EP0014511B1 - Null-Kraft-Steckverbinder zur Herstellung einer lösbaren elektrischen Verbindung - Google Patents

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EP0014511B1
EP0014511B1 EP19800200104 EP80200104A EP0014511B1 EP 0014511 B1 EP0014511 B1 EP 0014511B1 EP 19800200104 EP19800200104 EP 19800200104 EP 80200104 A EP80200104 A EP 80200104A EP 0014511 B1 EP0014511 B1 EP 0014511B1
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EP
European Patent Office
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force
connecting elements
carrier
feature
accordance
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EP19800200104
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English (en)
French (fr)
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EP0014511A1 (de
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Bohdan Ulrich
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Individual
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/82—Coupling devices connected with low or zero insertion force
    • H01R12/85—Coupling devices connected with low or zero insertion force contact pressure producing means, contacts activated after insertion of printed circuits or like structures

Definitions

  • the invention relates to a zero-force connector for establishing a releasable electrical connection between a plurality of electrically mutually insulated first and a corresponding multiplicity of likewise mutually electrically insulated second contact elements, with an electrically nonconductive carrier and guide element which comprises the multiplicity of first contact elements and their connections carries and into which the second contact elements including their carrier can be inserted essentially in a straight line, such that the contact surfaces of the second contact elements come to lie next to the contact surfaces of the first contact elements, and with a pressing device by means of which the contact surfaces of the first and second contact elements are used Establishing the electrical connection can be pressed against each other.
  • Metal springs for example made of spring bronze, serve as contact elements of the female connectors. At the same time, they fulfill the following functions: conduction of the electrical current, perfect contacting and generation of the contact pressure necessary for contacting.
  • the force required for contacting is relatively large. With longer power strips, this results in a total force that is quite considerable when the circuit board is inserted to spread the springs. This force must be overcome when the circuit board is inserted. Long friction paths also occur, which wears out the contact surfaces. Finally, so that sufficient spring forces can be permanently guaranteed, the dimensions of the springs must be kept relatively large. This in turn prevents a reduction in the size of the connector strips or an increase in the contacts with the same size of the connector strips.
  • zero insertion force connectors for example from Cannon, DL series
  • the contact pressure between the contact elements of the one and the other plug-in element necessary for contacting is generated externally by a force transmitter, for example by an eccentric, after insertion.
  • the zero-force plug-in connectors are subject to only slight signs of wear, allow reduced dimensions of the contact elements and ensure a uniform contact force for all contact elements.
  • the zero-force plug-in connectors must be accessible from two places, on the one hand for inserting the plate to be contacted and on the other hand for operating the force transmitter. It is also disadvantageous that no self-cleaning effect due to grinding occurs when contact is made.
  • the object of the invention is to provide a zero-force connector in which the plate to be contacted can be inserted from one side like a female connector, but no force should be used to spread the spring elements. Furthermore, the force that presses the contact surfaces of the connector and the inserted plate against each other when the contact is made should be applied at the end of the insertion process via the inserted printed circuit board without the aid of any other device.
  • the zero-force connector which fulfills this task, is characterized in that the pressing device for pressing the first and the second contact elements together is made up of at least the following elements, a force deflector which exerts the force exerted by the carrier of the second contact elements in the direction of the insertion direction acting first force converts into a second force, which acts transversely to the first force uniformly and essentially perpendicularly on all contact elements, a holder on the support and guide element, which supports the force deflector and acts as an abutment for occurring forces, a force mediator, which at Pushing in the carrier of the second contact elements in the direction of the insertion force forwards to the force deflector, and a locking device that the inserted carrier of the second contact elements regardless of the forces acting on the force transmitter and the force deflector in its inserted position f ixed.
  • the zero-force connector thus has properties that combine the advantages of today's power strips with the advantages of zero-force plug-in connectors. This means establishing the plug connection with a single handle and gentle handling of the contact surfaces despite slight grinding to ensure safe contact.
  • Fig. 1 shows the perspective view of a connector 11 for establishing a releasable electrical connection.
  • 12 is a carrier and guide element which can be fastened to a frame or a wiring printed circuit board via fastening tabs 13 and fastening holes 14.
  • 15 are a plurality of connector pins, of which only the four delimiting pins are drawn. These connection pins can be designed to connect plugged, soldered, crimped or wound connections.
  • Each connector pin 15 is connected in the interior of the carrier and guide element 12 to a contact element, via which contact elements an electrical connection between the connector pins and the conductor tracks, for example a printed circuit board, can be established.
  • the circuit board can be inserted into the connector from below, according to the position of the connector 11 shown.
  • the carrier and guide element 12 guides the printed circuit board in such a way that the contact elements of the plug connector 11 make contact with one contact element of the printed circuit board, while all other possible connections are excluded by the guide as being faulty.
  • 18 is a unit which is fastened to the carrier and guide element 12 in a movable and captive manner. It is referred to below as a power mediator.
  • Fig. 2 shows a section across the connector in the direction of the arrow A of Fig. 1.
  • 12 is again the support and guide element. It consists of non-conductive material and is made of plastic, for example, by injection molding.
  • 18 is the power mediator. It also consists of non-conductive material, preferably of the same material as the carrier and guide element 12. Both parts 12 and 18 are captively connected to one another and can be displaced relative to one another in the direction of arrow B.
  • connection pins 15 and 15 ' are rigidly connected to the carrier and guide element 12.
  • the carrier and guide element is hollow inside.
  • the cavity 20 serves to receive the contact side of a circuit board 22 to be contacted and also shown in FIG. 2.
  • the contact elements 25 and 25 'already mentioned in connection with FIG. 1 are located in the cavity 20. Each of these contact elements is connected to a respective connector pin 15 or 15 'via a conductive connection 26 or 26'.
  • the contact elements 25 and 25 ' have good electrical conductivity and ' contact surfaces which point towards the interior of the cavity 20.
  • the contact elements are weakly elastic. The elasticity serves to keep the contact elements in the direction of the double arrow C in a certain rest position. However, the elasticity does not serve to generate a contact force when the printed circuit board 22 is inserted.
  • the carrier and guide element 12 carries profile surfaces 28 and 28 'on the inside. These profile surfaces are designed for carrying and guiding elastic force deflectors 30 and 30 '. These force deflectors have a cylindrical shape, for example, and are made of rubber-elastic material. Fig. 3 shows such a power deflector in perspective.
  • the force mediator 18 has guides 34 and 34', locking hooks 36 and 36 'and a funnel-shaped opening 38.
  • the guides 34 and 34 ' hold the first contact elements 25 and 25' in a position that ensures that a printed circuit board 22 can be freely inserted through the opening 38, that the printed circuit board cannot get caught anywhere when inserted, and that the first contact elements 25 and 25 'are always electrically insulated from one another.
  • the locking hooks 36 and 36 ' are designed in such a way that when the force transmitter 18 is pushed together with the carrier and guide element 12, they engage in associated openings 40 and 40' of the carrier and guide element. 12 snap into place.
  • the circuit board 22 is inserted into the plug connector 11.
  • the circuit board 22 is inserted into the opening 38 with its contact elements 42 and 42 ′ to be contacted, which are attached on both sides of the circuit board 22. No forces occur here.
  • the printed circuit board 22 touches with a pressure edge 44, for example an incision in the plate 22, a pressure surface 45 associated with this pressure edge on the force transmitter 18.
  • This force transmitter is thereby taken along in the direction of arrow B and the two force deflectors 30, 30 ' pressed between the profile surfaces 28 and 32 and 28 'or 32'.
  • the force deflectors deform due to their rubber elasticity so that there is a surface and non-positive contact between the profile surfaces mentioned and the force deflectors. Since rubber-elastic material does not change its volume when pressed together, the material of the force deflectors 30 and 30 'must deflect in the direction of the first contact elements 25 and 25'. As a result, these contact elements become against the second contact elements 42 or 42 'of the printed circuit board 22.
  • the locking hooks 36 and 36 ' approach the openings 40 and 40', respectively.
  • the locking hooks snap into the openings and hold the force mediator 18 in the inserted position against the reaction forces of the force deflectors 30 and 30 '.
  • there is good and permanent contact between the first and the second contact elements in that the contact surfaces of the contact elements mentioned are precisely aligned by the guide and in that the contact surfaces are elastically compressed over the force deflectors 30 and 30 'over a relatively large area.
  • the locking hooks 36 and 36 ' must be moved out of the openings 40 and 40'. This is advantageously done by an overtravel mechanism which responds when the circuit board 22, including the force mediator 18, is pushed further in the direction of arrow B than described in the previous section. Since the overtravel mechanism as such is not part of the invention, it is not described in detail here.
  • the first contact elements 25 and 25 ' are connected to the pins 15 and 15' via conductive connections 26 and 26 '. At their free end they are guided through the guides 34 and 34 '. Furthermore, they have a weak elastic behavior. According to these requirements, the contact elements can be designed as conductor tracks of an elastic, thin circuit board. In another embodiment, the contact elements are thin springs which are guided through grooves in the interior of the carrier and guide element 12 and are electrically insulated from one another.
  • a rubber-elastic band with a circular cross-section is a rubber-elastic band with a circular cross-section.
  • this tape with a different cross-section, for example with an oval, rectangular or trapezoidal cross-section, etc.
  • a composite material can be used, for example porous material such as cellular or cellular rubber with a non-porous one Ummante - lung, tubular material with open tube ends, or tubular material, in which the tube ends are closed and the tube interior by gas or a liquid is filled and so on (Fig. 4)
  • All of the force deflectors 30 enumerated in the last two sections have the property of exerting a force in the direction of arrow B (FIG. 2) and when guided by suitably designed profile surfaces 32; 32 'and 28; 28 'or counter bearing in the direction of arrows C or C' and press the contact elements together.
  • the opposing forces are absorbed by the circuit board material of the circuit board 22 and by the profile surfaces 28, 28 ', 32 and 32' or the abutments.
  • Fig. 6 shows such a semi-rigid power deflector.
  • 12 is a section of the carrier and guide element, and 28 is an arcuate profile surface.
  • the force deflector 25 is a section of a first contact element and 30.1 together with 30.2 the force deflector.
  • 30.1 resembles a quarter segment of a tube, on one edge of which elastic material 30.2 is attached. If a force is exerted on this force deflector in the direction of arrow B, the force deflector shifts and presses with its elastic part 30.2 in direction C onto the first contact elements 25.
  • the elastic tip 30.2 results in a resilient contact pressure.
  • the circuit board 22 is equipped with contact elements 42 and 42 'which are arranged on two sides of the circuit board.
  • contact elements 42 and 42 ' which are arranged on two sides of the circuit board.
  • the contact elements can be designed in the form of contact pins which are connected laterally to the printed circuit board via a pin base.
  • the plug connector can not only be used to produce plug contacts with a printed circuit board 22, but quite generally for contacting a large number of mechanically interconnected contact elements, i. H. a connector.
  • the force in direction B is transmitted from the circuit board 22 via the force mediator 18 to the force deflectors 30 and 30 '. It does not speak against the principle described if the force in direction B directly from the plate to be contacted to the force deflector 30 and 30 'is transmitted.
  • an element corresponding to the force mediator 18 must be attached to the plate to be inserted. This element must have profile surfaces 32 and 32 'and have locking hooks 36 and 36' which, in the manner described with reference to FIG. 2, with the force deflectors 30; 30 ', the profile surfaces 28 28' and the openings 40; 40 'of the carrier and guide element 12 cooperate.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Null-Kraft-Steckverbinder zur Herstellung einer lösbaren elektrischen Verbindung zwischen einer Vielzahl elektrischen gegeneinander isolierter erster und einer entsprechenden Vielzahl ebenfalls gegeneinander elektrisch isolierter zweiter Kontaktelemente, mit einem elektrisch nichtleitenden Träger- und Führungselement, welches die Vielzahl erster Kontaktelemente und deren Anschlüsse trägt und in welches die zweiten Kontaktelemente einschliesslich ihres Trägers im wesentlichen geradlinig einschiebbar sind, derart, dass neben die Kontaktflächen der ersten Kontaktelemente die Kontaktflächen der zweiten Kontaktelemente zu liegen kommen, und mit einer Anpressvorrichtung, mittels welcher die Kontaktflächen der ersten und der zweiten Kontaktelemente zur Herstellung der elekrischen Verbindung gegeneinander pressbar sind.
  • Steckverbinder zur Aufnahme und Kontaktierung gedruckter Leiterplatten sind in Form von Federleisten seit Jahren Stand der Technik. Als Kontaktelemente der Federleisten dienen Metallfedern, beispielsweise aus Federbronze. Sie erfüllen gleichzeitig folgende Funktionen : Leitung des elektrischen Stromes, einwandfreie Kontaktierung und Erzeugung der zur Kontakierung notwendigen Anpresskraft.
  • Die zur Kontaktierung erforderliche Kraft ist relativ gross. Bei längeren Steckerleisten ergibt sich somit beim Einstecken der Leiterplatte zum Spreizen der Federn eine Gesamtkraft, die recht erheblich ist. Diese Kraft muss beim Einstecken der Leiterplatte überwunden werden. Weiter treten lange Reibungswege auf, wodurch die Kontaktflächen abgenutzt werden. Schliesslich müssen, damit genügende Federkräfte dauerhaft gewährleistet werden können, die Dimensionen der Federn relativ gross gehalten werden. Dies wiederum verhindert eine Reduzierung der Grösse der Steckerleisten bzw. eine Vermehrung der Kontakte bei gleichbleibender Grösse der Steckerleisten.
  • Es ist bekannt, dass bei Null-Kraft-Einsteckverbindern (Zero Insertion Force Connectors, beispielsweise der Fa. Cannon, DL-Serie) die Federeigenschaft der Kontaktelemente von den Kontaktierungseigenschaften getrennt sind. Die zur Kontaktierung notwendige Anpresskraft zwischen den Kontaktelementen des einen und des anderen Steckelementes wird nach dem Einstecken extern durch einen Kraftgeber erzeugt, beispielsweise durch einen Exzenter. Die Null-Kraft-Einsteckverbinder unterliegen nur geringen Verschleisserscheinungen, erlauben verringerte Dimensionen der Kontaktelemente und gewährleisten eine gleichmässige Anpresskraft für alle Kontaktelemente. Beim heutigen engen Aufbau elektronischen Geräte ist jedoch nachteilig, dass die Null-Kraft-Einsteckverbinder von zwei Stellen zugänglich sein müssen, und zwar zum einen zum Einschieben der zu kontaktierenden Platte und zum zweiten zur Bedienung des Kraftgebers. Weiter ist nachteilig, dass bei der Kontaktherstellung kein Selbstreinigungseffekt durch Schleifen auftritt.
  • Aus der DE-A-2 247 927 ist ein Null-Kraft-Verbinder für gedruckte Schaltungskarten bekannt, bei der die Kontakt-Anpresskraft über einen elastischen Kraftumlenker erfolgt, welcher von einer Druckschiene druckbeaufschlagbar ist. Diese Druckschiene kann mittels Muttern und am Gegenhalter befestigten Gewindestiften an den Kraftumlenker angedrückt werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Null-Kraft-Steckverbinder anzugeben, bei dem die zu kontaktierende Platte wie bei einer Federleiste von einer Seite aus einsteckbar ist, wobei jedoch keine Kraft zum Spreizen der Federelemente aufzuwenden sein soll. Weiter soll die Kraft, die bei hergestelltem Kontakt die Kontaktflächen des Steckverbinders und der gesteckten Platte gegeneinander drückt am Ende des Einsteckvorgangs über die gesteckte Leiterplatte aufgebracht werden ohne Zuhilfenahme einer sonstigen Vorrichtung.
  • Der Null-Kraft-Steckverbinder, der diese Aufgabe erfüllt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressvorrichtung zum Zusammenpressen der ersten und der zweiten Kontaktelemente wenigstens aus folgenden Elementen aufgebaut ist, einem Kraftumlenker, der die vom Träger der zweiten Kontaktelemente ausgeübte, in Richtung der Einschieberichtung wirkende erste Kraft umwandelt in eine zweite Kraft, die quer zur ersten Kraft gleichmässig und im wesentlichen senkrecht auf alle Kontaktelemente einwirkt, einer Halterung am Träger- und Führungselement, die den Kraftumlenker trägt und als Widerlager für auftretende Kräfte wirkt, einem Kraftvermittler, der die beim Einschieben des Trägers der zweiten Kontaktelemente in Richtung der Einschiebrichtung auftretende Kraft an den Kraftumlenker weitergibt, und einer Sperrvorrichtung, die den eingeschobenen Träger der zweiten Kontaktelemente unabhängig von den wirkenden Kräften auf den Kraftvermittler und den Kraftumlenker in seiner eingeschobenen Stellung fixiert.
  • Der Null-Kraft-Steckverbinder besitzt damit Eigenschaften, die die Vorteile heutiger Steckerleisten mit den Vorteilen der Null-Kraft-Einsteckverbinder kombinieren. Dies bedeutet Herstellung der Steckverbindung durch einen einzigen Handgriff und schonende Behandlung der Kontaktflächen trotz geringfügigen Schleifens zur Gewährleistung sicherer Kontaktgabe.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen :
    • Figur 1 Perspektivische Darstellung eines Steckverbinders
    • Figur 2 Schnitt durch den Steckverbinder
    • Figur 3 zylinderförmiger Kraftumlenker
    • Figur 4 rohrförmiger Kraftumlenker
    • Figur 5 schraubenfederförmiger Kraftumlenker
    • Figur 6 halbstarrer Kraftumlenker.
  • Fig. 1 zeigt die perspektivische Darstellung eines Steckverbinders 11 zum Herstellen einer lösbaren elektrischen Verbindung. 12 ist ein Träger- und Führungselement, welches über Befestigungslappen 13 und Befestigungslöcher 14 an einem Rahmen oder einer Verdrahtungsleiterplatte befestigbar ist. 15 sind eine Vielzahl von Anschluss-Stiften, von denen nur die vier begrenzenden Stifte gezeichnet sind. Diese Anschluss-Stifte können ausgebildet sein zum Anschluss gesteckter, gelöteter, gecrimter oder gewickelter Anschlüsse. Jeder Anschluss-Stift 15 ist im Inneren des Träger- und Führungselements 12 mit einem Kontaktelement verbunden, über welche Kontaktelemehte eine elektrische Verbindung zwischen den Anschluss-Stiften und den Leiterzügen, beispielsweise einer Leiterplatte, hergestellt werden kann. Die Leiterplatte kann dabei, entsprechend der gezeichneten Lage des Steckverbinders 11, von unten in den Steckverbinder eingeschoben werden. Hierbei führt das Träger- und Führungselement 12 die Leiterplatte so, dass die Kontaktetemente des Steckverbinders 11 mit jeweils einem Kontaktelement der Leiterplatte kontaktieren, während alle anderen möglichen Verbindungen als fehlerhaft durch die Führung ausgeschlossen werden. 18 ist eine Einheit, die beweglich und unverlierbar am Träger-und Führungselement 12 befestigt ist. Sie wird im folgenden als Kraftvermittler bezeichnet.
  • Fig. 2 zeigt einen Schnitt quer durch den Steckverbinder in Richtung des Schnitt-Pfeiles A von Fig. 1. 12 ist wiederum das Träger- und Führungselement. Es besteht aus nichtleitendem Material und wird beispielsweise im Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt. 18 ist der Kraftvermittler. Er besteht ebenfalls aus nichtleitendem Material, bevorzugt aus dem gleichen Material wie das Träger- und Führungselement 12. Beide Teile 12 und 18 sind unverlierbar miteinander verbunden und können in Richtung des Pfeiles B gegeneinander verschoben werden.
  • Mit dem Träger- und Führungselement 12 sind die Anschluss-Stifte 15 und 15' starr verbunden. Im Innern ist das Träger- und Führungselement hohl. Die Höhlung 20 dient zur Aufnahme der Kontaktseite einer zu kontaktierenden und ebenfalls in Fig. 2 gezeigten Leiterplatte 22. In der Höhlung 20 befinden sich die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Kontaktelemente 25 und 25'. Jedes dieser Kontaktelemente ist mit jeweils einem Anschluss-Stift 15 bzw. 15' über eine leitende Verbindung 26 bzw. 26' verbunden. Die Kontaktelemente 25 und 25' haben gute elektrische Leitfähigkeit und' Kontaktflächen, die zum Innern der Höhlung 20 hinweisen. Die Kontaktelemente sind schwach elastisch. Die Elastizität dient dazu, die Kontaktelemente in Richtung des Doppelpfeiles C in einer gewissen Ruhelage zu halten. Die Elastizität dient jedoch nicht dazu, bei eingeschobener Leiterplatte 22 eine Kontaktkraft zu erzeugen.
  • Das Träger- und Führungselement 12 trägt im Innern Profilflächen 28 und 28'. Diese Profilflächen sind zum Tragen und Führen elastischer Kraftumlenker 30 und 30' ausgebildet. Diese Kraftumlenker haben beispielsweise zylindrische Form und bestehen aus gummielastischem Material. Fig. 3 zeigt einen derartigen Kraftumlenker in perspektivischer Darstellung.
  • Aus Fig. 2 geht hervor, dass die Kraftumlenker 30 und 30' oben und nach aussen, also etwa zur Hälfte ihres Umfangs, von den Profilflächen 28 bzw. 28' umfasst werden. In Richtung zur Höhlung 20 berühren sie die Kontaktelemente 25 bzw. 25' und nach unten berühren sie schliesslich zweite Profilflächen 32 bzw. 32', die Bestandteil des Kraftvermittlers 18 sind. Sie sind damit vollständig von Flächen umgeben.
  • Der Kraftvermittler 18 weist neben den zweiten Profilflächen 32 und 32' Führungen 34 und 34', Verriegelungshaken 36 und 36' sowie eine trichterförmige Oeffnung 38 auf. Die Führungen 34 und 34' halten die ersten Kontaktelemente 25 bzw. 25' in einer Lage, die gewährleistet, dass eine Leiterplatte 22 durch die Oeffnung 38 frei einschiebbar ist, dass sich die Leiterplatte beim Einschieben nirgends verhaken kann und dass die ersten Kontaktelemente 25 und 25' stets gegeneinander elektrisch isoliert sind.
  • Die Verriegelungshaken 36 und 36' sind so ausgebildet, dass sie, wenn der Kraftvermittler 18 mit dem Träger- und Führungselement 12 zusammengeschoben wird, in zugeordnete Oeffnungen 40 bzw. 40' des Träger- und Führungselements. 12 einrasten.
  • Beim Einschieben einer Leiterplatte 22 in den Steckverbinder 11 ergeben sich folgende Vorgänge. Die Leiterplatte 22 wird mit ihren zu kontaktierenden Kontaktelementen 42 und 42', die auf beiden Seiten der Leiterplatte 22 angebracht sind, in die Oeffnung 38 eingesteckt. Hierbei treten keine Kräfte auf. Bei tieferem Einschieben kommt neben jedes erste Kontaktelement 25 bzw: 25' des Träger- und Führungselementes 12 ein zugeordnetes zweites Kontaktelement 42 bzw. 42' der Leiterplatte 22 zu liegen, und zwar so, dass die Kontaktflächen sich gegenüberstehen. Bei noch tieferem Einschieben berührt die-Leiterplatte 22 mit einer Druckkante 44, beispielsweise einem Einschnitt der Platte 22, eine dieser Druckkante zugeordnete Druckfläche 45 am Kraftvermittler 18. Hierdurch wird dieser Kraftvermittler in Richtung des Pfeiles B mitgenommen und werden die beiden Kraftumlenker 30, 30' zwischen den Profilflächen 28 Und 32 sowie 28' bzw. 32' eingepresst. Bei Erhöhung des Druckes verformen sich die Kraftumlenker aufgrund ihrer Gummielastizität so, dass ein flächen- und kraftschlüssiger Kontakt zwischen den genannten Profilflächen und den Kraftumlenkern entsteht. Da gummielastisches Material beim Zusammenpressen sein Volumen nicht verändert, muss das Material der Kraftumlenker 30 und 30' in Richtung auf die ersten Kontaktelementen 25 bzw. 25' ausweichen. Diese Kontaktelemente werden hierdurch gegen die zweiten Kontaktelemente 42 bzw. 42' der Leiterplatte 22 gedrückt. Gleichzeitig nähern sich die Verriegelungshaken 36 und 36' den Oeffnungen 40 bzw. 40'. Beim Erreichen dieser Oeffnungen rasten die Verriegelungshaken in die Oeffnungen ein und halten den Kraftvermittler 18 entgegen den Rückwirkkräften der Kraftumlenker 30 und 30' in der eingeschobenen Stellung fest. Auf diese Weise ergibt sich zwischen den ersten und den zweiten Kontaktelementen ein guter und dauerhafter Kontakt, indem durch die Führung die Kontaktflächen der genannten Kontaktelemente genau fluchten und indem die Kontaktflächen über die Kraftumlenker 30 und 30' auf einer relativ grossen Fläche elastisch zusammengedrückt werden. Obwohl beim Beginn des Einschiebevorgangs keine Kräfte wirken, wird im letzten Abschnitt des Schiebevorgangs über die Kraftumlenker 30 bzw. 30' eine zunehmende Kraft auf die in Bewegung befindlichen Kontaktelemente 42 bzw. 42' ausgeübt. Hierdurch ergibt sich ein schleifender Kontakt, der erfahrungsgemäss die Kontaktgüte erhöht.
  • Soll die Leiterplatte 22 aus dem Steckverbinder 11 herausgenommen werden, so müssen die Verriegelungshaken 36 und 36' aus den Oeffnungen 40 und 40' herausgerückt werden. Dies geschieht vorteilhaft durch einen Ueberhubmechanismus, der anspricht, wenn die Leiterplatte 22 einschliesslich des Kraftvermittlers 18 weiter als im vorhergehenden Abschnitt geschildert in Richtung des Pfeiles B eingeschoben wird. Da der Ueberhubmechanismus als solcher kein Bestandteil der Erfindung ist, wird er hier nicht näher geschildert.
  • Die folgenden Abschnitte geben Einzelheiten über die Ausgestaltung der ersten Kontaktelemente 25, 25' und der Kraftumlenker 30, 30'.
  • Die ersten Kontaktelemente 25 und 25' sind - wie beschrieben - über leitende Verbindungen 26 und 26' mit den Stiften 15 und 15' verbunden. An ihrem freien Ende sind sie durch die Führungen 34 bzw. 34' geführt. Weiter weisen sie ein schwach elastisches Verhalten auf. Entsprechend diesen Forderungen können die Kontaktelemente als Leiterzüge einer elastischen, dünnen Leiterplatte ausgebildet sein. In anderer Ausgestaltung sind die Kontaktelemente!dünne Federn, die durch Nuten im Innern des Trägers-und Führungselements 12 geführt und gegeneinander elektrisch isoliert sind.
  • Der Kraftumlenker 30 ist nach Fig. 3 ein gummielastisches Band mit kreisförmigen Querschnitt. Es spricht jedoch nichts dagegen, dieses Band mit einem anderen Querschnitt zu versehen, beispielsweise mit ovalem, rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt usw. Weiter kann statt eines homogenen Materials ein zusammengesetztes Material- verwendet werden, beispielsweise poröses Material wie Zell- oder Moosgummi mit einer nicht poröser Ummante- lung, schlauchförmiges Material mit offenen Schlauchenden (Fig. 4), oder schlauchförmiges Material, bei dem die Schlauchenden geschlossen sind und das Schlauchinnere durch Gas oder eine Flüssigkeit gefüllt ist usw.
  • Es ist weiterhin möglich, das gummielastische Material des Kraftumlenkers 30 durch metallelastisches Material zu ersetzen. Möglichkeiten hierfür bestehen beispielsweise in einer eng gewickelten Schraubenfeder aus Federdraht oder einem Streifen aus Federblech, wie in Fig. 5 gezeigt. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines U-förmig gebogenen Federblechs, das sich stärker seitlich ausbaucht, wenn auf seine Seitenkanten Druck ausgeübt wird.
  • Alle in den beiden letzten Abschnitten aufgezählten Kraftumlenker 30 haben die Eigenschaft, beim Ausüben einer Kraft in Richtung des Pfeiles B (Fig. 2) und bei Führung durch geeignet ausgebildete Profilflächen 32; 32' und 28 ; 28' oder Widerlager in Richtung der Pfeile C bzw. C' auszuweichen und die Kontaktelemente zusammenzudrücken. Die Gegenkräfte werden vom Leiterplattenmaterial der Leiterplatte 22 und von den Profilflächen 28, 28', 32 und 32' bzw. den Widerlagern aufgenommen.
  • Gleiche Wirkung wie mit den vorgängig beschriebenen Kraftumlenkern 30 ; 30' aus elastischem Material wird durch die im folgenden beschriebenen halbstarren Kraftumlenker erzielt. Fig. 6 zeigt einen solchen halbstarren Kraftumlenker. 12 ist ein Ausschnitt aus dem Träger- und Führungselement, und 28 ist eine kreisbogenförmige Profilfläche.
  • 25 ist ein Abschnitt eines ersten Kontaktelementes und 30.1 zusammen mit 30.2 der Kraftumlenker. 30.1 gleicht einem Viertelsegment eines Rohres, an dessen einer Kante elastisches Material 30.2 befestigt ist. Wird auf diesen Kraftumlenker in Richtung des Pfeiles B eine Kraft ausgeübt, so verschiebt sich der Kraftumlenker und drückt mit seinem elastischen Teil 30.2 in Richtung C auf die ersten Kontaktelemente 25. Durch die elastische Spitze 30.2 ergibt sich ein federnder Anpressdruck.
  • Die Leiterplatte 22 ist nach Fig. 2 mit Kontaktelementen 42 und 42' ausgestattet, die auf zwei Seiten der Leiterplatte angeordnet sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, nach dem beschriebenen Aufbau einen Steckverbinder 11 für eine Leiterplatte vorzusehen, die nur einseitig Kontaktelemente 42 trägt. Weiter ist es möglich, die Kontaktelemente der Leiterplatte 22 von der Leiterplatte als solcher zu trennen. Hierzu können die Kontaktelemente in Form von Kontaktstiften ausgebildet sein, die über einen Stiftsockel seitlich mit der Leiterplatte verbunden sind. Schliesslich sei noch erwähnt, dass der Steckverbinder nicht nur zur Herstellung von Steckkontakten mit einer Leiterplatte 22 dienen kann, sondern ganz generell zur Kontaktierung einer Vielzahl mechanisch miteinander verbundener Kontaktelemente, d. h. eines Steckers.
  • Nach Fig. 2 wird die Kraft in Richtung B von der Leiterplatte 22 über den Kraftvermittler 18 auf die Kraftumlenker 30 und 30' übertragen. Es spricht nicht gegen das beschriebene Prinzip, wenn die Kraft in Richtung B direkt von der zu kontaktierenden Platte auf die Kraftumlenker 30 und 30' übertragen wird. Hierzu muss ein Element entsprechend dem Kraftvermittler 18 an der zu steckenden Platte befestigt sein. Dieses Element muss Profilflächen 32 und 32' tragen und Verriegelungshaken 36 und 36' aufweisen, welche entsprechend der anhand von Fig. 2 geschilderten Weise mit den Kraftumlenkern 30 ; 30', den Profilflächen 28 28' und den Oeffnungen 40 ; 40' des Träger- und Führungs- elements 12 zusammenwirken.

Claims (11)

1. Null-Kraft Steckverbinder (11) zur Herstellung einer lösbaren elektrischen Verbindung zwischen einer Vielzahl elektrisch gegeneinander isolierter erster (25, 25') und einer entsprechenden Vielzahl ebenfalls gegeneinander elektrisch isolierter zweiter (42, 42') Kontaktelemente, mit einem elektrisch nichtleitenden Träger- und Führungselement (12), welches die Vielzahl erster Kontaktelemente (25, 25') und deren Anschlüsse trägt und in welches die zweiten Kontaktelemente (42, 42') einschliesslich ihres Trägers (22) im wesentlichen geradlinig einschiebbar sind, derart, dass neben die Kontaktflächen der ersten Kontaktelemente die Kontaktflächen der zweiten Kontaktelemente zu liegen kommen, und mit einer Anpressvorrichtung, mittels welcher die Kontaktflächen der ersten und der zweiten Kontaktelemente zur Herstellung der elektrischen Verbindung gegeneinander pressbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressvorrichtung wenigstens aus folgenden Elementen aufgebaut ist,
- einem Kraftumlenker (30, 30'), der die vom Träger (22) der zweiten Kontaktelemente (42, 42') ausgeübte, in Einschieberichtung (B) wirkende erste Kraft umwandelt in eine zweite Kraft, die quer (C, C') zur ersten Kraft gleichmässig und im wesentlichen senkrecht auf alle ersten Kontaktelemente (25, 25') einwirkt,
- einer Halterung (28, 28') am Träger- und Führungselement (12), die die Kraftumlenker (30, 30') trägt und als Widerlager für auftretende Kräfte wirkt,
- einem Kraftvermittler (18), der die beim Einschieben des Trägers (22) der zweiten Kontaktelemente (42, 42') in Einschieberichtung (B) auftretende Kraft an die Kraftumlenker (30, 30') weitergibt,
- und einer Sperrvorrichtung (36, 36', 40, 40'), die den eingeschobenen Träger (22) der zweiten Kontaktelemente (42, 42') unabhängig von den wirkenden Kräften auf den Kraftvermittler (18) und die Kraftumlenker (30, 30') in seiner eingeschobenen Stellung fixiert.
2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Kraftumlenker (30, 30') ein wenigstens teilweise elastisches Element ist, welches quer zur Einschieberichtung (B) und quer zur Längsausdehnung der ersten Kontaktelemente (25, 25') angeordnet ist,
- dass die Halterung (28, 28') und der Kraftvermittler (18) ausgebildet sind zum teilweisen, formschlüssigen Umfassen des elastischen Elements (30, 30'), dergestalt, dass die Halterung (28, 28') etwa die Hälfte und der Kraftvermittler (18) etwa ein Viertel des elastischen Elements (30, 30') umfassen, während das restliche Viertel begrenzt wird durch die ersten Kontaktelemente (25, 25').
3. Steckverbinder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftumlenker (30, 30') ein gummielastisches Profilmaterial ist.
4. Steckverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilmaterial ein zylinderförmiges Vollmaterial ist.
5. Steckverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilmaterial ein zy- _ linderförmiges Schaummaterial mit porenloser Umhüllung ist.
6. Steckverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilmaterial rohrförmig ausgebildet ist mit offenen Rohrenden.
7. Steckverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilmaterial rohrförmig ausgebildet ist mit gasdicht geschlossenen Rohrenden.
8. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftumlenker (30, 30') schraubenfederförmig ausgebildet ist.
9. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftumlenker (30, 30') ein quer zu seiner Längsrichtung U-förmig gebogenes Federblech ist.
10. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftvermittler (18) eine unverlierbar und beweglich mit dem Träger- und Führungselement (12) verbundene Einheit ist, die wenigstens eine Kraftaufnahmestelle aufweist, über die vom Träger (22) der zweiten Kontaktelemente (42, 42') eine Kraft in Einschieberichtung (B) auf den Kraftvermittler (18) ausübbar ist.
11. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftvermittler (18) Bestandteil des Trägers (22) der zweiten Kontaktelemente (42, 42') ist, derart, dass beim Einschieben des Trägers (22) der zweiten Kontaktelemente direkt eine Kraft in Einschieberichtung (B) auf den Kraftumlenker (30, 30') ausübbar ist.
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