EP2780985B1 - Verbindungselement - Google Patents

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EP2780985B1
EP2780985B1 EP12784457.9A EP12784457A EP2780985B1 EP 2780985 B1 EP2780985 B1 EP 2780985B1 EP 12784457 A EP12784457 A EP 12784457A EP 2780985 B1 EP2780985 B1 EP 2780985B1
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EP
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conductor
shell
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axial connecting
member according
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Hauke SCHÜTT
Frank Tatzel
Georg SCHIELE
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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/48—Clamped connections, spring connections utilising a spring, clip, or other resilient member

Definitions

  • the invention relates to a coaxial connecting element which comprises an inner conductor, an outer conductor and an insulation element arranged between the inner conductor and the outer conductor, for the electrically conductive connection of two components, namely printed circuit boards, with which the high-frequency signals between the two boards are transmitted as lossless as possible can.
  • fasteners In such fasteners is required that they ensure a lossless as possible transmission of high-frequency signals in a defined tolerance range with respect to the parallelism and the distance between the two boards to each other.
  • Other requirements for such fasteners are cost-effective production and easy installation.
  • the axial and radial dimensions of the connecting element should be kept as small as possible.
  • Typical coaxial connectors used for this purpose are SMP, mini-SMP or FMC.
  • spring contact pins in single-conductor and / or multiple-conductor construction.
  • Such spring contact pins include a sleeve and a partially guided within the sleeve head and a coil spring which is supported between the head and the sleeve.
  • Required for the coil spring properties with respect to spring force and block length require relatively large spring lengths, which have a correspondingly detrimental effect on the axial height of the spring contact pins.
  • the use of spring contact pins in the single-conductor structure also has the disadvantage that they must be arranged in a specific pattern as signal and ground pins in order to achieve a satisfactory electrical performance. Multiple conductors, however, are prone to error and expensive due to their complicated structure.
  • contact devices 10 having a plurality of longitudinally elastic contact elements, which are used for example in a device for testing printed circuit boards.
  • tubular contact elements having spiral-shaped slots which terminate at the ends (one or both sides) and thereby form a plurality of elastic fingers which engage around a contact elevation, in particular a contact ball.
  • a contact device with a plurality of contact elements for contacting two printed circuit boards is known.
  • the contact elements each have two contact tips, which are slidable into each other, wherein a piston of a contact tip slides in an opening of the other contact tip.
  • a coil spring disposed between the contact tips becomes compressed the contact tips compressed and thus causes the contact pressure of the contact tips at the contact points of the circuit boards.
  • a Contact elements for contacting two circuit boards are known.
  • a provided with a plurality of longitudinal axial slots and thus spring tabs forming first contact part is disposed within a second contact part.
  • the free ends of the spring tabs slide on an inwardly drawn portion b, wherein the spring tabs are deformed radially inwardly.
  • the radial directed restoring force of the spring tabs is deflected into a longitudinal axial restoring force, so that contact elements of the contact parts rest spring-loaded at contact points of the printed circuit boards.
  • the device comprises a carrier plate with openings in which conductive sleeves are arranged.
  • coaxial connectors are inserted, each connected to a coaxial cable.
  • the coaxial connectors are fixed in the sleeve by snap-in connections.
  • the US 2005/0026512 A1 discloses spring contact pins which are formed as one-piece punching and bending components.
  • the present invention seeks to provide an improved connection element for electrically connecting two components in the form of boards.
  • the connecting element should, despite tolerances balancing properties by cost-effective production, a simple and thus error-prone construction and / or a simple installation distinguished.
  • the invention is based on the idea to realize the electrical connection between two components by means of a simple structure, preferably one-piece conductor and to realize a balance of positional tolerances of the two components to be connected by a deformation of this conductor due to its structural configuration.
  • a conductor which comprises a tubular jacket which has at least one opening for reducing the axial rigidity of the jacket.
  • the axial stiffness of the shell is so small that the forces occurring during the assembly of the two components cause a deformation of the shell in the axial direction required in particular due to positional tolerances of these two components.
  • a simple, inexpensive and effective way to reduce the axial stiffness of the tubular shell is to integrate into this (at least) a spiral opening.
  • a “helical course” is understood according to the invention to mean a course of the opening (with respect to the start and end point of the opening), which extends both in the axial and in the circumferential direction of the jacket.
  • a particularly preferred embodiment of such a connecting element according to the invention can provide that at least two such spirally extending openings are provided, which extend from one another starting from the two ends of the jacket. It can preferably be provided that each of these at least two spirally extending openings extends only over a maximum of half the axial length of the shell and they do not penetrate.
  • a plurality of preferably parallel and / or spirally extending openings can be provided.
  • a first group of spirally extending openings and a second group of spirally extending openings may be provided, wherein the openings of the two groups extend from one another starting from the two ends of the jacket.
  • the jacket is formed on (at least) one end with spring tongues extending obliquely with respect to the longitudinal axis of the jacket (relative to the connecting line between the starting and end points of the respective spring tongue).
  • spring tabs By means of these spring tabs, a compensation of tolerances with regard to the parallelism of the two surfaces of the components to be joined together can be effected in an advantageous manner. Also, such spring tabs allow at least within limits a certain positional balance with respect to the two components in the axial and radial directions (relative to the jacket of the conductor).
  • the jacket has at at least one end a bearing surface that is larger than the cross-sectional area of the jacket wall. Such an enlarged bearing surface simplifies the production of a reliable connection with the component (s).
  • An inexpensive way to design such an enlarged bearing surface may provide that form as (preferably 90 °) beveled end of the shell.
  • this conductor is in an electrically conductive contact with the second conductor and at least with respect to a portion of the first conductor.
  • This contact between the first and the second conductor can be provided, in particular, in that section of the first conductor in which the openings are made in its jacket.
  • the second conductor thus supports the first conductor in the transmission of electrical energy or signals and in particular high-frequency signals, wherein the inventive deformation of the first conductor with the aim of a position tolerance compensation of the two components is ensured by the at least partially axial mobility.
  • the second conductor has a closed tubular jacket in order to allow a good transmission of particular high-frequency signals.
  • the conductors are provided as outer conductor of a coaxial connecting element, thus surrounding a further conductor (inner conductor).
  • This inner conductor may preferably be formed in a known form as a spring contact pin, thus comprising a sleeve, a partially guided inside the sleeve piston and a spring element which is supported between the piston and the sleeve.
  • Such spring contact pins are characterized by a good transmission behavior for in particular high-frequency signals and also by an insensitivity to positional tolerances of the components to be joined together. Tolerances with respect to the distance between the two components to each other are compensated for by the possibility of displacement of the piston in the sleeve.
  • the spring element ensures a sufficient contact pressure of the piston to the adjacent component.
  • an insulating element is arranged between the outer conductor and the inner conductor. This can - in order to obtain a good manageable unit - preferably be firmly connected to the inner conductor and at least a portion of the outer conductor. In this case, it is also possible to connect the insulating element completely to the outer conductor, provided that it has a relatively low modulus of elasticity and thus does not or only insignificantly obstructs the axial deformation of the outer conductor provided according to the invention.
  • the connecting element shown comprises an inner conductor 1, an outer conductor 2 and a between the inner conductor 1 and the outer conductor 2 arranged insulating element 3.
  • the inner conductor 1 is in the form of a conventional spring contact pin, ie this includes a sleeve 4 and a partially guided within the sleeve movable piston with a piston rod 5 and a head 6 with a spherical contact surface.
  • a (not shown) coil spring is arranged, which is supported between the piston and the bottom of the sleeve 4.
  • the outer conductor 2 comprises a first conductor 7 with a tubular jacket, in which a plurality of spirally extending openings 8 is introduced.
  • These spiral-shaped openings 8 are subdivided into two groups, one of them starting from that in the Fig. 1 End shown above extends to just before the (axial) center of the shell.
  • the second group starts from the one in the Fig. 1 end shown below and also extends to just before the (axial) center of the shell.
  • the spiral openings 8 have a diagonal part and axially extending end portions. All sections of the spiral openings 8 of a group run parallel to each other.
  • the outer conductor 2 comprises in addition to the first conductor 7, a second conductor 10, which is also tubular, has the same length as the insulating element 3 and fixedly connected to this (eg glued).
  • the jacket of the second conductor 10 is closed and thus has no openings.
  • a fixed connection between the first conductor 7 and the second conductor 10 is in the section between the in the Fig. 1 End shown below and the beginning of the openings 8 in the jacket of the first conductor 7 is provided.
  • all components of the connecting element are firmly connected to each other, yet a relative movement of the in the Fig. 1 Part of the first conductor 7 shown above relative to the second conductor 10 is possible.
  • the connecting element with the folded lower end is firmly connected to a first board 11 (see. Fig. 2 ).
  • the second board 12 is mounted, which thereby presses with a defined contact force against the upper end of the connecting element (see. Fig. 3 ).
  • This contact pressure can vary as a result of positional tolerances of the two boards 11, 12.
  • the pressing of the second board 12 against the connecting element on the one hand causes a displacement of the piston of the inner conductor 1 against the force of the coil spring.
  • the spring preload thus produced ensures reliable contact of the head 6 of the inner conductor 1 with the corresponding contact point on the circuit board 12.
  • the pressing of the upper board 12 ensures at least a small deformation of the elastically deflectable spring tabs 9. This is already the case because the total length of the first conductor 7 of the outer conductor 2 is dimensioned so that this slightly larger than the maximum, of the tolerances approved Distance between the two boards 11, 12 is.
  • the spring tabs 9 allow a tolerance compensation with respect to the distance between the two boards from each other, their task is in particular in a compensation of tolerances with respect to the parallelism of the contact surfaces of the boards to be joined together 11, 12th
  • the inventive design of the shell of the first conductor 7 is responsible. Due to the spirally extending openings 8 in the shell, its axial rigidity is so low that it is deformed as much as necessary between the two sinkers 11, 12.
  • the specific arrangement of the spiral-shaped openings in two groups extending toward one another has the advantage that the axial deformation of the first conductor 7 merely leads to a rotation of the central region of the jacket separating the two groups of openings 8 (cf. Fig. 3 ). It can thereby be achieved that the connection points of the first conductor 7 with the two sinkers 11, 12 remain substantially free from torsional forces.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Koaxial-Verbindungselement, welches einen Innenleiter, einen Außenleiter sowie ein zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter angeordnetes Isolationselement umfasst, zum elektrisch leitenden Verbinden von zwei Bauteilen, nämlich Platinen, mit dem Hochfrequenz-Signale zwischen den zwei Platinen möglichst verlustfrei übertragen werden können.
  • Bei derartigen Verbindungselementen ist erforderlich, dass diese eine möglichst verlustfreie Übertragung der Hochfrequenz-Signale auch in einem definierten Toleranzbereich bezüglich der Parallelität sowie des Abstands der beiden Platinen zueinander sicherstellen. Weitere Anforderungen an solche Verbindungselemente liegen in einer kostengünstigen Herstellung sowie einer einfachen Montage. Zudem sollen die axialen und radialen Abmessungen des Verbindungselements möglichst klein gehalten werden.
  • Zum Einsatz kommen derzeit hauptsächlich zwei Ausführungsformen derartiger Verbindungselemente.
  • Zum einen wird eine Verbindung zwischen zwei Platinen mittels zwei, mit den Platinen fest verbundenen Koaxialsteckverbindern sowie einem die beiden Koaxialsteckverbinder verbindenden Adapter, dem sogenannten "Bullet", hergestellt Dieser Adapter ermöglicht einen axialen und radialen Toleranzausgleich, sowie den Ausgleich von Parallelitätstoleranzen. Typische hierfür eingesetzte Koaxialsteckverbinder sind SMP, Mini-SMP oder FMC.
  • Alternativ werden elektrische Verbindungen zwischen zwei Platinen auch über Federkontaktstifte, sogenannte "Pogopins", in Einzelleiter- und/oder Mehrfachleiteraufbau realisiert. Derartige Federkontaktstifte umfassen eine Hülse und einen teilweise innerhalb der Hülse geführten Kopf sowie eine Schraubenfeder, die sich zwischen dem Kopf und der Hülse abstützt. Die für die Schraubenfeder geforderten Eigenschaften bezüglich Federkraft und Blocklänge erfordern relativ große Federlängen, die sich entsprechend nachteilig auf die axiale Bauhöhe der Federkontaktstifte auswirken. Die Verwendung von Federkontaktstiften im Einzelleiteraufbau weist zudem den Nachteil auf, dass diese in einem bestimmten Muster als Signal- und Groundpins angeordnet sein müssen, um eine befriedigende elektrische Leistung zu erzielen. Mehrfachleiter sind dagegen aufgrund ihres komplizierten Aufbaus fehleranfällig und teuer.
  • Aus der US 2007/269999 A1 sind Kontaktvorrichtungen 10 mit einer Mehrzahl von in Längsrichtung elastischen Kontaktelementen bekannt, die beispielsweise in einer Vorrichtung zum Testen von Leiterplatten eingesetzt werden. Es sind rohrförmige Kontaktelemente offenbart, die spiralförmige Schlitze aufweisen, die endseitig (ein- oder beidseitig) auslaufen und dadurch mehrere elastische Finger ausbilden, die eine Kontakterhebung, insbesondere eine Kontaktkugel, umgreifen.
  • Aus der US 7,491,069 B1 sind Kon taktelemente für eine Kontaktvorrichtung b e-kannt, wie sie in der US 2007/269999 A1 beschrieben sind. Die Kontaktelemente bestehen aus einer zylindrischen Hülse, in die mittig spiralförmige Schlitze eingebracht sind. Eine längsaxiale Deformation der Kontaktelemente führt zu einer Rotation zumindest eines der Enden der Kontaktelemente. Dadurch wird eine Relativbewegung zwischen den Kontaktelementen und den von diesen kontaktierten Kontaktstellen einer Leiterplatte erzielt. Die Relativbewegung führt zu einer Säuberung der Kontaktstellen.
  • aus der US 5,174,763 A ist eine Kontaktvorrichtung mit einer Mehrzahl von Kontaktelementen zum Kontaktieren von zwei Leiterplatten bekannt. Die Kontaktelemente weisen jeweils zwei Kontaktspitzen auf, die ineinander verschiebbar sind, wobei ein Kolben der einen Kontaktspitze in einer Öffnung der anderen Kontaktspitze gleitet. Eine zwischen den Kontaktspitzen angeordnete Spiralfeder wird bei einem Zusammendrücken der Kontaktspitzen komprimiert und bewirkt somit den Anpressdruck der Kontaktspitzen an den Kontaktstellen der Leiterplatten.
  • Aus der US 5,192,213 A sind Kontaktelemente zur Kontaktierung von zwei Leiterplatten bekannt. Ein mit mehreren längsaxialen Schlitzen versehenes und somit Federlaschen ausbildendes erstes Kontaktteil ist innerhalb eines zweiten Kontaktteils angeordnet. Bei einem Zusammendrücken der zwei Kontaktteile gleiten die freien Enden der Federlaschen auf einem nach innen gezogenen Abschnitt b, wobei die Federlaschen radial nach innen deformiert werden. Die radiale gerichtete Rückstellkraft der Federlaschen wird in eine längsaxiale Rückstellkraft umgelenkt, so dass Kontaktelemente der Kontaktteile federbelastet an Kontaktstellen der Leiterplatten anliegen.
  • Aus der US 2011/021041 A1 ist eine Vorrichtung zum Testen von Leiterplatten bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Trägerplatte mit Öffnungen, in denen leitfähige Hülsen angeordnet sind. In die Hülsen werden Koaxialsteckverbinder eingesteckt, die jeweils mit einem Koaxialkabel verbunden sind. Die Koaxialsteckverbinder werden in der Hülse durch Rastverbindungen fixiert.
  • Die US 2005/0026512 A1 offenbart Federkontaktstifte, die als einteilige Stanzbiegebauteile ausgebildet sind.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verbindungselement zum elektrischen Verbinden von zwei Bauteilen in Form von Platinen anzugeben. Insbesondere sollte sich das Verbindungselement trotz Toleranzen ausgleichender Eigenschaften durch eine kostengünstige Herstellung, einen einfachen und somit fehlerunanfälligen Aufbau und/oder eine einfache Montage auszeichnen.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verbindungselements sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
  • Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Außenleiter einen ersten Leiter mit einem rohrförmigen Mantel mit zwei Enden, die für einen Kontakt mit den zwei Platinen vorgesehen sind, umfasst, der mindestens eine Öffnung zur Reduzierung der axialen Steifigkeit für einen Toleranzausgleich hinsichtlich des Abstands der beiden Platinen aufweist, wobei der Außenleiter neben dem ersten Leiter einen ebenfalls rohrförmig ausgebildeten zweiten Leiter umfasst, wobei der der erste Leiter mit dem zweiten Leiter in einem elektrisch leitenden und axial beweglichen Kontakt steht.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die elektrische Verbindung zwischen zwei Bauteilen mittels eines möglichst einfach aufgebauten, vorzugsweise einteiligen Leiters zu realisieren und einen Ausgleich von Lagetoleranzen der beiden zu verbindenden Bauteile durch eine Deformation dieses Leiters aufgrund seiner strukturellen Ausgestaltung zu realisieren.
  • Hierfür wird erfindungsgemäß ein Leiter verwendet, der einen rohrförmigen Mantel umfasst, der mindestens eine Öffnung zur Reduzierung der axialen Steifigkeit des Mantels aufweist. Dabei ist die axiale Steifigkeit des Mantels so gering, dass die bei der Montage der zwei Bauteile auftretenden Kräfte eine insbesondere infolge von Lagetoleranzen dieser beiden Bauteile erforderliche Deformation des Mantels in axialer Richtung bewirken.
  • Eine einfache, kostengünstige und wirkungsvolle Möglichkeit, die axiale Steifigkeit des rohrförmigen Mantels zu reduzieren liegt darin, in diesen (zumindest) eine spiralförmig verlaufende Öffnung zu integrieren.
  • Unter einem "spiralförmigen Verlauf" wird erfindungsgemäß ein Verlauf der Öffnung (bezogen auf den Anfangs- und Endpunkt der Öffnung) verstanden, der sich sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung des Mantels erstreckt.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung eines solchen erfindungsgemäßen Verbindungselements kann vorsehen, dass zumindest zwei solcher spiralförmig verlaufenden Öffnungen vorgesehen sind, die ausgehend von den beiden Enden des Mantels aufeinander zu verlaufen. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass jede dieser zumindest zwei spiralförmig verlaufenden Öffnungen sich lediglich über maximal die halbe axiale Länge des Mantels erstreckt und diese sich nicht durchdringen.
  • Besonders bevorzugt kann eine Vielzahl von vorzugsweise parallel und/oder spiralförmig verlaufenden Öffnungen vorgesehen sein. Dabei können insbesondere eine erste Gruppe spiralförmig verlaufender Öffnungen und eine zweite Gruppe spiralförmig verlaufender Öffnungen vorgesehen sein, wobei die Öffnungen der beiden Gruppen ausgehend von den beiden Enden des Mantels aufeinander zu verlaufen. Eine solche Ausgestaltung weist den wesentlichen Vorteil auf, dass eine axiale Deformation des Leiters, die bei einer spiralförmig verlaufenden Öffnung zu einer Relativrotation der von der spiralförmigen Öffnung getrennten Abschnitte des Mantels führen will, auf einen Bereich des Mantels reduziert werden kann, der zwischen den beiden (Gruppen) aufeinander zu verlaufenden spiralförmigen Öffnungen angeordnet ist. Dadurch kann somit sichergestellt werden, dass die beiden Enden des Mantels, die für einen Kontakt mit den beiden Bauteilen vorgesehen sind, weitgehend frei von durch die axiale Deformation bedingten Torsionsbelastungen bleiben.
  • In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements ist vorgesehen, dass der Mantel an (zumindest) einem Ende mit schräg bezüglich der Längsachse des Mantels verlaufenden Federlaschen (bezogen auf die Verbindungslinie zwischen Anfangs- und Endpunkt der jeweiligen Federlasche) ausgebildet ist. Über diese Federlaschen kann in vorteilhafter Weise ein Ausgleich von Toleranzen bezüglich der Parallelität der zwei miteinander zu verbindenden Flächen der Bauteile erfolgen. Auch ermöglichen solche Federlaschen zumindest in Grenzen einen gewissen Lageausgleich bezüglich der beiden Bauteile in axialer und radialer Richtung (bezogen auf den Mantel des Leiters).
  • In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform weist der Mantel an zumindest einem Ende eine Auflagefläche auf, die größer als die Querschnittsfläche der Mantelwand ist. Eine solche vergrößerte Auflagefläche vereinfacht die Herstellung einer betriebssicheren Verbindung mit dem oder den Bauteilen.
  • Eine kostengünstige Möglichkeit zur Ausgestaltung einer solchen vergrößerten Auflagefläche kann vorsehen, diese als (vorzugsweise um 90°) abgekantetes Ende des Mantels auszubilden.
  • Um ein besonders gutes Übertragungsverhalten von insbesondere Hochfrequenz-Signalen über den durch eine oder eine Vielzahl von Öffnungen gekennzeichneten Leiter sicherzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dieser Leiter mit dem zweiten Leiter in einem elektrisch leitenden und zumindest bezüglich eines Abschnitts des ersten Leiters beweglichen Kontakt steht. Dieser Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter kann insbesondere in demjenigen Abschnitt des ersten Leiters vorgesehen sein, in dem die Öffnungen in dessen Mantel eingebracht sind. Der zweite Leiter unterstützt somit den ersten Leiter bei der Übertragung von elektrischer Energie bzw. Signalen und insbesondere Hochfrequenz-Signalen, wobei durch die zumindest teilweise axiale Beweglichkeit weiterhin die erfindungsgemäße Deformation des ersten Leiters mit dem Ziel eines Lagetoleranzausgleichs der beiden Bauteile gewährleistet ist.
  • Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass der zweite Leiter einen geschlossenen rohrförmigen Mantel aufweist, um eine gute Übertragung von insbesondere Hochfrequenz-Signalen zu ermöglichen.
  • Weiterhin ist vorgesehen, dass die Leiter als Außenleiter eines Koaxial-Verbindungselements vorgesehen sind, die somit einen weiteren Leiter (Innenleiter) umgeben. Dieser Innenleiter kann vorzugsweise in bekannter Form als Federkontaktstift ausgebildet sein, somit eine Hülse, einen teilweise innerhalb der Hülse geführten Kolben sowie ein Federelement, das sich zwischen dem Kolben und der Hülse abstützt, umfassen. Derartige Federkontaktstifte zeichnen sich durch ein gutes Übertragungsverhalten für insbesondere Hochfrequenz-Signale und ebenfalls durch eine Unempfindlichkeit gegenüber Lagetoleranzen der miteinander zu verbindenden Bauteile aus. Toleranzen bezüglich des Abstandes der beiden Bauteile zueinander werden nämlich durch die Möglichkeit einer Verschiebung des Kolbens in der Hülse ausgeglichen. Das Federelement sorgt dabei für eine hinreichende Anpresskraft des Kolbens an das angrenzende Bauteil.
  • Ferner ist zwischen dem Außenleiter und dem Innenleiter ein Isolierelement angeordnet. Dieses kann - um eine gut handhabbare Einheit zu erhalten - vorzugsweise mit dem Innenleiter und zumindest einem Abschnitt des Außenleiters fest verbunden sein. Dabei besteht auch die Möglichkeit, das Isolierelement vollständig mit dem Außenleiter fest zu verbinden, sofern dieses einen relativ geringen Elastizitätsmodul aufweist und somit die erfindungsgemäß vorgesehene axiale Deformation des Außenleiters nicht oder nur unwesentlich behindert.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
    • Fig. 1:
    ein erfindungsgemäßes Verbindungselement in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht; und
    Fig. 2 und 3:
    das Verbindungselement gemäß Fig. 1 in Kombination mit zwei elektrisch miteinander zu verbindenden Platinen.
  • Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Verbindungselement umfasst einen Innenleiter 1, einen Außenleiter 2 sowie ein zwischen dem Innenleiter 1 und dem Außenleiter 2 angeordnetes Isolationselement 3. Der Innenleiter 1 ist in Form eines herkömmlichen Federkontaktstifts ausgebildet, d.h. dieser umfasst eine Hülse 4 sowie einen teilweise innerhalb der Hülse beweglich geführten Kolben mit einer Kolbenstange 5 sowie einem Kopf 6 mit sphärischer Kontaktfläche. Innerhalb der Hülse 4 ist eine (nicht dargestellte) Schraubenfeder angeordnet, die sich zwischen dem Kolben und dem Boden der Hülse 4 abstützt.
  • Der Außenleiter 2 umfasst einen ersten Leiter 7 mit einem rohrförmigen Mantel, in den eine Vielzahl von spiralförmig verlaufenden Öffnungen 8 eingebracht ist. Diese spiralförmigen Öffnungen 8 sind in zwei Gruppen unterteilt, von denen sich eine ausgehend von dem in der Fig. 1 oben dargestellten Ende bis kurz vor die (axiale) Mitte des Mantels erstreckt. Die zweite Gruppe startet ausgehend von dem in der Fig. 1 unten dargestellten Ende und erstreckt sich ebenfalls bis kurz vor die (axiale) Mitte des Mantels. Die spiralförmigen Öffnungen 8 weisen einen diagonal verlaufenden Teil sowie axial verlaufende Endabschnitte auf. Sämtliche Abschnitte der spiralförmigen Öffnungen 8 einer Gruppe verlaufen parallel zueinander.
  • Das in der Fig. 1 unten dargestellte Ende des Mantels ist um 90° abgekantet, so dass eine Auflagefläche ausgebildet wird, die größer als die Querschnittsfläche der Mantelwand ist. Das in der Fig. 1 oben dargestellte Ende des Mantels wird von einer Vielzahl von Federlaschen 9 begrenzt, die radial nach außen zeigend, (um 90°) gekrümmt verlaufend ausgebildet sind. Die freien Endabschnitte der Federlaschen 9 bilden eine Auflageebene aus.
  • Der Außenleiter 2 umfasst neben dem ersten Leiter 7 einen zweiten Leiter 10, der ebenfalls rohrförmig ausgebildet ist, die gleiche Länge wie das Isolationselement 3 aufweist und mit diesem fest verbunden (z.B. verklebt) ist. Der Mantel des zweiten Leiters 10 ist geschlossen und weist somit keine Öffnungen auf. Eine feste Verbindung zwischen dem ersten Leiter 7 sowie dem zweiten Leiter 10 ist in dem Abschnitt zwischen dem in der Fig. 1 unten dargestellten Ende und dem Beginn der Öffnungen 8 in dem Mantel des ersten Leiters 7 vorgesehen. Dadurch sind alle Bauteile des Verbindungselements fest miteinander verbunden, wobei dennoch eine Relativbewegung des in der Fig. 1 oben dargestellten Teils des ersten Leiters 7 relativ zu dem zweiten Leiter 10 möglich ist.
  • Um zwei Platinen zur Übertragung von Hochfrequenz-Signalen mittels des erfindungsgemäßen Verbindungselements zu verbinden, wird zunächst das Verbindungselement mit dem abgekanteten unteren Ende fest mit einer ersten Platine 11 verbunden (vgl. Fig. 2). Daraufhin wird die zweite Platine 12 montiert, die dadurch mit einer definierten Anpresskraft gegen das obere Ende des Verbindungselements drückt (vgl. Fig. 3). Diese Anpresskraft kann infolge von Lagetoleranzen der beiden Platinen 11, 12 variieren. Das Andrücken der zweiten Platine 12 gegen das Verbindungselement bewirkt zum einen ein Verschieben des Kolbens des Innenleiters 1 gegen die Kraft der Schraubenfeder. Die so erzeugte Federvorspannung sorgt für einen sicheren Kontakt des Kopfs 6 des Innenleiters 1 mit der entsprechenden Kontaktstelle auf der Platine 12.
  • Weiterhin sorgt das Andrücken der oberen Platine 12 für eine zumindest geringe Deformation der elastisch auslenkbaren Federlaschen 9. Dies ergibt sich bereits dadurch, da die Gesamtlänge des ersten Leiters 7 des Außenleiters 2 so bemessen ist, dass diese geringfügig größer als der maximale, von den Toleranzen zugelassene Abstand zwischen den beiden Platinen 11, 12 ist. Obwohl die Federlaschen 9 auch einen Toleranzausgleich hinsichtlich des Abstands der beiden Platinen voneinander zulassen, liegt deren Aufgabe insbesondere in einem Ausgleich von Toleranzen hinsichtlich der Parallelität der Kontaktflächen der miteinander zu verbindenden Platinen 11, 12.
  • Für einen Toleranzausgleich hinsichtlich des Abstands der beiden Platinen 11, 12 voneinander ist insbesondere die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Mantels des ersten Leiters 7 verantwortlich. Durch die spiralförmig verlaufenden Öffnungen 8 in dem Mantel ist dessen axiale Steifigkeit so gering, dass dieser zwischen den beiden Platinen 11, 12 so weit wie erforderlich deformiert wird. Dabei weist die konkrete Anordnung der spiralförmigen Öffnungen in zwei aufeinander zu verlaufenden Gruppen den Vorteil auf, dass die axiale Deformation des ersten Leiters 7 lediglich zu einer Rotation des die beiden Gruppen der Öffnungen 8 voneinander trennenden Mittelbereichs des Mantels führt (vgl. Fig. 3). Dadurch kann erreicht werden, dass die Verbindungsstellen des ersten Leiter 7 mit den beiden Platinen 11, 12 im Wesentlichen frei von Torsionskräften bleiben.

Claims (9)

  1. Koaxial-Verbindungselement, welches einen Innenleiter (1), einen Außenleiter (2) sowie ein zwischen dem Innenleiter (1) und dem Außenleiter (2) angeordnetes Isolationselement (3) umfasst, zum elektrisch leitenden Verbinden von zwei Bauteilen in Form von Platinen, zum Übertragen von Hochfrequenz-Signalen zwischen den zwei Platinen, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenleiter (2) einen ersten Leiter (7) mit einem rohrförmigen Mantel mit zwei Enden, die für einen Kontakt mit den beiden Platinen vorgesehen sind, umfasst, der mindestens eine Öffnung (8) zur Reduzierung der axialen Steifigkeit für einen Toleranzausgleich hinsichtlich des Abstands der beiden Platinen aufweist, wobei der Außenleiter (2) neben dem ersten Leiter (7) einen zweiten Leiter (10), der ebenfalls rohrförmig ausgebildet ist, umfasst, wobei der erste Leiter (7) mit dem zweiten Leiter (10) in einem elektrisch leitenden und bezüglich eines Abschnitts des ersten Leiters axial beweglichen Kontakt steht, wobei der zweite Leiter (10) mit dem ersten Leiter (7) in einem Abschnitt fest verbunden ist.
  2. Koaxial-Verbindungselement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (8) spiralförmig verläuft.
  3. Koaxial-Verbindungselement gemäß 2, gekennzeichnet durch mindestens zwei spiralförmig verlaufende Öffnungen (8), die ausgehend von den beiden Enden des Mantels aufeinander zu verlaufen.
  4. Koaxial-Verbindungselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel an zumindest einem Ende mit schräg bezüglich der Längsachse des Mantels verlaufenden Federlaschen (9) ausgebildet ist.
  5. Koaxial-Verbindungselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel an zumindest einem Ende eine Auflagefläche ausbildet, die größer als die Querschnittsfläche der Mantelwand ist.
  6. Koaxial-Verbindungselement gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche als abgekantetes Ende des Mantels ausgebildet ist.
  7. Koaxial-Verbindungselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Leiter (10) einen geschlossenen rohrförmigen Mantel aufweist.
  8. Koaxial-Verbindungselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter (1) als Federkontaktstift ausgebildet ist.
  9. Koaxial-Verbindungselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (3) mit dem Innenleiter (1) und einem Abschnitt des Außenleiters (2) fest verbunden ist.
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