem
interessanten Merkmal einen hinteren Isolierkörper, der die elektrischen Kontaktelemente
in ihrem umgebogenen Bereich umgibt, und einen Rückhalte-Flachstift auf, der
ebenfalls in die Leiterplatte eingefügt ist.
-
Dieses Verbindungselement bildet
eine Buchse, die einen Stecker komplementärer Form aufnehmen soll. Die
gewählten
Maßnahmen
ermöglichen
es vorteilhafterweise, den Bügel
beim Schwall-Löten
des Verbindungselements und der anderen Bestandteile der Leiterplatte
zu schützen.
-
Bei manchen Anwendungen ist es notwendig, über einen
gegenüber
elektromagnetischen Störungen
unempfindlichen Verbinder zu verfügen, insbesondere dann, wenn
die transportierten Signale sogenannte "schwache" Signale und mit
hoher oder sehr hoher Frequenz sind. Hierzu müssen die Elemente des Verbinders
mit einer Abschirmung versehen werden. Außerdem muss eine gute Massekontinuität zwischen
den beiden Elementen (Stecker und Buchse) einerseits und der Buchse
und der Leiterplatte andererseits hergestellt werden.
-
Es wurden abgeschirmte Verbindungselemente
vorgeschlagen, zum Beispiel in den Patenten US-A-S 277 624 (Patrick
CHAMPION et al.), US-A-S 259 773 (Patrick CHAMPION et al.), oder
US-A-S 356 301 (Patrick CHAMPION et al.). Diese modularen Verbindungselemente
ermöglichen
die Herstellung von elektrischen Kontakten ausgehend von einer Mutterkarte
und/oder einer Tochterkarte.
-
Um die Massekontinuität herzustellen,
sind zwei elastische, kreuzförmige
Metallzungen vorgesehen, die fest mit der Buchse verbunden sind
und mit Öffnungen
zusammenwirken, die in gegenüberliegenden
Wänden
der Buchse ausgebildet sind, um mit der Abschirmung des entsprechenden
Steckers in galvanischen Kontakt zu gelangen. Obwohl dieses Zungenpaar
eine Druckkraft auf den Stecker ausübt, wird der Rückhalt des
Steckers innerhalb der Buchse vor allem durch das Einführen von
Einsteck-Kontaktelementen eines der Bauteile (zum Beispiel der Buchse)
in die Aufnahmekontakte des anderen Bauteils (zum Beispiel des Steckers)
hergestellt. In anderen Worten ist keine wirkliche Verriegelung
vorgesehen, und die Qualität
der Massekontinuität
kann fluktuierend sein.
-
Die Druckschrift WO 94/10724 beschreibt
einen Verbinder, dessen Buchse von Metallzungen verlängert wird,
die ausgebildet sind, um sich mit der Abschirmung des Steckers bei
der Kopplung mit dieser zu verriegeln, wobei ein elastisches Kontaktplättchen im
Inneren der Buchse vorgesehen ist, um einen elektrischen Kontakt
zwischen den Abschirmungen der Buchse und des Steckers in der gekoppelten Stellung
herzustellen.
-
Erstes Ziel der Erfindung ist es
also, gleichzeitig zwei Funktionen zu erfüllen, d. h. eine gute Massekontinuität zwischen
der Buchse und dem Stecker, und die Herstellung einer wirksamen
Verriegelung zwischen der Buchse und dem Stecker, und dies ohne
Zuhilfenahme komplexer Einrichtungen.
-
Die Erfindung hat also einen abgeschirmten Verbinder
mit einer Buchse und einem Stecker zu Gegenstand, die dazu bestimmt
sind, durch Einführen
des Steckers in die Buchse gekoppelt zu werden, wobei der Stecker
auf mindestens einer seiner Wände
von einer Abschirmung aus stromleitendem Material bedeckt ist, dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Wand der Buchse entsprechend derjenigen
des Steckers mit einer Abschirmung aus stromleitendem Material bedeckt
ist, dass diese Abschirmung zur Vorderseite der Buchse durch ein Plättchen verlängert wird,
das aufweist:
-
- – mindestens
eine eine Feder bildende Zunge, um beim Einschieben des Steckers
auf dessen Abschirmung zu drücken
und einen galvanischen Kontakt zwischen den Abschirmungen des Steckers
und der Buchse zu ermöglichen,
und
- – erste
Befestigungsmittel, die dazu bestimmt sind, mit zweiten, komplementären Befestigungsmitteln zusammenzuwirken,
die auf dem Stecker vorgesehen sind, um den Stecker nach seiner
vollständigem Einführung in
die Buchse in dieser zu verriegeln.
-
In einer bevorzugten Ausführungsvariante behält sie außerdem für die Buchse
das Wesentliche des vorteilhaften Aufbaus des Verbindungselements gemäß der erwähnten europäischen Patentanmeldung
EP-A-0 649 195 bei.
-
Um das gesteckte Ziel zu erreichen,
sieht die Erfindung insbesondere ein eine Feder bildendes, die Hauptabschirmung
der Buchse verlängerndes Abschirmelement
vor, das eine gute Massekontinuität gewährleistet, indem es im wesentlichen über seine
ganze Breite auf die Abschirmung des Steckers drückt.
-
In der bevorzugten Variante weist
das Abschirmelement einen Widerhaken auf, der mit einer Öffnung zusammenwirkt,
die in einer Wand des Steckers vorgesehen ist, um die Verriegelungsfunktion zu
gewährleisten.
-
Die Einheit erhöht die Komplexität der Herstellungsvorgänge oder
den Herstellungspreis nicht wesentlich.
-
Die Erfindung wird besser verstanden
werden und weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der Lektüre der nachfolgenden
Beschreibung anhand der beiliegenden Figuren hervor, von denen:
-
1 eine
bevorzugte Ausführungsform
für eine
Verbinderbuchse gemäß der Erfindung
darstellt;
-
die 2a bis 2c Detailansichten sind,
die das eine Feder bildende Abschirmelement darstellen, das der
Buchse gemäß 1 zugeordnet ist;
-
3 die
Phase der Montage der Abschirmung auf die Buchse der 1 darstellt;
-
4 die
Phasen der Montage der Abschirmorgane einer erfindungsgemäßen Buchse
darstellt;
-
5 im
Schnitt einen erfindungsgemäßen Verbinder
darstellt, bei dem der Stecker in der Buchse verriegelt ist; und
-
6 im
Schnitt das Entriegeln des Steckers aus der Buchse darstellt.
-
Als Beispiel, und ohne dass dies
in irgendeiner Weise die Reichweite der Erfindung einschränkt, wird
nachfolgend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verbinders
beschrieben, d. h. eines Verbinders, der eine Buchse aufweist, deren
Aufbau im wesentlichen gleich demjenigen ist, der in der oben erwähnten europäischen Patentanmeldung
EP-A-O 649 195 beschrieben wurde. Daher werden nachfolgend nur diejenigen
Elemente genau beschrieben, die für das gute Verständnis der Erfindung
unbedingt notwendig sind. Für
eine detailliertere Beschreibung der Buchse wird besonders auf diese
europäische
Patentanmeldung verwiesen.
-
1 stellt
eine solche Buchse 1 im Längsschnitt dar. Abgesehen von
erfindungsspezifischen Anordnungen, die nachfolgend erklärt werden,
weist sie hauptsächlich
drei Teile auf: einen vorderen isolierenden Bügel 10 mit U-förmigem Querschnitt,
eine hintere Isolierung 11 und einen Satz von elektrischen Kontaktelementen 6,
die um 90° umgebogen
sind. Der vordere Bügel 10 weist.
zwei Seitenzweige 12 und 13 und einen zentralen
Bereich 14 auf, der von den elektrischen Kontaktelementen 6 durchbohrt wird.
Im dargestellten Beispiel handelt es sich um Steckerelemente. Die
Anzahl von elektrischen Kontaktelementen 6 und ihre Anordnung
hängen
von der spezifischen Anwendung ab. Sie sind im allge- . meinen matrixförmig angeordnet:
Zeilen und Spalten. Die vorderen Bereiche 61 (linear) münden zwischen den
Zweigen 12 und 13 und sind dazu bestimmt, in Aufnahmekontakte
eingefügt
zu werden, die auf einem Steckerteil sitzen (in 1 nicht dargestellt).
-
Die Zweige 12 und 13 bilden
an der Vorderseite eine Mündung
mit ausgeweiteten (abgeschrägten)
Lippen 15 und 16.
-
Der hintere isolierende Körper 11 bedeckt
die Rückseite
der elektrischen Kontaktelemente 6 zumindest in der Zone
zwischen dem zentralen Bereich 14 des Bügels 10 und der Krümmung dieser
elektrischen Kontaktelemente. Die Enden 60 der senkrechter
Bereiche dieser Elemente sind mit Presseinpassung ("press-fit")
in metallbeschichtete Löcher
einer Leiterplatte CI eingeführt
und in üblicher
Weise verschweißt.
-
Der hintere isolierende Körper 11 ist
vorteilhafterweise mit einem Rückhalte-Flachstift 12 versehen,
der ebenfalls in die Leiterplatte CI eingedrückt ist.
-
Gemäß einem ersten Merkmal der
Erfindung ist die Buchse mit mindestens einem Abschirmorgan, und
vorzugsweise mit zwei Abschirmorganen 2–4 und 5 versehen,
die auf der Ober- bzw. Unterseite des oberen bzw. unteren Zweigs 12 bzw.
13 der Buchse 1 angeordnet sind. Es handelt sich um Metallplatten,
deren Stärke
gering ist, aber ausreichend, um eine Federwirkung beizubehalten.
Als Beispiel beträgt
für in
einem Kubus von 30 mm Seitenlänge enthaltene
Buchsen die typische Stärke
0,3 mm.
-
Außer der primären Abschirmfunktion
der Buchse 1 ermöglicht
dieses System auch eine gute Massekontinuität mit der Abschirmung eines
Steckers 7, der in die Buchse 1 eingesteckt ist,
wie in bezug auf 5 gezeigt
werden wird. In der bevorzugten Variante ermöglicht es schließlich eine
Verriegelung dieses Steckers 7 innerhalb der Buchse.
-
Das obere Abschirmorgan besitzt zwei
Platten 2 und 4. Es ist in den 2a bis 2b genauer
dargestellt. 2a zeigt
im Schnitt die das obere Organ bildenden beiden Platten 2 und 4. 2b stellt im Aufriss diese
beiden Platten vor dem Zusammenbau und 2c stellt ein Detail der Unterseite der
Platte 2 nach einer Drehung um 180° dar.
-
Die Platte 2 oder Verriegelungslasche
besteht aus einem Hauptkörper 20,
der an der Vorderseite von federbildenden Klauen 22 verlängert wird (drei
im beschriebenen Beispiel), deren Form im wesentlichen die eines
ausgeweiteten V ist. Dieser Hauptkörper 20 wird an der
Rückseite
von gekrümmten
Zungen 21 (drei im beschriebenen Beispiel) verlängert, die
sich an der Rückseite
des Bügels 10 festklammern
sollen. Hierzu werden im zentralen Bereich 14 ein Schlitz
oder geeignete Öffnungen 17 vorgesehen.
-
Die Platte 4 weist einen
Hauptkörper 40 auf, der
die Oberfläche
des oberen Zweigs 12 bedeckt und nach vorne von gekrümmten Zungen
42 verlängert
wird (drei im beschriebenen Beispiel), die dazu bestimmt sind, sich
an der Vorderseite des Bügels 10,
genauer auf der oberen ausgeweiteten Lippe 15, festzuklammern.
-
Vor der festen Verbindung dieser
beiden Platten 12 und 13 mit dem Bügel 10 müssen sie
aber zusammengebaut werden. Hierzu werden im Hauptkörper 40 der
Platte 4 eine Reihe von Öffnungen 41 (drei
im beschriebenen Beispiel) und im Hauptkörper 20 der Platte 2 ausgeschnittene
Zungen 25 vorgesehen. Wie 2b zeigt,
werden die beiden Platten 2 und 4 einander angenähert und
aneinandergelegt (senkrechter Pfeil), wobei die Zungen 25 in
die Öffnungen 41 eingeführt werden.
Dann werden mit einer relativen Translationsbewegung (waagrechter
Pfeil) die beiden Platten durch das Einführen der Zungen 25 in
die Öffnungen 41 fest
miteinander verbunden.
-
Es genügt, diese Einheit aus den Platten 2 und 4 auf
die Buchse einzuklinken, wie es 4 zeigt.
Man befestigt die gekrümmten
Zungen 42 an der Lippe 15, und durch Federwirkung
klinkt man die gekrümmten
Zungen 21 in den Schlitz oder die Öffnungen 17 ein.
-
Das untere Abschirmorgan 5 ist
in den 3a bis 3c genauer dargestellt.
-
Es besitzt einen Hauptkörper 50,
der im wesentlichen die Unterseite des unteren Arms 13 des Bügels 10
bedeckt. Dieser Hauptkörper 50 verlängert sich
nach vorne durch Zungen oder Schleifkontakte 52, die auf
sich selbst umgebogen sind, um als Feder zu wirken. Abwechselnd
mit diesen Zungen sind Haken 53 vorgesehen, die ebenfalls
aus auf sich selbst umgebogenen Zungen bestehen, aber von geringerer
Höhe. Schließlich ist
auch ein Satz von Zungen oder Widerhaken 54 vorgesehen,
die an der Vorderseite des Hauptkörpers 50, aber hinter
den Zungen 53, ausgeschnitten sind.
-
Diese Widerhaken 54 wirken
mit den Zungen 53 zusammen, damit die Platte 5 an
der unteren Lippe 16 des Bügels 10 befestigt
werden kann, wie dies insbesondere 4 zeigt.
Diese Lippe besitzt eine steile Rückwand 19a, damit
sie zwischen den Zungen 53 eingeschlossen wird, die auf
der vorderen Wand 19b mit sanfter Neigung gleiten, wobei
der Widerhaken 54 sich auf der Rückseite 19a einklinkt.
Die eine Feder bildenden gekrümmten
Zungen 52 dringen ins Innere des Bügels 10 ein.
-
In einer ersten, in 3a dargestellten Variante verlängert sich
der Hauptkörper
durch eine senkrechte Wand 51, die umgebogen ist, um eine waagrechte
Platte 55 zu bilden. Diese letztere besitzt eine Öffnung 56,
die den Rückhalte-Flachstift 12 aufnehmen
soll, ehe dieser in die Leiterplatte CI eingefügt wird. Gemäß dieser
Variante wird die Platte 5 einerseits durch den Satz von
vorderen Zungen 53 und 54 und andererseits durch
den Rückhalte-Flachstift 12 fest
mit der Buchse 1 verbunden, wie es 4 zeigt.
-
Es werden vorteilhafterweise zusätzliche
gekrümmte
Klauen 57 an der Rückseite
der waagrechten Platte 55 vorgesehen. Wie 3b zeigt, werden diese mit Presseinpassung
in metallbeschichtete Löcher
Tm eingeführt,
die in der Leiterplatte CI ausgebildet sind. Diese Variante ermöglicht eine
gute Masseübernahme
auf der Leiterplatte.
-
In einer zweiten Variante, die in 3c dargestellt ist, weist
die untere Platte 5' nach wie vor einen Hauptkörper 50' auf,
der in einer senkrechten Wand 51' endet, aber die waagrechte
Platte wird durch einen Umschlag nach innen 55' ersetzt,
der in einen Schlitz 18 eingefügt werden soll, der an der Rückseite
des zentralen Bereichs 14 des Bügels 10 vorgesehen
ist.
-
Gemäß dem wichtigsten Merkmal der
Erfindung haben die Abschirmorgane eine dreifache Aufgabe: die eigentliche
Abschirmung, die Massekontinuität
zwischen zumindest der Buchse und dem Stecker (und vorzugsweise
auch der gedruckten Schaltung), und die Verriegelung/Entriegelung
des Steckers in der Buchse.
-
Um diese Funktionen volständiger darzustellen,
wird nun 5 betrachtet,
die einen vollständigen
erfindungsgemäßen Verbinder
darstellt, der eine Buchse 1 (wie sie soeben beschrieben
wurde) und einen Stecker 7 aufweist. Dieser letztere weist
klassisch einen Hauptkörper 70 aus
isolierendem Material auf, der einen Satz von elektrischen Kontaktelementen 8 um schließt, die
zu den elektrischen Kontaktelementen 6 gleicher Anzahl
komplementär
und im Raum in geeigneter Weise angeordnet sind, damit die elektrische
Kopplung durch Einführen
der ersten in die zweiten erfolgen kann.
-
Der Satz von elektrischen Kontaktelementen 8 ist
an der Rückseite
des Steckers 7 (im beschriebenen Beispiel) mit einem vieladrigen
Kabel 71 verbunden.
-
In einer bevorzugten Variante der
Erfindung wird eine Abschirmung der oberen und unteren Außenwände des
Steckers 7 vorgesehen: Platten 9a bzw. 9b.
-
Die Massekontinuität zwischen
dem Stecker 7 und der Buchse 1 wird durch die
Reibung der Schleifkontakte 52 auf der Abschirmung 9b einerseits
und durch die Reibung der federbildenden Klauen 22 auf
der Abschirmung 9a andererseits, genauer gesagt der den
unteren Bereich des V bildenden Zone 26 (siehe 2c), hergestellt.
-
Man stellt fest, dass diese Zone
sehr wichtig ist, da sie praktisch die ganze Breite des oberen Arms 12 (mit
Ausnahme der verengten Zonen der Widerhaken 24, deren Aufgabe
nachfolgend genauer beschrieben wird, und der Schlitze zwischen
den Klauen 22) überdeckt.
Der galvanische Kontakt ist also von guter Qualität, umso
mehr, als die Schleifkontakte 52 ebenfalls zu diesem Kontakt
beitragen, und außerdem
durch Federwirkung die Tendenz haben, den Hauptkörper 70 nach oben
zu drücken
(d. h. zu den Klauen 22).
-
Die Verriegelungsfunktion ihrerseits
wird einfach durch diese Federwirkung erzeugt. Wenn man nämlich die
Abschirmung 9a mit Öffnungen 90a versieht,
die mit den Widerhaken 24 zusammenwirken, wenn der Stecker 7 ganz
in die Buchse 1 eingeführt ist,
klinken sich die Widerhaken in diese Öffnungen ein. Dieser Vorgang
verriegelt also den Stecker 7 im Inneren der Buchse und
ermöglicht
die wirksame Reibung der Zonen 26 der Klauen 22 auf
der Abschirmung 9a.
-
Bei den meisten Anwendungen muss
die Kopplung des Steckers 7 in der Buchse 1 umkehrbar sein.
Der Stecker 7 muss also entriegelt und aus der Buchse 1 herausgezogen
werden können.
-
Hierzu wird in einer bevorzugten
Variante der Erfindung ein angesetztes Teil 3 aus isolierendem Material
vorgesehen. Dieses Teil hat die allgemeine Form einer Zunge, die
einen oder mehrere Schlitze) 32 aufweist, in den oder die
die Enden der Zungen 22 der Platte 2 eingefügt werden
können
(siehe 1). Um dieses
angesetzte Teil 3 fest mit der Platte 2 verbinden
zu können,
werden Öffnungen 31 im
Boden des Schlitzes oder der Schlitze 32 vorgesehen, damit die
Widerhaken 23, die an den Enden der Zungen 22 ausgebildet
sind; sich in diese Öffnungen
einklinken. So erhält
man eine Verriegelung des angesetzten Teils 3 auf der Platte 2.
-
Das vordere untere Ende 33 des
angesetzten Teils 3 ist abgeschrägt, der Boden 34 ist
flach. Wenn man den Stecker 7 eindrückt, gleitet der Boden 34 des
angesetzten Teils auf der oberen Wand des Körpers 70 des Steckers,
oder genauer auf der Abschirmung 9a. Die Widerhaken 24 dringen
in die Öffnungen 90a ein
und bewirken die Verriegelung des Steckers und den galvanischen
Kontakt der Zonen 26, wie weiter oben beschrieben.
-
Wenn man auf den Vorderbereich des
angesetzten Teils 3 (Kraft F1)
drückt,
kippt dieses aufgrund der erwähnten
Abschrägung 33,
und die Widerhaken 24 werden aus ihren Sitzen 90a herausgezogen. Wenn
man diesen Druck aufrechterhält
und eine Herausziehkraft (Pfeil F2) ausübt, kann
der Stecker aus der Buchse 1 entfernt werden, wobei die
Schräge 33 auf
der oberen Wand des Steckers 7 gleitet. Diese beiden Vorgänge (Druck
und Herausziehen) können einfach
durchgeführt
werden. Es genügt,
zum Beispiel mit dem Daumen einer Hand, auf die Vorderseite des
als Hebel wirkenden angesetzten Teils 3 zu drücken und
mit der anderen Hand einen Zug auf den Stecker 7 auszuüben.
-
Beim Lesen der vorangehenden Beschreibung
stellt man leicht fest, dass die Erfindung die gesetzten Ziele wohl
erreicht. Sie ermöglicht
eine wirksame Abschirmung, eine gute Massekontinuität zwischen
der Buchse und dem Stecker (und auch, in einer bevorzugten Variante,
der gedruckten Schaltung) und eine Verriegelung des Steckers in
der Buchse. Die Entriegelung wird einfach durch Hinzufügen eines
angesetzten Teils erhalten.
-
Zusätzlich ermöglicht die relative Anordnung der
Schleifkontakte 52 und der Zungen 22 eine gute Führung des
Steckers 7 bei seiner Einführung in die Buchse 1.
-
Diese Maßnahmen bedingen keine wesentliche
Erhöhung
der Komplexität
des Verbinders oder der Herstellungsvorgänge (dies in bezug auf einen abgeschirmten
Verbinder). Wie in der 4 gezeigt, erfolgt
der Zusammenbau auf einfache Weise. Die Mehrkosten an Bauteilen
sind un- bedeutend. Sie betreffen hauptsächlich die Hinzufügung eines
angesetzten Teils aus kostengünstigem
Isoliermaterial.
-
Es muss aber klar sein, dass die
Erfindung nicht nur auf die oben insbesondere im Zusammenhang mit
den 1 bis 6 beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist. Insbesondere Veränderungen
der Formen und/oder der Abmessungen stellen nur Wahlmöglichkeiten
technologischer Art dar, die durch spezifische Anwendungen bedingt sind.
Auch sind die verwendbaren Materialien die auf diesem Gebiet üblichen
Materialien.
-
Schließlich können andere Verbinderstrukturen
eingesetzt werden, insbesondere, was die Buchse betrifft. Obwohl
die Lehre der Erfindung besonders interessant ist für Verbinden
deren Buchse auf einer Leiterplatte befestigt werden soll, ist diese
Bedingung selbstverständlich
nicht unbedingt notwendig.