EP1852943A1

EP1852943A1 - Andruckkontakt

Info

Publication number: EP1852943A1
Application number: EP07008048A
Authority: EP
Inventors: Anja Schneider; Henning Dr. Taschke
Original assignee: Lumberg Connect GmbH
Current assignee: Lumberg Connect GmbH
Priority date: 2006-05-05
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2007-11-07
Also published as: DE102006020955A1; CN100589285C; US7445518B2; CN101068057A; US20070270009A1; DE102006020955B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Andruckkontakt (10) zur druckschlüssigen Verbindung mit wenigstens einem Gegenkontakt (34), umfassend zwei Kontaktabschnitte (11,12), welche sich auf einer von Kontaktabschnitt zu Kontaktabschnitt verlaufenden Kontaktlängsachse (L) gegenüberliegen und ein mäanderartiges Federelement (13) umfassend, welches Federabschnitte (17,23) aufweist, die jeweils zwei Mäanderschlingen (16) miteinander verbinden, wobei die Kontaktabschnitte (11,12) mittels des Federelementes (13) zueinander beabstandet angeordnet sind, welches unter Aufbau einer Federspannung die von dem wenigstens einen Gegenkontakt (34) auf zumindest einen Kontaktabschnitt ausgeübte Andruckkraft aufnimmt und eine der Andruckkraft (F) ausweichende Bewegung dieses Kontaktabschnittes auf der Kontaktlängsachse ermöglicht. Aufgabe der Erfindung ist, einen Andruckkontakt zu schaffen, welcher unter Beibehaltung einer sicheren elektrischen Verbindung mit einem Gegenkontakt einen geringeren Raumbedarf hat. Die Aufgabe wird von einem Andruckkontakt gelöst, bei welchem ein zwei Mäanderschlingen verbindender, zentraler Federabschnitt (23) vorgesehen ist, der einen auf der Kontaktlängsachse befindlichen Mittelpunkt aufweist, wobei sich an jede Mäanderschlinge des zentralen Federabschnittes wenigstens ein weiterer Federabschnitt anschließt, der einen spitzen Winkel ± kleiner 90° mit der Kontaktlängsachse einschließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Andruckkontakt zur druckschlüssigen Verbindung mit wenigstens einem Gegenkontakt, umfassend zwei Kontaktabschnitte, welche sich auf einer von Kontaktabschnitt zu Kontaktabschnitt verlaufenden Kontaktlängsachse gegenüberliegen und ein mäanderartiges Federelement umfassen, welches Federabschnitte aufweist, die jeweils zwei Mäanderschlingen miteinander verbinden, wobei die Kontaktabschnitte mittels des Federelementes zueinander beabstandet angeordnet sind, welches unter Aufbau einer Federspannung die von dem wenigstens einen Gegenkontakt auf zumindest einen Kontaktabschnitt ausgeübte Andruckkraft aufnimmt und eine der Andruckkraft ausweichende Bewegung dieses Kontaktabschnittes auf der Kontaktlängsachse ermöglicht.
Andruckkontakte mit mäanderartigem Federelement sind beispielsweise aus US 6,783,405 B1 und WO 96/28865 bekannt und üblicherweise Bestandteil eines Steckverbinders. Der Kontakt mit seinem Federelement ist entweder im Stecker oder in der Buchse des Steckverbinders angeordnet und geht mit einem geeigneten Gegenkontakt eine druckschlüssige, elektrische Verbindung ein, während die Gehäuseteile von Stecker und Buchse eine, die Steckverbindung aufrechterhaltende, Formschlussverbindung, beispielsweise eine Rastverbindung, eingehen.
Gängige Anwendungsbeispiele für Andruckkontakte sind, wie beispielsweise WO 96/28865 offenbart, insbesondere Schnittstellen für mobile Kommunikationsgeräte wie beispielsweise Mobiltelefone. Mittels der Andruckkontakte ist es möglich, verschiedene Datensignale zu übertragen und/oder die interne Batterie eines Mobiltelefons zu laden.
Die zunehmende Miniaturisierung von mobilen Kommunikationsgeräten bei zunehmendem Funktionsumfang erfordert auch eine Verkleinerung der vorgenannten Schnittstellen, ohne dass die Zuverlässigkeit der Schnittstellenverbindungen, insbesondere der elektrischen Verbindung zwischen Andruckkontakt und Gegenkontakt darunter leidet.
Die Qualität der Verbindung zwischen Andruckkontakt und Gegenkontakt wird im wesentlichen von der Federspannung des Federelementes des Andruckkontaktes und einer exakten Positionierung der Kontaktabschnitte von Andruckkontakt und Gegenkontakt zueinander beeinflusst. Neben der geeigneten Materialwahl für das Federelement (beispielsweise weicher bzw. harter Federstahl) wird die Andruckkraft bei denen aus dem Stand der Technik bekannten quer belasteten Mäanderfederelementen von der Anzahl der Mäanderwindungen und somit letztlich von der räumlichen Ausdehnung der Mäanderfeder bestimmt. Als quer belastete Mäanderfeder im Sinne dieser Anmeldung wird eine Mäanderfeder bezeichnet, deren zwei Mäanderschlingen verbindender Federabschnitt im wesentlichen quer zur Andruckkraft bzw. quer zur Kontaktlängsachse ausgerichtet ist.
Für eine lagesichere Verbindung der Kontaktabschnitte von Andruckkontakt und Gegenkontakt ist eine gewisse Mindestgröße der Kontaktflächen der Kontaktabschnitte, insbesondere des Gegenkontaktes, erforderlich, da der Kontaktabschnitt des Andruckkontaktes bei Verwendung eines mäanderartigen Federelementes seitlich verkippt. Zwar ist eine Reduzierung dieser Fläche möglich, dann bedarf es jedoch auf Seiten des Gehäuses des Andruckkontaktes einer Führung für den Kontaktabschnitt, um ein seitliches Verkippen sicher zu verhindern.
Aus dem vorhergesagten wird ersichtlich, dass die bekannten Andruckkontakte aufgrund ihres Raumbedarfs für das Federelement und die gemeinsamen Kontaktflächen von Andruckkontakt und Gegenkontakt bzw. einer üblicherweise durch das Gehäuse des Steckverbinders ausgebildeten Führung, den Anforderungen an eine zunehmende Miniaturisierung solcher Baugruppen nicht mehr gerecht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Andruckkontakt zu schaffen, welcher unter Beibehaltung einer sicheren elektrischen Verbindung mit einem Gegenkontakt einen geringeren Raumbedarf hat.
Aufgabe ist es insbesondere, einen Andruckkontakt zu schaffen, der auch bei hohen Federkräften einen selbstführenden Kontaktabschnitt bereitstellt.
Die Aufgabe wird von einem Andruckkontakt mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, insbesondere mit den kennzeichnenden Merkmalen, wonach ein zwei Mäanderschlingen verbindender, zentraler Federabschnitt vorgesehen ist, der einen auf der Kontaktlängsachse befindlichen Mittelpunkt aufweist, wobei sich an jede Mäanderschlinge des zentralen Federabschnittes wenigstens ein weiterer Federabschnitt anschließt, der einen spitzen Winkel α kleiner 90° mit der Kontaktlängsachse einschließt.
Ein solches Federelement baut bei gleicher Federkonstante wesentlich kleiner als bekannte mäanderartige Federelemente. Zudem wirken die beidseitig der Kontaktlängsachse im Federelement auftretenden Federspannungen entgegengerichtet, so dass sich das Federelement selbst stabilisiert. Der Kontaktabschnitt bedarf für eine sichere Bewegung auf der Kontaktlängsachse daher keiner separaten Führung. Aufgrund der Selbstführung des Kontaktabschnittes kann die Kontaktfläche des Gegenkontaktes auf das für eine sichere Verbindung notwendige Maß reduziert werden, da ein andruckkontaktseitiges Verkippen sicher vermieden wird.
Aus US 6,200,151 B1 ist ein Andruckkontakt bekannt, welcher mittels einer speziell ausgebildeten C-Feder eine Bewegung des Kontaktabschnittes außerhalb der auf der Kontaktlängsachse liegenden Bewegungsbahn kompensieren soll. Wie jedoch der Zeichnungsbeschreibung zu Fig. 3 zu entnehmen ist, wird auch bei dieser Lösung die C-Feder mittels des Gehäuses im Bereich des Kontaktabschnittes vorgespannt und der Kontaktabschnitt so letztlich auch geführt.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die weiteren Federabschnitte im wesentlichen parallel zur Kontaktlängsachse ausgebildet sind, insbesondere, wenn der zentrale, zwei Mäanderschlingen verbindende Federabschnitte mit der Kontaktlängsachse einen Winkel α kleiner 90° einschließt. Diese Ausführungsform gewährleistet eine äußerst sichere Selbstführung des Andruckkontaktes.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist beidseitig der Kontaktlängsachse eine identische Zahl von Federabschnitten angeordnet, wobei das Federelement zum Mittelpunkt des zentralen Federabschnittes punktsymmetrisch ausgebildet ist, wodurch die beidseitig der Kontaktlängsachse im Federelement auftretenden Federkräfte zwar betragsmäßig identisch, aber entgegengerichtet sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Federelement derart gestaltet, dass der zentrale Federabschnitt des Federelementes bei Aufbau einer Federspannung im wesentlichen spannungsfrei ist, insbesondere wenn das Federelement unter Aufbau der Federspannung eine rotative Bewegung um den Symmetriepunkt vollzieht. Eine derartige Ausgestaltung führt zu einem spiralartigen Zusammenziehen bzw. Zusammendrücken des Federelementes des erfindungsgemäßen Andruckkontaktes, so dass sich der Raumbedarf des Federelementes in gespanntem Zustand weiter verringert.
Die Ausrichtung des zentralen Federabschnittes des Federelementes zur Kontaktlängsachse ist einer der Einflussfaktoren, welcher die Federspannung des Federelementes und somit die Andruckkraft des Kontaktabschnittes beeinflusst. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen schneidet daher der zentrale Federabschnitt die Kontaktlängsachse in einem Winkel kleiner 60° oder kleiner 45° oder kleiner 30°. Beliebige andere spitze Winkel, d.h. Winkel kleiner 90° zur Kontaktlängsachse sind jedoch denkbar, je nach zu erreichender Andruckkraft.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die weiteren Federabschnitte gekrümmt nach Art von C-Federn ausgebildet. Im Sinne der Anmeldung sind demnach auch gekrümmte Federabschnitte im wesentlichen parallel zur Kontaktlängsachse ausgerichtet, so lange die Längsachse der gekrümmten Federabschnitte im wesentlichen parallel zur Kontaktlängsachse ausgerichtet ist. Derartige Federabschnitte erlauben es, die Bauform des Andruckkontaktes weiter zu verkleinern.
Die Selbstführung des Kontaktabschnittes, d.h. seine ausschließliche Bewegung entlang der Kontaktlängsachse wird weiter verbessert, wenn wenigstens ein Kontaktabschnitt zwei zueinander beabstandet angeordnete Kontaktfüße aufweist, insbesondere wenn diese symmetrisch zur Kontaktlängsachse angeordnet sind.
Bevorzugt sind die Kontaktabschnitte und das Federelement werkstoffeinheitlich stoffschlüssig ausgebildet, besonders bevorzugt als Blattfeder.
Der erfindungsgemäße Kontakt kann als sogenannter Board-to-Board-Connector ausgebildet sein, indem beide Kontaktabschnitte eine druckschlüssige Verbindung mit jeweils einem zugeordneten Gegenkontakt ausbilden. Ein Board-to-Board-Kontakt verbindet im Sinne dieses Ausführungsbeispieles Leiterbahnen bzw. Kontaktfelder zweier Leiterplatten ausschließlich druckschlüssig, was nicht ausschließt, dass diese druckschlüssige Verbindung durch Formschluss oder andere Verbindungsarten von beispielsweise einem Kontaktgehäuse gesichert ist.
Bei einem Andruckkontakt, insbesondere wenn er druckschlüssig zwei Leiterplatten verbindet, ist es vorteilhaft, wenn der Andruckkontakt im Bereich des Mittelpunktes des zentralen Federabschnittes ein Lager aufweist, mittels dessen das Federelement schwenkbar in einem Gehäuse gelagert ist. Dies ermöglicht eine gehäusefeste Anordnung des Kontaktes, ohne die oben angeführte rotative Bewegung des Federelementes zu behindern.
In seiner einfachsten Form kennzeichnet sich der Andruckkontakt dadurch, dass genau ein zentraler, zwei Mäanderschlingen verbindender Federabschnitt vorhanden ist.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik und derselben Aufgabe, betrifft die Erfindung darüber hinaus einen Andruckverbinder nach dem Oberbegriff des Anspruch 17, welcher sich durch Ausbildung des Kontaktes nach einem der Ansprüche 1 bis 16 kennzeichnet.
Weitere Vorteile und ein besseres Verständnis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Andruckkontakt in einer einfachen Bauform in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2: den Andruckkontakt gemäß Fig. 1 mit unter Spannung stehendem Federelement in Ansicht,
Fig. 3: ein als Board-to-Board-Kontakt gestalteter Andruckkontakt gemäß Fig. 1,
Fig. 4: der Board-to-Board-Verbinder gemäß Fig. 3 unter Federspannung,
Fig. 5: ein Andruckkontakt mit mehrfach mäanderartig geschlungenem Federelement in perspektivischer Ansicht,
Fig. 6: der Andruckkontakt gemäß Fig. 5 in Ansicht,
Fig. 7: eine Darstellung gemäß Fig. 6 mit unter Spannung stehendem Federelement,
Fig.8: ein erfindungsgemäßer Andruckkontakt mit mehrfach geschlungenem Federelement und gekrümmten Federabschnitten in perspektivischer Ansicht,
Fig. 9: eine Ansicht gemäß Fig. 8 in Ansicht,
Fig. 10: eine Ansicht gemäß Fig. 9 mit gespannten Federelement,
Fig. 11 und 12: ein Andruckkontakt gemäß Fig. 1 bzw. 2 zur schematischen Darstellung der wirkenden Federkräfte,
Fig. 13: eine Darstellung der in dem Federelement des Andruckkontaktes gemäß Fig. 7 auftretenden Spannungsverhältnisse,
Fig. 14: ein Andruckverbinder mit erfindungsgemäßem Andruckkontakt,
Fig. 15: der Andruckverbinder gemäß Fig. 12 in montiertem Zustand und
Fig. 16: und 17 den Stand der Technik gemäß WO 96/28865 .

In den Figuren ist ein Andruckkontakt einheitlich mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet.
Die Fig. 14 und 15 stellen den Stand der Technik gemäß WO 96/28865 dar, wobei die Bezugszeichen gegenüber der vorgenannten Schrift geändert wurden.
Im Stand der Technik wird ein Andruckkontakt 10 vorgestellt, welcher einen ersten Kontaktabschnitt 11 und einen zweiten Kontaktabschnitt 12 aufweist. Die Kontaktabschnitte 11 und 12 sind mittels eines mäanderartigen Federelementes 13 zueinander beabstandet angeordnet. Eine Kontaktlängsachse L erstreckt sich vom ersten Kontaktabschnitt 11 zum zweiten Kontaktabschnitt 12. In Fig. 15 ist der Andruckkontakt 10 in einem Gehäuse 14 gelagert, wobei der zweite Kontaktabschnitt 12 zum Zwecke einer druckschlüssigen Verbindung mit einem nicht dargestellten Gegenkontakt aus dem Gehäuse 14 austritt.
Zum Herstellen einer druckschlüssigen Verbindung wird ein nicht dargestellter Gegenkontakt in Richtung des Pfeiles 15 gegen den Kontaktabschnitt 12 gedrückt, welcher sich in Pfeilrichtung in das Gehäuse 14 hinein verschiebt. Dabei wird das Federelement 13 ziehharmonikaartig zusammengedrückt und baut eine zum Pfeil 15 entgegengerichtete Federkraft F auf, welche die druckschlüssige Verbindung zwischen Kontaktabschnitt 12 und Gegenkontakt gewährleistet.
Das mäanderartige Federelement 13 weist mehrere Mäanderschlingen 16 auf, welche mittels mehrerer Federabschnitte 17 verbunden sind.
Im Stand der Technik sind die Federabschnitte im wesentlichen quer zur Kontaktlängsachse L angeordnet bzw. quer zur Pfeilrichtung 15, welche eine dem Gegenkontakt ausweichende Bewegungsrichtung des Kontaktabschnittes 12 symbolisiert. Im Sinne dieser Anmeldung stellt ein derartiges Federelement 13 ein quer belastetes Federelement 13 dar.
Das quer belastete Federelement 13 verursacht ein in Pfeilrichtung instabiles Ausweichen des Kontaktabschnittes 12. Der Kontaktabschnitt 12 neigt zu einseitigem Verkippen, wobei die alternativen Kipprichtungen durch die Pfeile 18 bzw. 19 symbolisiert sind. Um dennoch eine sichere Lage auf dem Gegenkontakt zu gewährleisten, ist entweder ein großflächiger Gegenkontakt erforderlich oder aber eine geeignete Führung für den Kontaktabschnitt 12, wie beispielsweise eine in Fig. 15 dargestellte geeignete Gehäuseöffnung 20. Darüber hinaus stellt ein in den Fig. 14 und 15 gezeigtes Federelement 13 eine vergleichsweise weiche Feder mit geringer Federkonstanten dar, so dass zur Sicherstellung einer gewissen Andruckkraft ein Federelement 13 mit entsprechend vielen mäanderartigen Windungen 16 oder aber ein großer Federweg notwendig ist.
Wie einleitend beschrieben, stehen die vorgenannten konstruktiven Merkmale des bekannten Kontaktes 10 mit vergleichsweise geringer, vom Federelement 13 ausgeübter Andruckkraft auf den Gegenkontakt bei gleichzeitig vergleichsweise großem Platzbedarf den zunehmenden Anforderungen an die Miniaturisierung von Andruckverbindem entgegen.
Deshalb schlägt die Erfindung einen im folgenden dargestellten, verbesserten Andruckkontakt 10 vor.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Andruckkontakt 10 dargestellt, welcher ebenfalls einen ersten Kontaktabschnitt 11 und einen zweiten Kontaktabschnitt 12 umfasst, welche von einem mäanderartigen Federelement 13 beabstandet zueinander angeordnet sind. Im vorliegenden Beispiel ist der erste Kontaktabschnitt 11 als Schneidkontakt zur Anbindung eines elektrischen Leiters wie beispielsweise eines Drahtes ausgebildet und weist darüber hinaus einen Einspannabschnitt 21 auf, mittels dessen der Andruckkontakt 10 in einem nicht dargestellten Gehäuse eines Andruckverbinders gehäusefest angeordnet werden kann.
Beide Kontaktabschnitte 11, 12 liegen auf einer sich von Kontaktabschnitt zu Kontaktabschnitt erstreckenden Kontaktlängsachse L.
Das Federelement 13 weist vier Mäanderschlingen 16 auf sowie zwei Bögen 22, welche der Anbindung der Kontaktabschnitte 11, 12 dienen. Die Mäanderschlingen 16 sind mittels Federabschnitten 17 bzw. einem zentralen Federabschnitt 23 miteinander gekoppelt. Der zentrale Federabschnitt 23 kann somit auch als Verbindungsabschnitt 23 bezeichnet werden. Er weist einen geometrischen Mittelpunkt 24 auf, welcher auf der Kontaktlängsachse L liegt. Der Federabschnitt 23 schließt mit der Kontaktlängsachse L im vorliegenden Beispiel einen Winkel α von etwa 45° ein und schneidet die Kontaktlängsachse. Die beidseitig der Kontaktlängsachse L angeordneten Federabschnitte 17 sind parallel zur Kontaktlängsachse L ausgerichtet.
Fig. 2 zeigt den Andruckkontakt gemäß Fig. 1 mit gespanntem Federelement 13. Diese Stellung nimmt der Andruckkontakt 10 ein, wenn ein hier nicht dargestellter Gegenkontakt mit dem Kontaktabschnitt 12 eine druckschlüssige Verbindung eingeht und, wie zum Stand der Technik (Fig. 16 und 17) bereits beschrieben, den Kontaktabschnitt 12 in Pfeilrichtung 15 bewegt. Auch im vorliegenden Beispiel übt das Federelement 13 eine der Bewegungsrichtung 15 entgegengesetzte Kraft F - die Andruckkraft - auf den Kontaktabschnitt 12 und somit auf den Gegenkontakt aus. Aufgrund der im Gegensatz zum Stand der Technik parallel zur Längsmittelachse L und somit in Bewegungsrichtung 15 bzw. in Kraftrichtung F ausgerichteten Federabschnitte 17 ist das Federelement 13 im Sinne dieser Erfindung als längs belastetes Federelement 13 bezeichnet. Die Andruckkraft F verläuft im wesentlichen längs der Kontaktfederabschnitte 17.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Andruckkontaktes 10. Hierbei handelt es sich um einen sogenannten Board-to-Board-Kontakt, bei dem beide Kontaktabschnitte 11 und 12 für eine druckschlüssige Verbindung mit jeweils einem nicht dargestellten Gegenkontakt ausgelegt sind.
Wie schon vorhergehend erläutert, weicht der Kontaktabschnitt 12 bei Aufbau einer druckschlüssigen Verbindung dem nicht dargestellten, zugeordneten Gegenkontakt in Bewegungsrichtung 15 aus. Das gleiche Prinzip wird bei Auslegung des Kontaktabschnittes 11 für eine druckschlüssige Verbindung mit einem zugeordneten, nicht dargestellten Gegenkontakt angewandt. Jedoch vollzieht der Kontaktabschnitt 11 eine gegenläufige Bewegung in Pfeilrichtung 25. Daraus resultierend wird, wie in Fig. 4 dargestellt, das Federelement 13 des Andruckkontaktes 10, wie schon zuvor beschrieben, gespannt. Es übt jedoch jetzt nicht nur die Andruckkraft F₁₂ auf den dem Kontaktfederabschnitt 12 zugeordneten Gegenkontakt, sondern auch eine entgegengerichtete Andruckkraft F₁₁ auf den dem Kontaktfederabschnitt 11 zugeordneten Gegenkontakt aus.
Weiterhin zeigen Fig. 3 und Fig. 4 ein im Bereich des Mittelpunkt 24 des zentralen Federabschnittes 23 angeordnetes Lager 26. Dieses Lager 26 ist so gestaltet, dass der Andruckkontakt 10 zwar gehäusefest, jedoch um einen körperlichen Mittelpunkt 24 schwenkbar in einem nicht dargestellten Gehäuse angeordnet sein kann.
Die Fig. 5 bis 7 stellen einen Andruckkontakt 10 dar, dessen Federelement 13 gegenüber der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Grundanordnung um weitere Mäanderschlingen 16 erweitert worden ist, wobei Fig. 7 den Zustand des Andruckkontaktes 10 mit gespanntem Federelement 13 darstellt. Ein solches Federelement 13 ermöglicht bei gleichen Spannungen einen größeren Federweg bzw. es federt deshalb relativ weich.
Gegenüber dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Federelement 13, weist das Federelement 13 in den Fig. 5 bis 7 sechs Mäanderschlingen 17 auf, die über mehrere Federabschnitte 17 und einen zentralen Federabschnitt 23 miteinander verbunden sind. Der zentrale Federabschnitt 23 liegt vorliegend auf der Kontaktlängsachse L, welche hier zur besseren Übersicht nur angedeutet dargestellt ist. Der Winkel zwischen zentralem Federabschnitt 23 und Kontaktlängsachse L beträgt folglich 0°. Auch hier weist der zentrale Federabschnitt 23 einen Mittelpunkt 24 auf, welcher auf der Kontaktlängsachse L angeordnet ist.
In der vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 5 und 6 offenbart sich ein wesentliches Prinzip der bevorzugten Ausführungsformen. Augenmerk ist zu legen auf den zentralen Federabschnitt 23, der mit der Kontaktlängsachse L einen spitzen Winkel kleiner 90° einzuschließen hat. Je nach Auslegung des Federelementes 13 kommt somit jeder Winkel zwischen 0° und 90° zwischen zentralem Federabschnitt 23 und Kontaktlängsachse L im ungespannten Federzustand in Frage. Jeder Winkel α zwischen einem Federabschnitt 17, 23 und der Kontaktlängsachse kleiner 90° ist im Sinne der Erfindung ein spitzer Winkel.
Eine Abwandlung des Andruckkontaktes 10 der Fig. 5 bis 7 stellt das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 8 bis 10 dar. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Federelement 13 vier Mäanderschlingen 16, welche mittels Federabschnitten 17 und einem zentralen Federabschnitt 23 miteinander verbunden sind. Der zentrale Federabschnitt 23 ist, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 5 bis 7, auf der Kontaktlängsachse L angeordnet, weist einen Mittelpunkt 24 auf, welcher auf der Kontaktlängsachse L liegt und schließt mit der Kontaktlängsachse L einen Winkel von 0° ein. Die Federabschnitte 17 sind jedoch gekrümmt nach Art von C-Federn ausgebildet. Man kann somit von einem Federelement 13 sprechen, welches aus mehreren, symmetrisch gekoppelten C-Federn bzw. C-förmigen Federabschnitten 17 besteht.
Bei einer vergleichenden Betrachtung der bisher besprochenen Ausführungsbeispiele offenbaren sich weitere Prinzipien des Erfindungsgedankens. Zunächst ist das Federelement 13 grundsätzlich zum Mittelpunkt 24 des zentralen Federabschnittes punktsymmetrisch ausgebildet. Darüber hinaus sind die Federabschnitte 17 bevorzugt parallel zur Kontaktlängsachse L angeordnet. Es ist jedoch ausreichend, wenn die Federabschnitte 17 einen spitzen Winkel α mit der Kontaktlängsachse L einschließen, d.h. einen Winkel kleiner 90°. In den Darstellungen der Fig. 1 bis 7 sind die Federabschnitte 17 im ungespannten Zustand des Federelementes 13 streng parallel zur Kontaktlängsachse L ausgerichtet, im gespannten Zustand weisen sie eine Krümmung und eine leicht winklige Ausrichtung zur Kontaktlängsachse L auf.
Bei den Darstellungen der Fig. 8 bis 10 ist eine Ausrichtung der gekrümmten Federabschnitte 17 parallel zur Kontaktlängsachse L deutlich erkennbar. Als im wesentlichen parallele Ausrichtung gilt also auch diese Ausgestaltung der Federabschnitte, deren Längsachse A im wesentlichen parallel zur Kontaktlängsachse L ausgerichtet ist.
In den Fig. 11 und 12 ist noch einmal der Andruckkontakt 10 gemäß Fig. 1 bzw. 2 dargestellt. In Fig. 11 befindet sich das Federelement 13 in einer spannungsfreien Ruhelage, in Fig. 12 ist das Federelement 13 gespannt. Die Linien B in Fig. 12 symbolisieren die Breite des Federelementes 13 im ungespannten Zustand gemäß Fig. 11. Die Breite ist hier die quer zur Kontaktlängsachse L gemessene räumliche Ausdehnung des Federelementes 13.
Anhand der vergleichenden Darstellungen der Fig. 11 und 12 lässt sich sehr gut die Wirkung des punktsymmetrischen Aufbaus des Federelementes 13 bei Aufbau der Federspannung darstellen. Die Bewegung des Kontaktabschnittes 12 in Pfeilrichtung 15 - ausgelöst durch den Aufbau einer druckschlüssigen Verbindung mit einem hier nicht dargestellten Gegenkontakt - führt zu einer Krümmung und damit zum Aufbau einer Federspannung insbesondere der Federabschnitte 17.
Bezüglich der Zeichnungsebene sowie der Kontaktlängsachse L tritt eine nach links gerichtete Federkraft F_L auf, welche auf den rechten Federabschnitt 17 wirkt und eine nach rechts gerichtete Federkraft F_R, welche auf den linken Federabschnitt 17 wirkt, auf. Die Federkräfte F_R, F_L sind vom Betrag her identisch, jedoch entgegengerichtet.
Die Federkräfte F_L und F_R stehen stellvertretend für sämtliche im Federelement 13 auftretenden Federkräfte, wobei jede auftretende Federkraft auf der einen Seite der Kontaktlängsachse L eine vom Betrag her identische, jedoch entgegengesetzte Federkraft auf der anderen Seite der Kontaktlängsachse zugeordnet ist. Daher stabilisiert sich das Federelement 13 selbsttätig. Gleichzeitig verkippt der zentrale Federabschnitt 23 bei Aufbau einer Federspannung um seinen Mittelpunkt 24 in Pfeilrichtung 28, so dass das Federelement 13 im Kontaktabschnitt 12 eine lineare Bewegung auf der Kontaktlängsachse L aufzwingt. Die im Stand der Technik erforderliche Führung des Kontaktabschnittes 12 ist beim erfindungsgemäßen Andruckkontakt 10 aufgrund dieser selbststabilisierenden Ausgestaltung des Federelementes 13 somit entbehrlich.
Erfindungswesentlich ist demzufolge, dass das Federelement 13 derart aufgebaut ist, dass die Federabschnitte 17 derart zueinander angeordnet sind, dass das Federelement 13 bei Aufbau einer Federspannung um seinen Mittelpunkt 24 eine rotative Bewegung vollzieht. Dabei kann sich das Federelement 13 bzw. der Mittelpunkt 24 relativ zu beispielsweise einem Gehäuse, in welchem der Andruckkontakt 10 gelagert ist, verschieben. Unter der Rotationsbewegung zieht sich das Federelement 13 bevorzugt zusammen.
Fig. 13 zeigt die Darstellung einer Vergleichsspannungsmessung des in den Fig.5 bis 7 dargestellten Andruckkontaktes 10, welche jedoch auf die übrigen Ausführungsformen übertragbar ist.
Die mit C markierten dunklen Bereiche des Federelementes 13 stellen fast spannungsfreie Bereiche dar, wobei die Spannung in zunehmend helleren Bereichen höher wird. Die mit D gekennzeichneten dunklen Bereiche wiederum sind Orte höchster Federspannung. Auch aus dieser Darstellung wird deutlich, dass die Spannungsverhältnisse zum hier nicht dargestellten Mittelpunkt des zentralen Federabschnittes 23 ebenfalls spiegelsymmetrisch sind. Das zentrale Federelement 23 selbst ist weitestgehend spannungsfrei, hat selbst daher eine vernachlässigbare Federwirkung. Es dient lediglich der Verbindung der weiteren Federabschnitte 17. Dargestellt ist darüber hinaus die rotative Bewegung des Federelementes 13 mittels der Pfeile R um den Mittelpunkt 24 des zentralen Federabschnittes 23.
In den Fig. 1, 2, 5 bis 7, 11 bis 13 sowie 14 und 15 weist der zum Aufbau einer druckschlüssigen Verbindung mit einem nicht dargestellten Gegenkontakt ausgebildete Kontaktabschnitt 12 eine besondere Ausgestaltung auf. Der Kontaktabschnitt 12 bildet spiegelsymmetrisch zur Kontaktlängsachse zwei Kontaktfüße 29 aus, welche ausschließlich in Fig. 2 entsprechend gekennzeichnet sind. Der Kontaktabschnitt 12 bildet somit eine zum nicht dargestellten Gegenkontakt hin offene, V-förmige Kontur aus. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik gemäß den Fig. 16 und 17 sowie den in den Fig. 3 und 4 für eine punkt- bzw. linienförmige Kontaktierung ausgebildeten Kontaktabschnitten 11, 12 verhindert der wie vorbeschrieben ausgebildete Kontaktabschnitt 12 aufgrund seiner Aufstandsweite die Gefahr des Abrollens bzw. Abkippens weiter.
In den Fig. 14 und 15 ist ein Steckverbinder 30, bestehend aus zwei Gehäuseteilen 31 und 32 dargestellt. Das Gehäuseteil 31 ist an einer Leiterplatte 33 angeordnet, welche bei Position 34 einen Gegenkontakt ausbildet. Mit 35 ist ein Rasthaken des Gehäuseteiles 31 bezeichnet.
Im Gehäuseteil 32 ist ein Andruckkontakt 10 gemäß den Darstellungen 5 bis 7 gehäusefest gelagert. Mit 36 ist ein elektrischer Leiter, beispielsweise ein Kabel, bezeichnet, welches mittels des als Schneidkontakt ausgebildeten, in den Zeichnungen nicht bezeichneten Kontaktabschnittes 11 an den Andruckkontakt 10 angebunden ist.
In Fig. 15 ist das Gehäuseteil 32 in das Gehäuseteil 31 eingesetzt, wobei der Rasthaken 35 das Gehäuseteil 32 hintergreift und so eine formschlüssige, sichere Verbindung der beiden Gehäuseteile 31, 32 gewährleistet. Der Kontaktabschnitt 12 wurde in Pfeilrichtung 15 auf der Kontaktlängsachse L verschoben, wodurch sich im Federelement 13 (nicht bezeichnet) eine Federspannung aufbaut, die eine Andruckkraft F auf den Gegenkontakt 34 der Leiterplatte 33 ausübt.
Wie den vergleichenden Darstellungen der Fig. 14 und 15 zu entnehmen ist, bewegt sich der Kontaktabschnitt 12 linear auf der Kontaktlängsachse L, ohne dass er durch Teile des Gehäuses 31 bzw. 32 geführt ist.
Zusammenfassend verwirklicht der erfindungsgemäße Andruckkontakt daher den Vorteil einer selbstführenden, linear entlang der Kontaktlängsachse verlaufenden Bewegung bei gleichzeitig hohen Andruckkräften und geringem Raumbedarf. Er eignet sich daher besonders für klein zu gestaltende Andruckverbinder, beispielsweise für Mobiltelefone.

Claims

Andruckkontakt (10) zur druckschlüssigen Verbindung mit wenigstens einem Gegenkontakt (34), umfassend zwei Kontaktabschnitte (11, 12), welche sich auf einer von Kontaktabschnitt zu Kontaktabschnitt verlaufenden Kontaktlängsachse (L) gegenüberliegen und ein mäanderartiges Federelement (13) umfassend, welches Federabschnitte (17, 23) aufweist, die jeweils zwei Mäanderschlingen (16) miteinander verbinden, wobei die Kontaktabschnitte (11, 12) mittels des Federelementes (13) zueinander beabstandet angeordnet sind, welches unter Aufbau einer Federspannung die von dem wenigstens einen Gegenkontakt (34) auf zumindest einen Kontaktabschnitt (11, 12) ausgeübte Andruckkraft (F) aufnimmt und eine der Andruckkraft (F) ausweichende Bewegung (15) dieses Kontaktabschnittes (11, 12) auf der Kontaktlängsachse (L) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwei Mäanderschlingen (16) verbindender, zentraler Federabschnitt (23) vorgesehen ist, der einen auf der Kontaktlängsachse (L) befindlichen Mittelpunkt (24) aufweist, wobei sich an jede Mäanderschlinge des zentralen Federabschnittes (23) wenigstens ein weiterer Federabschnitt (17) anschließt, der einen spitzen Winkel α kleiner 90° mit der Kontaktlängsachse (L) einschließt.
Andruckkontakt (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale, zwei Mäanderschlingen verbindende Federabschnitt (23) mit der Kontaktlängsachse (L) einen Winkel α kleiner 90° einschließt.
Andruckkontakt (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Federabschnitte (17) im wesentlichen parallel zur Kontaktlängsachse (L) ausgerichtet sind.
Andruckkontakt (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig der Kontaktlängsachse (L) eine identische Anzahl von Federabschnitten (17) angeordnet ist.
Andruckkontakt (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (13) zu dem Mittelpunkt (24) des zentralen Federabschnittes (23) punktsymmetrisch ausgebildet ist.
Andruckkontakt (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Federabschnitt (23) des Federelementes (13) bei Aufbau einer Federspannung im wesentlichen spannungsfrei ist.
Andruckkontakt (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (23) unter Aufbau der Federspannung eine rotative Bewegung (R) um den Symmetriepunkt vollzieht.
Andruckkontakt (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Federabschnitt (23) die Kontaktlängsachse (L) in einem Winkel α kleiner 60° oder kleiner 45° oder kleiner 30° schneidet.
Andruckkontakt (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Federabschnitte (17) gekrümmt nach Art von C-Federn ausgebildet sind.
Andruckkontakt (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kontaktabschnitt (11, 12) zwei zueinander beabstandet angeordnete Kontaktfüße (29) aufweist.
Andruckkontakt (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfüße (29) symmetrisch zur Kontaktlängsachse (L) angeordnet sind.
Andruckkontakt (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktabschnitte (11, 12) und das Federelement (13) werkstoffeintlich-stoffschlüssig ausgebildet ist.
Andruckkontakt (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kontaktabschnitte (11, 12) eine druckschlüssige Verbindung mit jeweils einem zugeordneten Gegenkontakt (34) ausbilden.
Andruckkontakt (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Federabschnitt (23) im Bereich seines Mittelpunktes (24) ein Lager (26) aufweist, mittels dessen das Federelement (13) schwenkbar in einem Gehäuse (32) lagerbar ist.
Andruckkontakt (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein zentraler, zwei Mäanderschlingen (16) verbindender Federabschnitt (23) vorhanden ist.
Andruckkontakt (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Federabschnitte (17) einen spitzen Winkel α kleiner 45° mit der Kontaktlängsachse (L) einschließen.
Andruckverbinder (30) mit einem Gehäuse (31, 32) aus Isoliermaterial, in welchem ein Andruckkontakt (10) zur druckschlüssigen, elektrischen Verbindung mit wenigstens einem Gegenkontakt (34) gelagert ist, gekennzeichnet durch Ausbildung des Andruckkontaktes (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.