JP2018514066A - 低磨耗接触のプラグシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つのコンタクト要素（３０）を備えたプラグ部（１０）と、差込方向（Ｓ）に対して略平行に延びるコンタクトキャリア面（４２）上に少なくとも１つの接点（４４）を備えた相手側プラグ部（２０）とを備えたプラグシステム（１００）であって、前記プラグ部（１０）は、前記相手側プラグ部（２０）に対し、差込方向（Ｓ）に差し込まれることができ、エンド位置（ＩＩ）において、前記少なくとも１つのコンタクト要素（３０）は前記接点（４４）と電気的に接触し、前記相手側プラグ部は、前記差込方向に対して交差する押圧方向（Ｈ）に、前記コンタクトキャリア面（４２）に対向して少なくとも部分的に配置された被押圧面（５２）を有し、前記コンタクトキャリア面（４２）は、前記被押圧面（５２）に相対して前記差込方向（Ｓ）に可動となるように前記相手側プラグ部（２０）上に保持される。

Description

本発明は、少なくとも1つのコンタクト要素を備えたプラグ部と、差込方向に対して略平行に延びるコンタクトキャリア面上に少なくとも1つの接点を備えた相手側プラグ部を備えたプラグシステムに関する。プラグ部は、相手側プラグ部に対し、コンタクト要素がそれにより相手側プラグ部の接点と電気的に接触するように、差込方向に差し込まれ得る。

そのようなプラグシステムは、小スペースにおける多数の信号の伝送に特に適している。この場合、プラグ部は複数のコンタクト要素を有し、相手側プラグ部はコンタクトキャリア面上に複数の接点（またはコンタクトパッド）を有し、それらはそれぞれ、プラグ部と相手側プラグ部が繋ぎ合わされたときに、対応するコンタクト要素と電気的に接触する。

従来、小スペース内での多数の信号の伝送または電流パスのために、回路基板またはプリント回路基板（ＰＣＢ）が用いられており、その表面は少なくとも部分的に、接点を担持するためのコンタクトキャリア面として構成される。接点は、金めっきを施した露出した接触面の形態であってもよく、コンタクトキャリア面に施される銅で形成されてもよく、または電気めっきされてもよい。

このようなプリント回路基板から別の導体（ケーブル、プラグコネクタ、別のプリント回路基板）に信号を伝送する場合、導電性接続を確立するいくつかの可能な方式がある。一つには、接触相手をプリント回路基板に直接半田付けしてもよい。これは、可能な限り損失が少ない非常に確実な信号伝送方法である。この接続の大きなデメリットは、二度と接続解除できないことである。さらなるデメリットは、据え付け時間が長いことと熱ストレスである。

従来技術では、プリント回路基板と他の信号導体との間に接続解除可能な接続をなすことが知られている。多くの場合、それらは差込操作中に、プラグ部の金属コンタクト要素が、プリント回路基板のコンタクトキャリア面に直接沿って摺動して、さらに奥のエンド位置まで押し込まれる（完全に差し込まれた状態）ように設計される。それにより「プラグ部」は、相補的な設計の「相手側プラグ部」と繋ぎ合わされるかまたは結合されるように構成され、例えばプラグ脱着可能なプリント回路基板、ソケット部、プラグ部等の任意のタイプのプラグコネクタであると理解され、結合されたエンド位置で、電気信号または電流がプラグ部のコンタクト要素から、相手側プラグ部の接点に伝送され得る。そのため、結合されたエンド位置では、プラグ部と相手側プラグ部が再び互いから結合解除され得るように、接続解除可能であることが好ましい。

例えば、従来型プラグシステムは、簡略化した形式で図６（ａ）から６（ｄ）に示されている。参照符号１０´は、いくつかのコンタクト要素３０´を担持するプラグ部を示す。参照符号２０´は、コンタクトパッドの形態のいくつかの接点４４´をコンタクトキャリア面に有するプリント回路基板の形態の相手側プラグ部を示す。前記部分を結合するために、プラグ部１０´は、コンタクトキャリア面に対して平行な差込方向Ｓへ相手側プラグ部２０´に向けて動かされ（図６（ａ））、コンタクトスプリングの形態のコンタクト要素３０´がコンタクトキャリア面に載るまで動かされる（図６（ｂ））。

さらなる差込動作中に、コンタクト要素３０´は、コンタクトキャリア面によって圧縮され、コンタクトキャリア面に沿って擦れるように、コンタクト要素３０´が最終的に接点４４´の対向側へ移動してこれらと電気的に接触するまで（図４（ｄ））動かされる。コンタクト要素３０´は、図６（ｃ）から６（ｄ）まで擦れて動く間に、必然的に最大の接触垂直力で途切れずにコンタクトキャリア面に押し当たる。この、摩擦を蒙る長距離の移動は、甚大な磨耗を意味する。

コンタクト要素３０´は、コンタクトキャリア面の全長にわたって高押圧力で擦られると、望ましくない磨耗を生じさせる。それゆえ、差込操作をする度に一定比率部分の接点コーティングが磨耗する。その結果、接触抵抗が着実に増加し、同時に導電性チップ等による接点領域の汚染が増加する。これにより、プリント回路基板の接点間の絶縁抵抗が極端に減少し、短絡にまで至る可能性がある。

既知のプラグシステムのさらなるデメリットは、上述の接触垂直力のために、信号の数が増えるにつれて全体的な差込力も増加する。しかしこれは、接触垂直力が、全差込操作にわたり、コンタクト要素とプリント回路基板上の点の間の対応する摩擦力を形成するので、差込方向にかからなければならない差込力を増加させるからである。

上述した問題を考慮して、本発明の目的は、小スペース内に多数のチャネルを可能にするプラグシステムを開発することであった。それにより、接触相手の磨耗挙動が最適化され、差込操作を助長するための差込力は可能な限り低くなる。しかしながら、同時に、接触力は、高周波信号と供給電流両方の確実な伝送を保証するために十分に高くなければならない。

本発明により、この課題は、請求項１に記載のプラグシステムによって解決される。本発明のさらなるメリットは、従属請求項に記載されている。本発明に係るプラグシステムにおいて、相手側プラグ部は、差込方向に対して交差する方向に、特に直交する方向に押圧されるコンタクトキャリア面の対向側に配置された被押圧面を有する。コンタクトキャリア面は、相手側プラグ部に不動に保持された被押圧面に相対して差込方向に変位され得るように、相手側プラグ部上に可動に保持される。

結果として、コンタクトキャリア面と被押圧面の間に中間スペースが存在し、その中に、プラグ部のコンタクト要素がエンド位置において受け入れられ得る。こうして、エンド位置において、コンタクト要素は、被押圧面によってコンタクトキャリア面の接点に押し付けられる。

言い換えると、コンタクトキャリア面は、プラグ部が差し込まれると、コンタクト要素と共に、コンタクトキャリア面が差込方向にエンド位置へと変位可能となるように、相手側プラグ部上に可動に保持される。コンタクト要素が差込方向に対して交差する方向に押圧されて接点に押し付けられるのはこのエンド位置においてのみである。このエンド位置において、コンタクト要素は、被押圧面とコンタクトキャリア面の間の中間スペースに受け入れられ、その結果コンタクトキャリア面に押し付けられ、それによりコンタクト要素と接点の間の確実な電気的接触が確立される。

本発明によれば、コンタクトキャリア面は、差込方向に変位可能となるように相手側プラグ部上に保持される。これは、従来型プラグシステムとは違って、コンタクト要素がコンタクトキャリア面に対する圧力を受けて動かされることなく、それによりコンタクトキャリア面の上または接点の上で擦れることがないというメリットを有する。代わりに、コンタクト要素は、先ず既に接点の対向側の正しい位置に（好ましくは接点に接触せずに）差込方向で移動され、その後でのみコンタクトキャリア面がプラグ部と共に動かされる。その結果、コンタクト要素は、コンタクトキャリア面と被押圧面の間の中間スペースで締め付けられる。

本発明は、従来型プラグシステムにおいて、接触相手間の磨耗を伴う相対運動が上記の問題につながるため、可能な限り回避すべきであるという知見に基づいている。したがって、本発明によれば、コンタクト要素は、その接触相手と共にではあるが、垂直方向（押圧方向）には実質的に圧縮力を受けずに、差込方向の軸方向エンド位置まで動かされ、そこで初めて、被押圧面とコンタクトキャリア面との間で締め付けられることによって接点に対して押圧方向に押圧される。したがって、磨耗を伴う相対運動は、被押圧面とコンタクト要素の間でのみ発生し、コンタクトキャリア面とコンタクト要素の間では発生しない。

コンタクト要素は、既に実質的に接点の対向側に正しく位置決めされた後にのみ、被押圧面との物理的接触が発生することを保証するために、コンタクトキャリア面がプラグ部の方向に被押圧面より多く突出していると好都合であり得る。この場合、差込操作の工程中に、コンタクト要素は先ず接点に対して正しく位置決めされ、さらに深く差し込まれた後で初めて、コンタクト要素は、差込方向の背後で始まる被押圧面と接触させられる。

さらに、本発明によれば、信号伝送に必要となる接点とコンタクト要素の間の接触垂直力は、コンタクトスプリングの形態に設計されたコンタクト要素のスプリング予圧が、プラグ部の接触面と、相手側プラグ部のコンタクトキャリア面の間で作用することにより、生成されない。代わりに、本発明によれば、コンタクトスプリングの形態に設計されたコンタクト要素のスプリング予圧は、好ましくは相手側プラグ部の２つの面の間、すなわち、被押圧面とコンタクトキャリア面の間に作用する。これは、スプリング力が、電気的接触に関与しない構成要素、つまり被押圧面によって吸収され得るというメリットを有する。

コンタクト要素と接点の間の確実な接触力は、少なくとも１つのコンタクト要素が設計上可撓性であり、好ましくは弾性コンタクトスプリングの形態であるということで保証され得る。コンタクト要素がリーフスプリング要素の形態に設計されていれば、一貫した接触力を伴う特に多数のプラグサイクルが達成され得る。

上記で説明したように、エンド位置において、リーフスプリング要素は、コンタクトキャリア面と被押圧面の間の中間スペースに受け入れられ、その結果、接点に対して押し付けられる。よって、良好な接触を達成するために、押圧方向におけるリーフスプリング要素の寸法が、緩んだ状態において、コンタクトキャリア面とこれに対向する被押圧面の間の距離よりも大きく、好ましくは１．１倍よりも大きく、特に１．２倍以上であれば好都合である。こうして、差込操作に、不釣合いな高い差込力を要することなく、良好な締め付け効果が達成される。

本発明の特に好ましい実施形態によれば、リーフスプリング要素は、接点に当接するための第１の接触領域を備え、差込方向に突出する実質的に自立した第１のリーフスプリング部を有する。さらに、リーフスプリング要素は、リーフスプリング要素に押圧方向への圧力をかけるために被押圧面に当接するための第２の接触領域を備え、第１のリーフスプリング部の先端から折り返された第２のリーフスプリング部を有してもよい。この場合、押圧方向におけるリーフスプリング部の寸法は、好ましくは、第１と第２の接触領域間で測定される。リーフスプリング要素が被押圧面とコンタクトキャリア面の間の中間スペースに受け入れられた場合、第２の接触領域は、第１の接触領域に反して被押圧面によって押し付けられ、その結果、リーフスプリング要素全体が押圧方向に弾性的に圧縮される。代替的にまたは付加的に、第２のリーフスプリング要素が、少なくとも部分的に差込方向に対して斜めに延びる正面を有して、その結果、差込中に、リーフスプリング部が被押圧面との圧力接触によって次第に圧縮され、接触力が次第に増大すれば好都合であろう。コンタクト要素のそのような設計は、エンド位置において、厳密に計測されて確実に作用する接触力を可能にする。

複数のコンタクト要素の場合、全てのコンタクト要素は、同じまたは実質的に同様な設計であってよい。それにより、結合に必要な差込力は、材料の厚さ、押圧方向における寸法およびリーフスプリング要素の形状の選択によって左右され得る。

本発明に係るプラグシステムは、好ましくは、複数の信号の伝送向けに構成され、この場合、プラグ部は、幅方向（Ｂ）に互いに隣接して配置された複数の（例えば５、１０、３０またはそれ以上）コンタクト要素を有してもよい。相手側プラグ部は、コンタクトキャリア面上に幅方向（Ｂ）に互いに隣接して配置された複数の接点を有してもよい。それらは、差し込まれるとそれぞれ対応するコンタクト要素と電気的に接触する。それにより、幅方向は、差込方向および押圧方向に対して交差する方向、特に直交している。好ましくは、コンタクトスプリングとして設計されたコンタクト要素は、プラグ部のスプリングキャリアから開始して、相手側プラグ部の方向に互いに並んで突出する。接点は、コンタクトキャリア面内に対応する間隔で互いに隣接したコンタクトパッドとして形成される。

特に、プラグシステムのコンパクトな設計は、相手側プラグ部が例えば２つの対向するコンタクトキャリア面を備えたプリント回路基板（ＰＣＢ）である回路基板要素を備えること、および／またはプラグ部が押圧方向（Ｈ）において互いに対向して配置された２つのコンタクト要素からなる少なくとも1つのコンタクト要素ペアを備え、その間に回路基板要素が導入され得ることで可能になる。言い換えると、プリント回路基板の上境界面と下境界面は両方とも少なくとも部分的に、コンタクト要素に接触するための接点を備えたコンタクトキャリア面として構成され、プリント回路基板の上境界面と下境界面は両方とも、幅方向Ｂに互いに隣接して配置された多数の接点を担持する。互いに対向して配置されたコンタクト要素ペアのコンタクト要素は、プリント回路基板の面に対して実質的に対称に配置されてもよく、それが構造と接触を単純化する。

低摩耗の接触を達成するために、コンタクト要素ペアのコンタクト要素間の距離Ａが、回路基板要素の厚さに実質的に対応すると好都合であることがわかった。この場合、差込操作の工程中に、回路基板要素は先ず、最初は接触圧力なしであるが実質的に遊びなく押圧方向に、コンタクト要素ペアのコンタクト要素間の中間スペース内へと、関連する接点のコンタクト要素がそれぞれ、プリント回路基板の２つの側部に対向するところまで導入される。そのとき初めて、回路基板要素がコンタクト要素ペアのコンタクト要素と共に、２つの被押圧面に対して、コンタクト要素が被押圧面によって押圧方向に、回路基板要素の方向に両側で押されるまで変位されることによって、接点に押圧方向の圧力が加わる。この対称な構造は、回路基板要素の２つの対向するコンタクトキャリア面への対称な接触圧力につながり、よって、特に均一且つ安定した接触につながる。

プラグシステムのさらに高い接触密度を達成するために、相手側プラグ部が、２つ、３つまたはそれ以上、特に、例えばプリント回路基板である回路基板要素を８つ有していれば有利である。それらは、それぞれ差込方向（Ｓ）に延ばされている。好ましくは、いずれの場合にも、回路基板の両主面が少なくとも部分的にコンタクトキャリア面の形態に設計されている。それにより、個々の回路基板要素は、好ましくは、押圧方向に上下に重なって配置される。次に、回路基板要素は、いずれの場合にも、コンタクト要素ペアの列の間に実質的に接触圧力なしで導入されることができる。次に、コンタクト要素は、いずれの場合にも、互いに対向して配置された被押圧面のペアによって関連する接点に押し付けられ得る。

複数の回路基板要素の場合、少なくとも２つの回路基板要素および／または被押圧面が、差込方向において互いに変位する。その結果、差込操作の工程中に、全てのコンタクト要素が被押圧面と接触して同時に押し合わされなければ有利である。そうでなければ、差込操作中に特定の位置で特に高い差込力が必要となり得る。対照的に、例えば、被押圧面が代わる代わる異なる位置で開始すれば、コンタクト要素を押し合わせるために必要な力は、差込方向において２つ（またはそれ以上）の位置でかかり、必要な最大力が低減される。

最初の力のピークは、後続の力のピークよりも高くあってよく、差し込みは終端まで続く。これが、全ての接点が繋ぎ合わされることを保証する。

回路基板要素がそれぞれ、押圧方向において変位可能に、また、相手側プラグ部の２つの被押圧面の間の好ましくは実質的に中央に配置されていれば、特に良好で安定して案内される差込操作が可能となる。第１の被押圧面は、コンタクト要素を回路基板要素の第１のコンタクトキャリア面に押し付けるために配設され、第２の被押圧面はそれぞれ、対向して配置されたコンタクト要素を回路基板要素の対向するコンタクトキャリア面に押し付けるために配設される。

本発明に係るプラグシステムの製造は、回路基板要素がそれぞれ被押圧面を担持する層状体の中間スペースを通過することで単純化されることができる。好ましくは、層状体の層板は、プラグ部に面し得て、および／または差込方向に対して斜めに延びるランプ面を有し得る。このランプ面は、差込方向に対して平行に延びる被押圧面へ次第に移行する。層状体は、単一部品として形成され、それぞれが２つの被押圧面を有する複数の層板を担持してもよい。また、層状体の層板は、それぞれ相手側プラグ部のハウジングに個別に装着されてもよい。重要なことは、個々のプリント回路基板が層板の間の中間スペースを通って突出し、その結果、コンタクト要素が層板間の中間スペースに進入するときに、既にコンタクト要素とプリント回路基板が互いに対して正しく位置決めされているということである。

好ましくは、プラグ部は、少なくとも1つのリミットストップ面を有し、そこに、差込操作中に少なくとも1つの回路基板要素の正面が当接する。それにより、回路基板要素は、差込方向に押し込まれる。

良好な接触を可能にする低摩耗接触操作は、プラグ部が、コンタクト要素がそれぞれ対応する接点の対向側に既に正しく配置されているが実質的に接触圧力を受けていない中間位置から、コンタクト要素がそれぞれ回路基板要素と被押圧面の間で締め付けられ、その結果関連する接点に対して押し付けられるエンド位置へと変位され得ることで達成される。

プラグ部のリミットストップ面は、接点のコンタクト要素が正しく対向して配置された場合に、回路基板要素の正面がリミットストップ面に当接するように配置されることが好ましい。この位置から、回路基板要素は差込方向に、被押圧面に相対して前方に押し込まれる。

コンタクトキャリア面または回路基板要素が差込方向に移動することを可能にするために、回路基板要素は、差込方向に延びるガイドスロット内で変位可能に案内されることが好ましい。

好ましくは、各コンタクトキャリア面または各回路基板要素には、スプリング要素等の少なくとも1つの予圧要素が割り当てられ、予圧要素の予圧で、回路基板要素は差込方向に変位され得る。プラグ部を差し込む前に、差込操作中に回路基板要素が界面側位置に配置されることを保証するために、回路基板要素は、予圧要素によってプラグ部の方向に押される。必要な差込力は、予圧要素のスプリング力によって調節され得る。相手側プラグ部上にリミットストップ（例えば、層状体の段部）が設けられてもよく、プラグ部は、エンド位置に達したときにそのリミットストップに当接する。スプリング要素は、それぞれガイド内に案内される回路基板要素の背後のリーフスプリングとして配設され得る。

相手側プラグ部の構造的および構成的に単純な構造を達成するために、差込方向に回路基板要素の背後に配置され、複数のスプリング要素を備えたリーフスプリングコーム（leaf spring comb）を配設し、各回路基板要素が、リーフスプリングコームの少なくとも１つのリーフスプリングと関連付けられ、それがそれぞれの回路基板要素をプラグ部の方向に付勢すると好都合であることがわかった。２つのリーフスプリングコームが配設されて、１つの回路基板要素につきそれぞれ１つのリーフスプリングが提供されると好ましい。

予圧要素、コンタクトキャリア面、および／または好ましくは層板の形態に設計された被押圧面を備えた回路基板要素は、相手側プラグ部の共通ハウジング内に収容されてもよく、共通ハウジング内で回路基板要素は、押圧方向に上下に重なった層状に配置される。

代替的にまたは付加的に、回路基板要素に対応するいくつかのコンタクト要素キャリアが、プラグ部の共通ハウジング内に収容されてもよく、共通ハウジング内でコンタクト要素キャリアは、押圧方向に上下に重なった層状に配置される。コンタクトスプリングの形態に設計されたコンタクト要素は、各コンタクト要素キャリアの正面側から互いに隣接して突出すると好ましい。それにより、押圧方向に互いに対向して配置された２つの対向するコンタクト要素の列が配設され、回路基板要素はそれぞれこれら２列の個々のコンタクト要素ペアの間に挿入され得る。

本発明は、本発明に係るプラグシステムのプラグ部ならびに本発明に係るプラグシステムの相手側プラグ部にも関する。

以下の説明では、本発明を、本発明の特に好ましい典型的な実施形態が例示される、添付の図面を参照して説明する。
プラグ部と相手側プラグ部からなる本発明に係るプラグシステムが結合される差込操作の工程中のステップを示す模式断面図である（図１（ａ）から１（ｄ））。 本発明に係るプラグシステムのプラグ部のコンタクト要素キャリアを示す斜視図である。 本発明に係るプラグシステムのプラグ部を説明のために示す図である。 本発明に係るプラグシステムの相手側プラグ部の異なる（部分）図である（図４（ａ）から４（ｄ））。 相手側プラグ部の回路基板要素の後端を示す平面図である。 プラグ部と相手側プラグ部からなる従来型プラグシステムが結合される差込操作工程中のステップを示す図である（図６（ａ）から６（ｄ））。

以下では、本発明を、特に有益に設計されたプラグシステムを参照して説明する。

原則的に、図１に示したプラグシステム１００は、プラグ部１０と相手側プラグ部２０からなる。プラグ部は、図２および３に詳しく示される。相手側プラグ部は、図４（ａ）から４（ｄ）に詳しく示される。

２つの側部が開いたプラグ部１０のハウジング６５内に、いくつかのコンタクト要素キャリア６０が固定位置で保持されている（図２および３参照）。コンタクト要素キャリア６０の一側部に、ケーブルが回路基板の導体トラックに半田付けされ、ハウジング６５のいわゆる「ケーブル側」から出ている。ケーブルは、本発明にとっては重要でないその他の構成要素にさらに信号を伝送する働きをする。

差込操作中に差込方向Ｓで先頭となる、または相手側プラグ部に面するハウジング６５の第２の開いた側部、所謂「インターフェース側」では、コンタクトスプリングの形態のコンタクト要素３０が、コンタクト要素キャリア６０に上側と下側の両方で装着され、それはコンタクト要素キャリア６０から差込方向Ｓの方向に突出する。互いに対向して配置された２つのコンタクト要素３８，３９は、以後コンタクト要素ペアと呼ばれる。これらは理想的には、コンタクト要素キャリア６０の導体トラックに直接半田付けされる。コンタクト要素ペアの上側コンタクト要素３８と、下側コンタクト要素３９の間に距離Ａの空きスペースが形成され、その距離Ａは、少なくとも相手側プラグ部２０の挿入のための最も厚いプリント回路基板４０がこれらのコンタクト要素３８，３９の間の接触相手として実質的に摩擦のない方式で挿入され得るほど大きい。

コンタクト要素ペアのコンタクト要素３８，３９は、差込方向Ｓに対して直交する方向に延びる押圧方向Ｈに、互いに対向して少なくとも部分的に配置されている。コンタクト要素キャリア６０のインターフェース側では、多数のコンタクト要素ペア（この場合、例として３４個）が、差込方向Ｓと押圧方向Ｈに対して直交する方向に延びる幅方向Ｂに互いに隣接して配置される。こうして、コンタクト要素キャリアは６８個の信号の伝送向けに構成され、８個のコンタクト要素キャリア６０が、ハウジング６５内に押圧方向Ｈに上下に重なって収容される。必要な信号経路の個数に応じて、１つのコンタクト要素キャリア６０につきより多いまたはより少ないコンタクト要素が配設されてもよい。また、８個より多いまたは少ないコンタクト要素キャリア６０がハウジング６５に配設されてもよい。

図１（ａ）から１（ｄ）では、コンタクト要素３０は、それぞれコンタクト要素キャリア６０に固定され、コンタクト要素キャリアから差込方向Ｓに実質的に突出し、相手側プラグ部２０の接点４４に電気的に接触するための第１の接触領域を備えた第１のリーフスプリング部３２を有することが特に明確にわかる。コンタクト要素３０は、折り返され、また、第１のリーフスプリング部３２の先端から差込方向Ｓと実質的に反対側に折り返されて、エンド位置ＩＩにおいて相手側プラグ部２０の被押圧面５２に押し当たるように設計された第２の接触領域を備えた第２のリーフスプリング部３４を備える。こうして、コンタクト要素３０は、押圧方向Ｈに弾性的に圧縮可能に構成される。コンタクト要素３０が被押圧面５２と、押圧方向においてコンタクト要素３０の寸法よりも少し狭い（２つの接触領域間で測定された場合）プリント回路基板４０の間の中間スペースに受け入れられると、コンタクト要素３０は弾性的に圧縮される。その結果、いずれの場合にも、圧縮力がコンタクト要素３０の第１の接触面と、プリント回路基板４０の関連する接点４４の間に作用する。

ハウジング６５の正面側（インターフェース側）には、対角状に配置された２つの凹部６６が見える。差込操作の当初に、これらは、差込操作に関与する全ての構成要素の適切な事前センタリングを保証するために、相手側プラグ部２０の適合する相手部品（ピン４９）を受け入れる。

以下に、図４（ａ）から４（ｄ）に示す相手側プラグ部２０について説明する。図４（ａ）は、相手側プラグ部２０の様々な構成要素を分解図で示す。図４（ｂ）は、完全に組み付けられた相手側プラグ部２０を斜視図で示す。図４（ｃ）は、後ろから対角状に見た相手側プラグ部２０を示す。図４（ｄ）は、相手側プラグ部２０の部分図を断面図で示す。

やはり２つの側部が開いたハウジング４５内に、互いに交差する方向に対向して配置されたガイドスロット４６が見られる。ガイドスロット４６の個数と厳密な形状は、さらなる考察のためには重要でない。プリント回路基板４０の形態の回路基板要素は、これらのガイドスロット４６内に押し込まれ、その上側主面と下側主面がインターフェース側（プラグ部１０との結合のための側、また、差込操作中にプラグ部１０のほうを向く側）において、対向するコンタクトキャリア面４２，４３として設計されている。コンタクトキャリア面４２，４３は、それぞれコンタクト要素３０と電気的に接触するための幅方向に互いに隣接して配置された複数の接点４４を有する。

プラグ部１０のハウジング６５に関して既に述べたように、プラグ部１０から反対方向を向くハウジング４５のケーブル側で、ケーブルがプリント回路基板４０の導体トラックに半田付けされ、ハウジング４５のケーブル側から出ている。ガイドスロット４６内のリミットストップは、プリント回路基板４０が、インターフェース側でハウジング４５から外に突出し過ぎる、または滑落することを防止する。プリント回路基板４０は、プリント回路基板４０の背後のケーブル側端部上に配置されたスプリング要素７０によってこのリミットストップに押し付けられて、スプリング要素７０の予圧を受けてケーブル側方向に変位可能となるように、ガイドスロット４６内に収容される。これは、さらなる機能にとって決定的に重要である。ここで例証される実施形態において、スプリング要素７０は、打ち抜き加工された金属性スプリングであり、一方では、個々の弾性フィンガでプリント回路基板４０に当たり、固定された非弾性部分で、ハウジング４５の側壁に当接して支持される。ピン７２は、各スプリング要素７０を滑落しないように固定し、同時にスプリング力がハウジング４５の壁に当たって偏向することを可能にする。押圧方向Ｈに上下に重なって配置された個々のプリント回路基板４０用のスプリング要素７０は、それぞれリーフスプリングコーム７４を形成し、それは図４（ａ）に特に明確に示されている。スプリング要素７０が、プラグ部１０の方向にプリント回路基板を予圧している状態のプリント回路基板４０のケーブル側端部が、図５に拡大形式で示されている。

本明細書で示されるスプリング要素７０の設計は例示的なものである。プリント回路基板４０をガイドスロット４６内のリミットストップに押し付ける任意のその他の形式が想定可能である。こうしてプリント回路基板４０は、差込方向Ｓに可動となるように取り付けられ、それにより、それらは差し込まれない状態ではインターフェース側のエンド位置にあり、そこでそれらは差し込まれることになっているプラグ部１０の方向に突出する。

ここで、さらに重要な構成要素が出てくるが、それはすなわち層状体５０である。層状体５０は、複数の平行な層板５１を含むように設計される。層板５１は、断面が実質的に四角であり（図４（ｄ）参照）、それにより各層板はそのインターフェース側において、頂部と底部に、面取り部、いわゆるランプ面５４を有する。ランプ面５４は、それぞれ層板５１の被押圧面５２に移行することにより、コンタクト要素３０が接点４４に押し付けられる。層状体５１は、ランプ面５４がインターフェースの方向を向くように、適切な方式（例えば、プレス加工、接着または射出成形中に直接作製される）でハウジング４５内の固定位置に設置される。全差込操作にわたり、差込力をより良く分布させるために、差込方向Ｓにおいてランプ面５４を互いに対して偏移させることが特に有益であり得る（ここでは図示せず）。

プリント回路基板４０は、そのインターフェース側においてそれらが層板５１の間の実質的に中央にある中間スペースを通って突出するように、ハウジング４５内に収容される。

さらに、ハウジング４５は、２つのピン４９の形態の事前センタリングの目的を果たす要素をも有する。

以下では、図１（ａ）から１（ｄ）を参照して、差込方向Ｓに向けてプラグ部１０が相手側プラグ部２０に差し込まれる差込操作について説明する。第１のステップでは、事前センタリング要素（ピン４９と凹部６６）が互いに係合するように移動される。これは、プラグ部と相手側プラグ部のハウジング４５，６５、ならびにその内部に設置された構成要素を、互いに対して正しい位置に配置させる。これは、差込操作中に敏感な構成要素（コンタクト要素、接点等）への起こり得る損害を防止する。プラグ部１０と相手側プラグ部２０がさらに互いに押し合わされると、インターフェース側でハウジングの幾何要素が互いに摺動して相手側に入り込み、その結果、２つの差込相手の互いに対するさらなる周縁方向のセンタリングが行われる。

それにより、プリント回路基板４０は、プラグ部のコンタクト要素キャリア６０から突出するコンタクト要素ペアのコンタクト要素３８，３９の間の中間スペースに挿入されるが、コンタクト要素に接触せず、コンタクト要素に沿って擦れることもない（図１（ａ）参照）。

プラグ部１０と相手側プラグ部が互いに対してさらに押し込まれると、プリント回路基板４０は、コンタクト要素キャリア６０のリミットストップ面６２に押し当たる。その結果、その時点以降では、コンタクト要素３０とプリント回路基板４０の差込方向Ｓにおけるそれ以上の相対移動は起こり得ない。プラグシステムは、図１（ｂ）に示す中間位置に配置されている。

このとき、コンタクト要素３０と、プリント回路基板４０のコンタクトキャリア面４２，４３上の接点４４（ランディングパッド）は、互いに対して最適に整列しているが、未だ接触していない。ここで、プリント回路基板４０は、スプリングで取り付けられ、ケーブル側の方向に変位可能であるということを想起すべきである。プラグ部１０と相手側プラグ部２０が互いに対してさらに押し込まれるが、プリント回路基板４０は、既にリミットストップ面６２に押し付けられているため、ここでこれは非常に重要となる。

差し込みの移動が進行すると、層状体５０が介入する（図１（ｃ）参照）。層板５１によって形成された被押圧面５２は、それらのランプ面５４がコンタクト要素３０の上にある状態で延在し、その結果、それらはプリント回路基板３０と層板５１の間の中間スペースに導入され、それにより、プリント回路基板４０の、既に位置決めされた接点４４に押し当てられる。こうして、コンタクトキャリア面４２，４３は、それにより正しく位置決めされたコンタクト要素３０と共に、ハウジング４５上の固定位置に保持された被押圧面５２に相対して移動される。電気的接点は、最終的に確立される（図１（ｄ）参照）。

既に述べたように、ランプ面５４は、最大差込力の値を低減するために、差込方向に互いに対して偏位していてもよい。しかし、これはこの変形形態では必要ないためここでは図示していない。

プラグ部１０と相手側プラグ部２０が互いに対する押し合わせが進むほど、差込方向Ｓに対して直交する方向である押圧方向Ｈにおけるコンタクトスプリング３０とプリント回路基板４０間の接触力が大きくなる。最大接触力は、ランプ面５４の終端で得られる。次に、ランプ面は、差込方向Ｓに対して実質的に平行にされた直線状の被押圧面５２に移行する。その結果、接触力は、所望の値で一定に保たれる。プラグ部１０と相手側プラグ部２０は、ハウジング６５が層状体５０に当接するまで互いに対してさらに押し込まれる（コンタクト要素３０と、コンタクトキャリア面４２，４３上の接点４４との相対位置はそれにより不変に保たれる）。差込操作が完了する。

差込接続を解除する場合は、上記の手順を逆に行う。

本発明に係るプラグシステムは、特に従来型プラグシステムと比べて以下のメリットを提供する。
ａ）コンタクト要素が全差込距離にわたりコンタクトパッドの上でスライドせず、コンタクト要素と接点の間にそれ以上相対移動が発生しない場合にのみ、圧力を受けて接触することによる、最適化された磨耗挙動。それ故の少ない磨耗、より単純な差込（差込方向の逆側のコンタクトパッド上のコンタクト要素から摩擦力が作用しない）、接触が確立する前のより良い事前センタリング。
ｂ）最適化された磨耗挙動により、コンタクト要素の上および接点の上の層の厚さ（例えば金めっき）が低減されることができ、それがコスト面でのメリットにつながる。
ｃ）接触力は、コンタクト要素自体からかかる必要がなく、被押圧面に対してハウジング内の支持体から生成されるため、コンタクトスプリングがより単純、低コストかつ確実に製造され得る。コンタクト要素がより小型に製造され得るため、パッキング密度（単位面積あたりの接点の数）も増加され得る。
ｄ）コンタクト要素のスプリング力が「外部で」生成されるため、プリント回路基板の厚さ公差がより良く均衡化され得る。これが、好ましくない公差位置の場合、またはそれらの接触が良くないまたは接触が全く成立しない場合にスプリングが損傷する可能性を低減する。
ｅ）コンタクト要素は、接点に対して能動的に押されるため、接点の確実性が増加する。これは、プラグシステムが、例えば振動等の機械的負荷を受けた場合に特に有利である。
ｆ）上記のメリット故に、プラグシステムは大規模に拡大可能であり、対象用途に対して最適に適合され得る。

本発明に係るプラグシステムは、図面に示した実施形態に限定されない。特に、プラグシステムは、必ずしも複数のコンタクト要素と接点を有していなくてもよく、単一の接触経路のみを提供してもよい。しかしながら、プリント回路基板の両主面に接触するプリント回路基板を対称に装填するコンタクト要素ペアの形態の互いに対向したコンタクト要素は、安定性とコンパクトさの面で特段のメリットを提供する。しかしながら、磨耗の危険がなく、厳密に規定可能な差込力により、本発明に係るプラグシステムは、複数の信号の伝送向けに特に良く適合され、したがって、好ましくは５０を超える、特に１００を超えるコンタクト要素および関連する接点を有する。

別の実施形態では、プラグ部と相手側プラグ部が差込方向Ｓに互いに差し込まれた後で、コンタクト要素は、圧力を受けて接点に押し当たらず、エンド位置まで移動されるだけである。その位置で、コンタクト要素は、さらなる作用（例えばコンタクト要素キャリアへの圧力の印加、層状体の調節、付加的な部品の操作等）によって圧力を受けて接点に押し当たる。

代替的に、コンタクト要素は、差込操作の前に、予圧によって互いに引き離され、様々な部品による差し込みの後で初めて弛められて、次に圧力を受けてプリント回路基板と接触する。差し込まれた後で一体に締め付けられるダブル回路基板も想定可能である。

代替的にまたは付加的に、コンタクト要素またはコンタクト要素を担持するコンタクト要素キャリアは可動に取り付け（例えば浮動状態に取り付け）られてもよい。

コンタクト要素キャリアは必ずしも配設されなくてもよい。コンタクト要素は例えば、（接点と同様に）例えばプリント回路基板である回路基板要素に、例えば半田付けによって直接装着されてもよい。プラグ部のプリント回路基板も、差込方向に可動となるように、プラグ部上に保持されてもよい。

Claims (17)

1. 少なくとも１つのコンタクト要素（３０）を備えたプラグ部（１０）と、差込方向（Ｓ）に対して略平行に延びるコンタクトキャリア面（４２）上に少なくとも１つの接点（４４）を備えた相手側プラグ部（２０）とを備えたプラグシステム（１００）であって、前記プラグ部（１０）は、前記相手側プラグ部（２０）に対し、差込方向（Ｓ）に差し込まれることができ、エンド位置（ＩＩ）において、前記少なくとも１つのコンタクト要素（３０）は前記接点（４４）と電気的に接触し、
   前記相手側プラグ部は、前記差込方向に対して交差する押圧方向（Ｈ）に、前記コンタクトキャリア面（４２）に対向して少なくとも部分的に配置された被押圧面（５２）を有し、前記コンタクトキャリア面（４２）は、前記被押圧面（５２）に相対して前記差込方向（Ｓ）に可動となるように前記相手側プラグ部（２０）上に保持されることを特徴とするプラグシステム（１００）。
2. 請求項１に記載のプラグシステムであって、前記プラグ部（１０）が差し込まれると、前記コンタクトキャリア面（４２）は、好ましくは前記コンタクト要素（３０）に実質的に圧力なしで当接している、または、前記接点（４４）に対向して遊びなく配置された前記コンタクト要素（３０）と共に、前記コンタクト要素（３０）が前記被押圧面（５２）と前記コンタクトキャリア面（４２）の間の中間スペースに挿入されるまで前記差込方向（Ｓ）に変位可能であり、結果として前記エンド位置（ＩＩ）において前記接点（４４）に押し付けられることを特徴とするプラグシステム。
3. 請求項１または２に記載のプラグシステムであって、前記少なくとも１つのコンタクト要素（３０）は可撓性であり、好ましくは弾性的に圧縮可能なリーフスプリング要素の形態であることを特徴とするプラグシステム。
4. 請求項３に記載のプラグシステムであって、前記押圧方向（Ｈ）における前記コンタクト要素（３０）の寸法は、緩んだ状態において、前記コンタクトキャリア面とこれに対向する前記被押圧面の間の距離よりも大きく、その結果、前記リーフスプリング要素がこれらの間で締め付けられ得ることを特徴とするプラグシステム。
5. 請求項３または４に記載のプラグシステムであって、前記リーフスプリング要素（３０）のそれぞれは、前記接点（４４）に当接するための第１の接触領域を備えて前記差込方向（Ｓ）に突出する自立した第１のリーフスプリング部（３２）と、前記エンド位置（ＩＩ）において前記被押圧面（５２）に当接するための第２の接触領域を備えて前記第１のリーフスプリング部（３０）の先端から折り返された第２のリーフスプリング部（３４）とを有することを特徴とするプラグシステム。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラグシステムであって、前記プラグ部（１０）は、幅方向（Ｂ）に互いに隣接して配置された複数の、例えば５、１０、３０またはそれ以上の前記コンタクト要素（３０）を有し、および／または、前記相手側プラグ部（２０）は、前記コンタクトキャリア面（４２）上に前記幅方向（Ｂ）に互いに隣接して配置された複数の前記接点（４４）を有し、前記接点（４４）は、差し込まれると、それぞれ対応する前記コンタクト要素（３０）と電気的に接触することを特徴とするプラグシステム。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプラグシステムであって、前記相手側プラグ部（２０）が、例えば２つの対向するコンタクトキャリア面（４２，４３）を備えたプリント回路基板である少なくとも１つの回路基板要素（４０）を備え、および／または前記プラグ部（１０）が、前記押圧方向（Ｈ）において互いに対向して配置された２つのコンタクト要素（３８，３９）からなる少なくとも１つのコンタクト要素ペアを備え、その間に前記回路基板要素（４０）が、差込操作中に挿入され得ることを特徴とするプラグシステム。
8. 請求項７に記載のプラグシステムであって、前記コンタクト要素ペアの前記コンタクト要素（３８，３９）間の距離（Ａ）が、前記回路基板要素（４０）の厚さに実質的に対応することを特徴とするプラグシステム。
9. 請求項７または８に記載のプラグシステムであって、前記相手側プラグ部（２０）は、２つ、３つまたはそれ以上、特に、８つの前記回路基板要素（４０）を有し、それらはそれぞれ前記差込方向（Ｓ）に延ばされて、好ましくはそれぞれ、２つの前記コンタクトキャリア面（４２，４３）を備え、それらはそれぞれ、各コンタクト要素（３０）が対応する前記接点（４４）と電気的に接触するまで前記コンタクト要素ペア（３８，３９）の間に挿入され得ることを特徴とするプラグシステム。
10. 請求項７乃至９のいずれか一項に記載のプラグシステムであって、前記少なくとも１つの回路基板要素（４０）は、前記プラグ部の前記コンタクト要素ペアの対向する前記コンタクト要素（３８，３９）を、前記回路基板要素（４０）の前記コンタクトキャリア面（４２，４３）に押し付けるために配設された前記相手側プラグ部（２０）の２つの前記被押圧面（５２）の間に変位可能に配置されることを特徴とするプラグシステム。
11. 請求項１０に記載のプラグシステムであって、前記回路基板要素（４０）のそれぞれは、前記被押圧面（５２）を含む層状体（５０）の中間スペースを通過し、前記層状体（５０）の層板は、好ましくは前記プラグ部に面し、および／または前記差込方向（Ｓ）に対して斜めに延びるランプ面（５４）を有することを特徴とするプラグシステム。
12. 請求項７乃至１１のいずれか一項に記載のプラグシステムであって、前記プラグ部は、少なくとも１つのリミットストップ面（６２）を有し、その面に対して前記差込操作中に前記少なくとも１つの回路基板要素（４０）の正面が押し当たり、前記回路基板要素（４０）は、前記差込操作中に前記リミットストップ面（６２）によって前記差込方向（Ｓ）に押し込まれることを特徴とするプラグシステム。
13. 請求項７乃至１２のいずれか一項に記載のプラグシステムであって、前記プラグ部（１０）は、前記コンタクト要素（３０）がそれぞれ対応する前記接点（４４）の対向側に既に正しく配置されているが実質的に接触圧力を受けていない中間位置（Ｉ）から、前記コンタクト要素（３０）がそれぞれ前記回路基板要素（４０）と前記被押圧面（５２）の間に締め付けられ、その結果対応する前記接点（４４）に対して押し付けられる前記エンド位置（ＩＩ）へと変位され得ることを特徴とするプラグシステム。
14. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のプラグシステムであって、各コンタクトキャリア面（４２，４３）、特に各回路基板要素（４０）には、例えばスプリング要素（７０）である少なくとも１つの予圧要素が割り当てられ、その予圧を受けて、前記コンタクトキャリア面（４２，４３）は前記差込方向（Ｓ）に変位され得ることを特徴とするプラグシステム。
15. 請求項１４に記載のプラグシステムであって、前記回路基板要素の前記差込方向の反対側に配置され、複数の前記スプリング要素（７０）を有するリーフスプリングコーム（７４）を特徴とするプラグシステム。
16. 請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のプラグシステム（１００）のプラグコネクタ（１０）。
17. 請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のプラグシステム（１００）の相手側プラグコネクタ（２０）。

Images