EP0955693A2 - Elektrischer Steckverbinder - Google Patents

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EP0955693A2
EP0955693A2 EP99107527A EP99107527A EP0955693A2 EP 0955693 A2 EP0955693 A2 EP 0955693A2 EP 99107527 A EP99107527 A EP 99107527A EP 99107527 A EP99107527 A EP 99107527A EP 0955693 A2 EP0955693 A2 EP 0955693A2
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contact
connector
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spring legs
contact elements
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Dietmar Dipl.-Kfm. Harting
Günter Dipl.-Ing. Pape
Dieter Dipl.-Ing. Lüttermann
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Harting Stiftung and Co KG
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Harting AG and Co KG
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    • H01R12/716—Coupling device provided on the PCB

Definitions

  • the invention relates to an electrical connector with contact elements arranged in contact chambers, spring legs of the contact elements provided with an embossed contour being arranged in mirror image.
  • Such connectors are used as circuit board connectors.
  • the aim is to increase the number of contact elements of a connector more and more, but to reduce the size of the connector itself. So that two-leg spring contact elements can be produced economically even with small grid spacings of ⁇ 2 mm, it is necessary to punch them out of a continuous metal strip in the respective mounting grid. Due to the resulting narrowness of the distances, however, it becomes difficult to make the contact on both sides, since the handling no longer fits into a small stamping grid in conventional contact elements with a U-shaped or folded contact body. This is particularly true for connector designs for surface mounted technology (SMT), in which the size of the surface mount device (SMD) is kept very flat and very small and the number of contacts can hardly be reduced. In addition, the plug force of the connector increases with an increasing number of contacts.
  • SMT surface mounted technology
  • a connector for printed circuits which has spring legs arranged in mirror image in its contact chambers with an embossed contour, the contact elements or whose spring legs are designed such that they are supported on the contact turns in the idle state.
  • the invention has for its object to provide a connector of the type mentioned in such a way that the insertion forces are reduced in spite of constant contact forces and the same number of contacts compared to conventional connectors, wherein when inserting the knife contacts into the contact elements of the contact chambers, first a low contact pressure of the spring legs on the knife contacts is exercised so that a soft insertion of the mating connector is achieved - but at the same time an immediate secure contact is guaranteed - and that the maximum contact forces only act when the knife contacts are fully inserted.
  • the spring legs are designed such that they are at a distance from the contact chamber walls when the contact elements are inserted into the contact chambers, and the spring legs are deflected when inserting a contact pin into the contact elements in such a way that they are supported on the contact chamber walls .
  • the advantages achieved with the invention consist in particular in that the insertion forces of the connector according to the invention are lower than conventional connectors. This is achieved in that the spring legs, due to a longer effective spring length and a narrow spring root, during the insertion of a mating connector (male connector), be deflected with little force. The spring legs are then supported on the contact chamber walls by an appropriately designed contour and, due to a shorter active spring length in connection with the wider contact legs, generate an increased spring force which is necessary for reliable contacting.
  • the plug connection contains a mating connector 2 designed as a male connector, which is soldered to the printed circuit board 4, and a plug connector 1 designed as a female connector which is connected to the printed circuit board 3.
  • one or more row signal contacts (knife contacts) 5 are connected, which are designed as pins and protrude upwards through the bottom 6 of the insulating body 7 of the mating connector 2 (the further configuration of the mating connector 2 is not described in more detail here) interact with a corresponding number of resilient contact elements 8, which are located in recesses of an insulating body 9, with corresponding contact chambers 10.
  • the contact element 8 has a fixed area, the so-called tight fit 11, with which the contact elements 8 are firmly anchored in the contact chambers 10 of the connector 1.
  • a circuit board connection 12 can be seen on the circuit board 3. As shown, this can be carried out using surface-mounted technology (SMT) or using conventional press-fit technology.
  • SMT surface-mounted technology
  • the contact element 8 shown in Figs. 2-5 is provided as a one-piece, two-legged contact spring with a spring leg connection 14 and with mirror-inverted opposite contact tips 15 and is, as shown in Fig. 2, first by continuous punching from a metal band with a narrowed spring root 16 and widened spring legs 13 made. The contact element is then brought into the shape shown in FIGS. 3-5 by embossing.
  • FIG. 6 shows a plug connection in which the knife contacts 5 of the mating connector 2 have not yet been inserted into the contact elements 8 of the connector 1. It can be seen that between the contact chamber walls 18 and the contact legs 13 due to a corresponding contour 17 there is a small distance (B). At the moment of inserting the knife contacts 5 of the mating connector 2 into the contact inlet (KE) of the contact elements 8, the spring legs 13 are deflected laterally with little force, 16 low insertion forces being achieved by the combination of a long effective spring length (l) and a narrow spring root.
  • the plug force curve of the plug connector is plotted over the insertion path in a diagram in FIG. 8. It can be seen that the plug-in force (SH) of a conventional connector has a much steeper course and also greater height than the plug-in force (SN) of a connector according to the invention.
  • Fig. 9 the spring forces of the spring legs of a contact element of conventional design and a contact element / connector according to the invention are shown in a further diagram.
  • the spring force (FH) of the spring legs increases linearly in conventional connectors
  • the spring force (FN) of the spring legs of the contact element / connector according to the invention initially increases with a slight slope and rises steeply when the spring legs rest against the contact chamber walls.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Für einen elektrischen Steckverbinder mit in Kontaktkammern angeordneten einteiligen Kontaktelementen mit spiegelbildlich angeordneten Federschenkein mit einer geprägten Kontur, wird vorgeschlagen, die Federschenkel derart auszubilden, daß diese bei in die Kontaktkammern eingefügten Kontaktelementen einen Abstand zu den Kontaktkammerwänden aufweisen, wobei die Federschenkel beim Einfügen eines Kontaktstiftes in die Kontaktelemente derart ausgelenkt werden, daß sie sich an den Kontaktkammerwänden abstützen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder mit in Kontaktkammern angeordneten Kontaktelementen, wobei mit einer geprägten Kontur versehene Federschenkel der Kontaktelemente spiegelbildlich angeordnet sind.
  • Derartige Steckverbinder werden als Leiterplattensteckverbinder verwendet. Dabei wird angestrebt, die Anzahl der Kontaktelemente eines Steckverbinders immer mehr zu erhöhen die Größe des Steckverbinders selbst aber immer mehr zu verringern. Damit zweischenkelige Federkontaktelemente auch bei kleinen Rasterabständen von <2 mm wirtschaftlich hergestellt werden können, ist es erforderlich diese bereits im jeweiligen Montageraster aus einem fortlaufenden Metallband auszustanzen. Durch die daraus resultierende Enge der Abstände wird es jedoch schwierig den Kontakt zweiseitig auszuführen, da dieser von der Abwicklung her bei herkömmlichen Kontaktelementen mit einem U-förmigen bzw. gefalteten Kontaktkörper nicht mehr in ein kleines Stanzraster paßt. Insbesondere gilt dies für Steckverbinderausführungen für die Oberflächen- Löttechnologie (Surface Mounted Technology, SMT), bei der die Größe der oberflächenmontierbaren Bauteile (Surface Mounted Device, SMD) sehr flach und sehr klein gehalten ist und die Anzahl der Kontakte kaum verringert werden kann. Zusätzlich steigt mit zunehmender Kontaktzahl die Steckkraft des Steckverbinders an.
  • Aus der DE-OS 18 13 739 ist ein Steckverbinder für gedruckte Schaltungen bekannt, der in seinen Kontaktkammern spiegelbildlich angeordnete Federschenkel mit einer geprägten Kontur aufweist, wobei die Kontaktelemente bzw. deren Federschenkel derart ausgebildet sind, daß sie sich im Ruhezustand an den Kontaktwenden abstützen. Bei diesem Steckverbinder ist in der ersten Hälfte des Steckbereiches keine Kontaktierung zwischen den Federschenkeln und einem eingeführten Kontaktstift gegeben, diese erfolgt erst bei fast vollständig eingeschobenem Kontaktstift, wobei hohe Einsteckkräfte auftreten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, daß die Steckkräfte trotz gleichbleibender Kontaktkräfte und gleichbleibender Kontaktanzahl gegenüber herkömmlichen Steckverbindern reduziert werden, wobei beim Einfügen der Messerkontakte in die Kontaktelemente der Kontaktkammern zunächst ein geringer Anpreßdruck der Federschenkel auf die Messerkontakte ausgeübt wird, so daß ein weiches Einfügen des Gegensteckers erzielt wird - gleichzeitig aber eine sofortige sichere Kontaktierung gewährleistet ist - und daß die maximalen Kontaktkräfte erst bei vollständig eingeführten Messerkontakten wirken.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Federschenkel derart ausgebildet sind, daß diese bei in die Kontaktkammern eingefügten Kontaktelementen einen Abstand zu den Kontaktkammerwänden aufweisen, und wobei die Federschenkel beim Einfügen eines Kontaktstiftes in die Kontaktelemente derart ausgelenkt werden, daß sie sich an den Kontaktkammerwänden abstützen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Steckkräfte des erfindungsgemäßen Steckverbinders gegenüber herkömmlichen Steckverbindern niedriger sind. Dies wird dadurch erreicht, daß während des Einsteckens eines Gegensteckers (Messerleiste) die Federschenkel, aufgrund einer längeren Wirk-Federlänge und einer schmalen Federwurzel, mit geringer Kraft ausgelenkt werden. Durch eine entsprechend ausgebildeten Kontur stützen sich die Federschenkel anschließend an den Kontaktkammerwänden ab und erzeugen, hervorgerufen durch eine kürzere Wirk-Federlänge in Zusammenhang mit den breiteren Kontaktschenkeln, eine erhöhte Federkraft, die für eine sichere Kontaktierung notwendig ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1
    eine perspektivische Darstellung eines Steckverbinders und eines Gegensteckers im nicht gestecktem Zustand,
    Fig. 2
    die Kontur eines aus einem Bandmaterial ausgestanzten Kontaktelementes,
    Fig. 3
    die Aufsicht eines Kontaktelementes,
    Fig. 4
    die Seitenansicht des Kontaktelementes gemäß Fig. 3,
    Fig. 5
    die perspektivische Ansicht des Kontaktelementes gemäß Fig. 3,
    Fig. 6
    eine Teilansicht eines Steckverbinders und eines Gegensteckers in noch nicht gestecktem Zustand,
    Fig. 7
    die Teilansicht des Steckverbinders und des Gegensteckers gemäß Fig. 6 in gestecktem Zustand,
    Fig. 8
    ein Diagramm der Steckkräfte eines herkömmlichen und eines erfindungsgemäßen Steckverbinders, und
    Fig. 9
    ein Diagramm der Federkräfte der Kontaktfederschenkel eines herkömmlichen und eines erfindungsgemäßen Steckverbinders.
  • In der Fig. 1 ist eine Steckverbindung, bestehend aus einem Steckverbinder 1 und einem Gegenstecker 2 dargestellt, die dazu dient, eine gedruckte Leiterplatte 3 (schematisch ohne elektronische Bauteile dargestellt) elektrisch mit einer weiteren Leiterplatte 4 zu verbinden. Die Steckverbindung enthält einen als Messerleiste ausgebildeten Gegenstecker 2, der mit der Leiterplatte 4 verlötet ist, sowie einen als Federleiste ausgebildeten Steckverbinder 1, der mit der Leiterplatte 3 verbunden ist. Mit der Leiterplatte 4 sind ein -oder mehrreihige Signalkontakte (Messerkontakte) 5 verbunden, die als Stifte gestaltet sind und nach oben durch den Boden 6 des Isolierkörpers 7 des Gegensteckers 2 hindurchragen, (die weitere Ausgestaltung des Gegensteckers 2 wird hier nicht näher beschrieben) um mit einer entsprechenden Anzahl von federnden Kontaktelementen 8 zusammenzuwirken, die sich in Ausnehmungen eines lsolierkörpers 9, mit entsprechenden Kontaktkammern 10, befinden. Das Kontaktelement 8 weist einen festen Bereich den sogenannten Festsitz 11 auf, mit diesem werden die Kontaktelemente 8 in den Kontaktkammern 10 des Steckverbinders 1 fest verankert. Des weiteren ist ein Leiterplattenanschluß 12 an der Leiterplatte 3 erkennbar. Dieser kann, wie dargestellt, in Oberflächen-Löttechnik (Surface Mounted Technology, SMT) oder in herkömmlicher Einpreßtechnik ausgeführt sein.
  • Das in den Fig. 2 - 5 dargestellte Kontaktelement 8 ist als einteilige, zweischenkelige Kontaktfeder mit einer Federschenkelverbindung 14 und mit spiegelbildlich gegenüberliegenden Kontaktkuppen 15 versehen und wird wie in Fig. 2 dargestellt, zunächst durch fortlaufende Stanzungen aus einem Metallband mit einer verengten Federwurzel 16 und verbreiterten Federschenkeln 13 hergestellt. Anschließend wird das Kontaktelement durch Prägebiegungen in die in den in den Fig. 3 - 5 dargestellte Form gebracht.
  • In der Fig. 6 ist eine Steckverbindung dargestellt, bei der die Messerkontakte 5 des Gegensteckers 2 noch nicht in die Kontaktelemente 8 des Steckverbinders 1 eingeführt sind. Hierbei ist erkennbar, daß zwischen den Kontaktkammerwänden 18 und den Kontaktschenkeln 13 aufgrund einer entsprechenden Kontur 17 ein geringer Abstand (B) vorhanden ist. Im Moment des Einsteckens der Messerkontakte 5 des Gegensteckers 2 in den Kontakteinlauf (KE) der Kontaktelemente 8 werden die Federschenkel 13 mit geringer Kraft seitlich ausgelenkt, wobei durch die Kombination von langer Wirk-Federlange (l) und schmaler Federwurzel 16 niedrige Steckkräfte erzielt werden.
  • In der Fig. 7 ist die Steckverbindung gezeigt, bei der die Messerkontakte 5 des Gegensteckers 2 in die Kontaktelemente 8 des Steckverbinders 1 eingeführt sind. Hierbei ist erkennbar, daß die Federschenkel 13 bei weiterem Einstecken der Messerkontakte 5 mit ihrer Kontur 17 gegen die Kontaktkammerwände 18 drücken. Dadurch wird erreicht, daß sich die Kontaktkraft aufgrund der kürzeren Wirk-Federlänge (l') und der breiteren Federschenkel 13 erhöht.
  • Zur Verdeutlichung des Steckverhaltens eines herkömmlichen Steckverbinders und eines erfindungsgemäßen Steckverbinders ist in der Fig. 8 in einem Diagramm der Steckkraftverlauf der Steckverbinder über dem Einsteckweg aufgetragen. Dabei wird ersichtlich, daß die Steckkraft (SH) eines herkömmlichen Steckverbinders einen wesentlich steileren Verlauf und auch größere Höhe aufweist als die Steckkraft (SN) eines erfindungsgemäßen Steckverbinders.
  • In der Fig. 9 sind in einem weiteren Diagramm die Federkräfte der Federschenkel eines Kontaktelementes herkömmlicher Bauart und eines erfindungsgemäßen Kontaktelementes / Steckverbinders dargestellt. Wie ersichtlich steigt die Federkraft (FH) der Federschenkel bei herkömmlichen Steckverbindern linear an, während die Federkraft (FN) der Federschenkel des erfindungsgemäßen Kontaktelementes / Steckverbinders zunächst mit geringer Steigung ansteigt und bei Anlage der Federschenkel an den Kontaktkammerwänden steil ansteigt.

Claims (2)

  1. Elektrischer Steckverbinder mit in Kontaktkammern (10) angeordneten Kontaktelementen (8), wobei mit einer geprägten Kontur versehene Federschenkel (13) der Kontaktelemente (8) spiegelbildlich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Federschenkel (13) derart ausgebildet sind, daß diese bei in die Kontaktkammern (10) eingefügten Kontaktelementen (8) einen Abstand (B) zu den Kontaktkammerwänden (18) aufweisen, und
    wobei die Federschenket (13) beim Einfügen eines Kontaktstiftes in die Kontaktelemente (8) derart ausgelenkt werden, daß sie sich an den Kontaktkammerwänden (18) abstützen.
  2. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Federschenkel (13) eine verengte Federwurzel (16) aufweisen.
EP99107527A 1998-05-06 1999-04-15 Elektrischer Steckverbinder Withdrawn EP0955693A3 (de)

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