DE2332556C2

DE2332556C2 - Steckkontaktverbindung

Info

Publication number: DE2332556C2
Application number: DE19732332556
Authority: DE
Inventors: John Bernard Endicott N.Y. Harris; Kenneth Marlin Vestal N.Y. Hoffman; Donald William Hogan; John Ramutis Endicott N.Y. Mankus; Vincent Paul Birghamton N.Y. Subik
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-06-27
Filing date: 1973-06-27
Publication date: 1987-08-20
Also published as: DE2332556A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckkontaktverbindung mit zur Aufnahme von Kontaktstiften bestimmten Gabelbuchsen, die jeweils aus einem Joch bestehen, das zwei im wesentlichen komplementäre, einander gegenüberliegende, nach außen gerichtete Kontaktfedern und eine nach innen weisende, einseitige einspannbare Befestigungslasche aufweist

Bei der dichten Packung integrierter Schaltungen ist es allgemein üblich, die Anschlußdrähte der integrierten Schaltungsplättchen mit der gedruckten Schaltung auf einem Substrat aus z. B. keramischem Material zu verbinden. Die Verbindung mit der gedruckten Schaltung wird dabei durch Steckerstifte hergestellt, die das Substrat durchsetzen und mit den elektrischen Leitungen auf einer Seite des Substrats leitend verbunden sind und senkrecht zur Ebene des Subslrats auf seiner gegenüberliegenden Seite herausragen. Mit der Zunahme der Schaltelemente auf jedem Halbleiterplättchen in integrierter Schaltungstechnik und der entsprechenden Zunahme der notwendigen Schaltverbindungen nimmt ebenfalls die Anzahl der äußeren Anschlüsse, d. h. der Steckerstifte auf dem Substrat, stark zu. Das Einfügen oder Einstecken der Stifte eines Substrats in einen Sockel oder eine Steckbuchsenleiste auf einer gedruckten Schaltungskarte stellt ein schwieriges Problem dar, da zusätzliche Kräfte erforderlich sind, um eine große Anzahl von Stiften in entsprechende reibungsbehaftete Buchsen einzusetzen. Gleichzeitig wird mit einer Verringerung der Größe der Schaltungsmoduln und der Erhöhung der Anzahl der verwendeten Moduln die Dichte der zur Eingabe/Ausgabe notwendigen elektrischen Anschlüsse je Einheit außerordentlich kritisch. Das Problem der Verringerung der Abmessungen ist bereits in vielen Gebieten erkannt worden. Die kleinen Abmessungen der Verbindungsstecker, die in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander liegen, stellen außerordentlich hohe Anforderungen an die Präzision der dafür geeigneten Buchsenleisten. Außerdem ist das Problem schwierig, das sich aus verbogenen Steckerstiften fehlerhaft ausgerichteter Steckbuchsen und/oder Stiften ergibt und aus der Möglichkeit, beim Zusammenfügen der Steckverbindung einzelne Stifte zu verbiegen, was die Verwendung von Buchsen mit Reibungssitz praktisch ausschließt, wenn es sich um elektronische Einrichtungen hohen Zuverlässigkeitsgrades handelt, wie sie heutzutage in Datenverarbeitungsanlagen verwendet werden.

In gleicher Weise werden Vielfach-Steckerverbindungen auf gedruckten Schaltungskarten für die entsprechenden Eingabe/Ausgabeverbindungen nach diesen gedruckten Schaltungskarten benutzt. Bei Steckerverbindungen dieser Art sind die Kontaktstifte der gedruckten Schaltungskarte zwar klein, müssen aber eine sichere und zuverlässige elektrische Kontaktverbindung mit den passenden Steckbuchsen der gedruckten Schaltungskarte herstellen. Hohe Einschubkräfte verursachen aber verbogene Steckerstifte und fehlerhafte Ausrichtung zwischen Stecker und Buchse.

Im IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 13, Nr. 9 vom 9. Febr. 1971 ist auf Seite 2475 eine Gilbelbuchse offenbart, die zwei einander gegenüberliegende, sich seitlich erstreckende Kontaktfedern aufweist. An diesen Kontaktfern ist ein Stift befestigt, der eine durchmetalli-

sierte durchgehende Bohrung in einer gedruckten Schaltungskarte durchsetzt Diese Steckerverbindung kann jedoch nicht nachgeben, wenn zwischen den Kontaktfedern ein nichtausgerichteter, d. h. beispielsweise verbogenei Kontaktstift eingefühlt werden soll. In der US-Patentschrift 32 31 848 ist ein Kontaktaufbau beschrieben, der der unmittelbaren Aufnahme einer gedruckten Schaltungskarte dient In diesem Fall sind die von der Anzahl in die Schaltungskarte einzuführenden Steckerstifte abhängende Einschubkräfte ungewohnlich hoch. Die US-Patentschrift 35 26 869 betrifft eine nockenbetätigte Steckerverbindung mit einer gedruckten Schaltungskarte, bei welcher eine nockenscheibe vorgesehen ist, die ein Betätigungsglied in horizontaler Richtung in seiner Längsachse verschiebt, wodurch die Steckerkontakte in innige Kontaktberührung mit den Kontaktpunkten auf der gedruckten Schaltungsplatte gezwungen werden. Des weiteren offenbart die US-Patentschrift 36 05 062 eine elektrische Steckerverbindung, die sich insbesondere für Vielfachverbindungen von elektrischen Bauelementen, wie z. B. hochintegrierte Schaltungen, eignet, wie sie z. B. unter der Bezeichnung »dual in line package« bekannt sind.

Ferner ist aus der DE-OS 15 40 601 eine Kontaktverbindung mit einer rohrförmigen Buchse bekannt, die an ihrem vorderen Ende zur leichteren Aufnahme eines Steckerstiftes zwei federnde Kontaktfinger aufweist. Die Buchse sitzt in einer Vertiefung und kann geringfügig nach der Seite nachgeben. Die Einschubkraft beträgt zwischen 5 und 9 kg, ist also für eine sehr große Anzahl von Steckkontaktverbindungen viel zu hoch.

Aus der DE-OS 21 21 830 ist eine Buchse für eine Netzsteckdose bekannt, welche ebenfalls an ihrem vorderen Ende zwei nach außen umgebogene federnde Finger aufweist, die das Einführen der Kontaktstifte erleichtern sollen. Die federnden Finger sind an ihrer Basis über einen als Drehfederstab wirkenden Steg miteinander veibunden.

Eine ähnliche Steckbuchse mit biegsamen auf Torsion beanspruchten federnden Figern einer Buchse ist in der US-PS 29 26 328 für Vielfach-Steckerverbindungen offenbart.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Steckverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, die nicht nur die Einschubkraft Null aufweist, sondern auch eine sehr geringe Betätigungskraft erfordert. Dies ist gerade bei mikro-miniaturisierten Steckverbindungen von großer Bedeutung, wenn auf kleinstem Raum bis zu 1600 Steckverbindungen mit Gabelbuchsen bei geringstem Kraftaufwand hergestellt werden sollen. Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zum Einführen eines Kontaktstiftes die beiden Kontaktfedern in Spreizrichtung eine etwa gleich große erste Federkonstante aufweisen, daß ferner die einseitig eingespannte Befestigungslasche eine zweite wesentlich kleinere Federkonstante in Spreizrichtung der Kontaktfedern aufweist und daß die Befestigungslasche in einer eo Richtung senkrecht zur Spreizrichtung der Kontaktfedern eine dritte, noch wesentlich kleinere Federkonstante aufweist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale der neuen Gabelbuchse ergeben sich als besondere Vorteile eine gut leitende, auftrennbare elektrische Steckverbindung mit hoher Kontaktdichte zur Aufnahme und Verbindung der Steckerstifte integrierter Schaltungen auf gedruckten Schaltungskarten in Datenverarbeitungsanlagen.

Die Beseitigung der Einschubkräfte wird dadurch erzielt, daß man zunächst die Steckerstifte in einem Bereich in einer Stellung in der Nachbarschaft der abgeschrägten oder abgefaßten Enden der Kontaktflächen anbringt und dann die Stifte gleitend und quer geführt zwischen gegenüberliegenden Kontaktflächen bewegt

Andererseits ergibt die Formgebung der Kontaktoberflächen und die federnde Nachgiebigkeit der sich nach oben erstreckenden Kontaktfedern eine Gabelbuchse, die geringe Einschubkräfte selbst dann aufweist, wenn ein Stift in Längsrichtung zwischen den Kontaktoberflächen eingeführt wird, wobei die gegenüberliegenden zylindrischen oder tonnenförmigen Oberflächen während des Einführens der Steckerstifte die gleiche Funktion erfüllen wie zuvor die Abschrägungen. Bei beiden Einführungsarten des Steckers stellen die gegenüberliegenden Kontaktflächen einen eindeutigen Linienkontakt jeder Kontaktfeder mit dem Stift her.

Dies trifft vor allen Dingen auch dann zu, wenn einzelne der Steckerstifte oder Gabelbuchsenteile verbogen oder nicht sauber ausgerichtet sein sollten.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 eine isometrische, perspektivische Darstellung einer Gabelbuchse gemäß der Erfindung mit einem Steckerstift,

F i g. 2 eine isometrische, perspektivische Darstellung einer vollständigen Steckerverbindung in einer Steckergrundplatte als Verbindung zur Kante einer Schaltungskarte,

F i g. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht in perspektivischer Darstellung einer Steckerverbindung gemäß der Erfindung in Fig. 2,

F i g. 4 ein Anwendungsbeispiel der Steckerverbindung gemäß der Erfindung in Verbindung mit einer Erdungsschiene,

F i g. 5 ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäß aufgebauten Steckerverbindung für eine hochintegrierte Schaltung,

Fig.6 ein Diagramm der in den Kontaktfedern auftretenden Kräfte und

F i g. 7 eine schematische Darstellung der Gabelbuchse mit dem Steckerstift.

In Fig. 1 ist eine Gabelbuchse 10 dargestellt, die aus einem U-förmigen federnden Joch 11 mit einem Paar Kontaktfedern 12 und 13 besteht, die senkrecht zum Joch verlaufen und sich nach oben, einander gegenüberliegend, erstrecken. Eine Befestigungslasche 14 erstreckt sich von der unteren Kante des Mittelabschnitts oder der Basis des Joches 11 nach unten. Die äußeren Enden jeder Kontaktfeder 12 und 13 sind so bearbeitet, daß dort eine zylindrisch gekrümmte oder tonnenförmig ausgebildete Kontaktoberfläche 15 vorhanden ist, die mit einem Steckerstift 16 eine linienförmige Kontaktberührung ergibt. Andererseits könnte eine solche besonders ausgestaltete Kontaktfläche als Kontaktelement für sich hergestellt und an den äußeren Enden der Kontaktfedern 12 und 13 durch Hartlöten, Löten oder ähnliche Verfahren befestigt werden. Andererseits könnte ein drahtförmiges Kontaktfederelement so geformt werden, daß es eine ähnlich gestaltete Oberfläche aufweist und an den äußeren Enden der

Kontaktfedem 12 und 13 befestigt werden. In der Herstellung werden die Kontaktfedern 12 und 13 nach dem Ausstanzvorgang senkrecht zum Joch 11 abgebogen, so daß die Kontaktoberflächen 15 parallel zueinander und einander gegenüberliegend auf Abstand stehen. Die Abmessungen des Abstandes zwischen gegenüberliegenden Kontaktoberflächen 15 ist anwendungsbedingt und kleiner als die Abmessung des Steckerelements 16, das dazwischen eingeschoben werden soll. Das Steckerelement 16 ist hier als runder ι ο Steckerstift dargestellt, kann aber beispielsweise auch als flache Lasche od. dgl. ausgebildet sein.

Das wichtigste Merkmal der Gabelbuchse 10 sind ihre verschiedenen Federkonstanten. Wie im einzelnen noch genau dargelegt werden wird, hat die Gabelbuchse 10 eine Federkonstante für die Ausrichtung in Richtung des Pfeiles in F i g. 1 an der Befestigungslasche 14, die etwa 1/6 der Federkonstante jeder der Kontaktfedern 12 und 13 ist. Sie weist außerdem an ihrem Sitz eine Federkonstante in Richtung des Pfeiles auf, die sehr klein ist, z.B. etwa 1/20 jeder der Kontaktfedern, und daher im wesentlichen vernachlässigbar.

Die geringe Federkonstante (insbesondere die geringe Ausrichtfederkonstante) der Befestigungslasche 14 ermöglicht es, daß diese Lasche in Abhängigkeit von durch schlechte Ausrichtung einzelner Steckerstifte verursachten Kräften etwas nachgibt, wenn diese entweder in seitlicher oder in Längsrichtung in den Zwischenraum zwischen gegenüberliegenden Kontaktoberflächen 15 eingeführt werden. Diese Nachgiebigkeit der Befestigungslasche 14 stellt sicher, daß die einander gegenüberliegenden zylindrischen oder tonnenförmigen Kontaktoberflächen 15 jede mit dem Stift 16 linienförmige Kontaktverbindung eingehen. Die Nachgiebigkeit der Lasche und die identischen Federkonstanten der einander gegenüberliegenden Kontaktfedern bewirkt eine Nachgiebigkeit der Gabelbuchse in Richtung der Ausrichtung. Diese Nachgiebigkeit hebt einige der kumulativen Toleranzen auf und in Versuchen wurde tatsächlich festgestellt, daß man diese Gabelbüchsen mit hoher Dichte in Abständen von 1,25 mm von Stcckerrnitte zu Steckermitte anordnen kann.

Da insbesondere die Kontaktfedern komplementär identisch sind, sind auch die Federkonstanten für jede Kontaktfeder 12 und 13 identisch. Die Federkonstante k für jede Kontaktfeder 12, 13 wird allgemein durch die folgende Formel bestimmt:

A =

2£

SLe¹
H-T'

B^yT

BT

50

E =

W =
T =
LE =

D B
ist

der Elastizitätsmodul des Materials der Gabelbuchse,

die Breite jeder Kontaktfeder,
die Dicke der Kontaktfeder,
die wirksame Länge jeder Kontaktfeder nach empirischer Berechnung aus Messungen der eo Gabelbuchse = 1375 L, um Unregelmäßigkeiten in der Ausgestaltung der Kontaktfedern zu berücksichtigen,

die Breite des Joches 11 (gemessen von Mitte der Feder 12 bis Mitte der Feder 13) und die Höhe des Joches 11

In der obengenannten Formel sind alle Abstände in Zoll angegeben. Der erste Ausdruck im Nenner stellt die die Kontaktfedern verbiegende Kraft in Richtung Spreizen der Kontakte dar. Der zweite und dritte Ausdruck im Nenner stellen die Biegekräfte und in Längsrichtung wirkenden Kräfte am Joch 11 dar. Der dritte Ausdruck, der wegen größerer Genauigkeit in die Formel eingeführt wurde, ist im wesentlichen vernachlässigbar. Außerdem nimmt die Formel an, daß der Steckerstift 16 nicht falsch ausgerichtet ist, wobei jedoch die Größe jeder solchen falschen Ausrichtung und deren Wirkung minimal ist und daher die Brauchbarkeit der Formel nicht einschränkt.

In der bevorzugten Ausführungsform ist der Sollwert für die Federkonstante für jede Kontaktfeder 31.4 Gramm/0.025 mm. Wie jedoch in Fig.6 gezeigt, kann diese Federkonstante zwischen 22,6 und 43,3 Gramm/0,025 mm schwanken, ohne daß sich dadurch die Fähigkeit der Kontaktfedern, geringe Lageabweichungen der Steckerstifte 16 auszugleichen, wesentlich verringert.

In Fig. 7 sei zunächst angenommen, daß die Mittellinien des Steckerstiftes 16 und der Gabelbuchse 10 in derselben Ebene liegen. Unter dieser Bedingung ist die Kontaktauslenkung d als der Gesamtabstand der Kontaktfedern 12 und 13 definiert, die durch den eingeschobenen Kontaktstift 16 gespreizt sind. Dieser Abstand, der von den Punkten aus gemessen wird, wo die Kontaktfedern 12 und 13 den Kontaktstift 16 berühren, stellt den Unterschied zwischen der Breite des ursprünglichen Spaltes g zwischen den Kontaktfedern und der Dicke f des Kontaktstiftes 16 dar. Da der Kontaktstift 16 in bezug auf die Kontaktfedern 12 und 13 zentriert ausgerichtet ist, wird die Federauslenkung d sich gleichmäßig auf die beiden Kontaktfedern verteilen, d. h. jede Kontaktfeder wird um M2d oder um die halbe Gesamtauslenkung ausgelenkt.

Wenn also vorzugsweise t = 0,33 mm und g =0,18 mm ist, dann beträgt die gesamte Kontaktfederauslenkung d 0,15 mm. Somit beträgt also die Auslenkung jeder Kontaktfeder, y = M2d oder 0,075 mm. Daher beträgt die Kraft, die jede Kontaktfeder 12 und 13 auf den Kontaktstift 16 ausübt, wenn dieser mit den Kontaktfedern vollkommen ausgerichtet ist:

F = k ■ y = (31,4) - (3) = 94,2 Gramm.

Sind jedoch diese Teile zunächst nicht richtig miteinander ausgerichtet, dann ergibt sich eine kleine zusätzliche Kraft an derjenigen Kontaktfeder, die etwas weiter nachgeben muß, um den nicht richtig ausgerichteten Kontaktstift aufzunehmen.

Die Ausrichttoleranzen für die Kontaktfedern 12,13 und für den Kontaktstift 16 betragen vorzugsweise ±0,05 mm. Im schlimmsten Fall beträgt also die Maximalauslenkung y" zwischen den beiden Teilen 0,10 mm, wobei y" die Auslenkung in Richtung des Pfeiles bei Ausrichtung in Fi g. 1 ist

Die Ausrichtfederkonstante k' bestimmt sich allgemein aus der folgenden Formel:

Li

Ic

Dabei ist

E der Elastizitätsmodul des Bnchsenmaterials,

Le die effektive Länge, die bereits definiert ist,

die Dicke jeder Kontaktfeder,
HT¹

Dabei ist

12

das Trägheitsmoment für den Querschnitt der Kontaktfeder bei W,

— — = dem Trägheitsmoment der Befesti-

¹² gungslasche im Querschnitt Wl und

die gesamte Einspannlänge der Gabelbuchse vom Lötpunkt oder vom Verankerungspunkt bis zum Mittelpunkt der Kontaktoberflächen 15.

In der bevorzugten Ausführungsform ist diese Ausrichtfederkonstante 5,1 Gramm/0,025 mm. Sie kann jedoch etwa ±25% schwanken (d. h. zwischen etwa 3,8 und 6,5 Gramm/0,025 mm), ohne daß dabei die Fähigkeit der Kontaktfedern verlorengeht, eine relative Fehlausrichtung mit dem Steckerstift auszugleichen, da eine solche Änderung in der Federkonstante in den meisten Fällen nur eine geringe Änderung in der Ausrichtkraft hervorrufen würde. Die Wirkung einer Verbiegung oder Torsion wird als vernachlässigbar angesehen, da die Gabelbuchsen durch eine Ausrichtvorrichtung zentriert sind.

Es sei nun angenommen, daß die Ausrichtfederkonstante 5,1 Gramm/0,025 mm beträgt, dann beträgt die Maximalkraft F' für die Ausrichtung =

F' = K' ■ y' = 5,1 · 4 = 20,4 Gramm.

Daher ist die Kontaktkraft, die eine der Kontaktfedern 12 oder 13 auf den Kontaktstift 16 ausübt der maximal um 0,10 mm von der Sollrichtung abweicht

Fu = die Kraft für maximale Fehlausrichtung
= F+ F'= 94,2 + 20,4 = 114,6 Gramm.

Es muß jedoch in diesem Fall darauf hingewiesen werden, daß die andere Kontaktfeder immer noch ihre normale Kontaktkraft von 94,2 Gramm ausübt

Es ergibt sich nun klar, daß für eine Ausrichtauslenkung um 0,025 mm die dafür erforderliche Kraft nur 1/6 der Kraft betragen würde, die für eine Auslenkung einer Kontaktfeder um 0,025 mm erforderlich wäre. Dies hat seinen Grund darin, daß die Federkonstante für jede Kontaktfeder 12, 13 = 31,4 Gramm/0,025 mm ist verglichen mit 5,1 Gramm/0,025 mm für die Ausrichtung. Die sehr geringe für die Ausrichtung erforderliche Kraft gibt der Feder die zuvor erwähnte Nachgiebigkeit in Richtung der Ausrichtung. Dieses sehr wichtige und keinesfalls naheliegende Merkmal im Aufbau dieser neuen Steckerverbindung macht es möglich, die Gabelbuchse 10 in einer dichten Anordnung von Steckkontakten anzubringen, da aufgrund dieser Nachgiebigkeit Toleranzwerte nicht akkumuliert sondern ausgeglichen werden, die andererseits ein Verbindungssteckersystem mit Abständen von 1,27 -1,27 mm unmöglich machen würde.

Weiterhin gibt es eine zusätzliche Federkonstante im Sitz jedes Joches in Richtung des dritten in Fig. 1 angegebenen Pfeiles. Dies ergibt eine Kompensationswirkung für Schwankungen in den Aufbautoleranzen, wobei sich das Federjoch (11) gegen die Rückwand 47 (F i g. 3) abstützt bevor der Kontaktstift 16 zwischen die Kontaktfedern eingeschoben wird, die Federkonstante k" für den Sitz des Joches wird gemäß der folgenden Formel bestimmt:

IE

12

dem Trägheitsmoment Pur jede Kontaktfeder im Querschnitt Wm Richtung des Sitzes,

das Trägheitsmoment für die Befestigungslasche am Querschnitt WX in Richtung des Sitzes.

hl H

In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Federkonstante in Richtung des Sitzes k" 1,5 Gramm/ 0,025 mm, kann jedoch um etwa 25% (d. h. zwischen etwa 1,1 und 1,9 Gramm/0,025 mm) schwanken, ohne daß nachteilige Wirkungen auftreten.

Es sei nunmehr angenommen, daß die I-'ederkonstante in Richtung des Sitzes 1,5 Gramm/0,025 mm beträgt, dann beträgt die Maximalkraft zum Einsetzen des Federjochs gegen die Wand der Ausnehmung 1,5 · 4 = 6 Gramm.

Bei der bis jetzt beschriebenen Ausführungsform und der gegenseitigen Beziehungen der verschiedenen Federkonstanten in der Gabelbuchse 10 wird diese in einzigartiger Weise für eine große Anzahl verschiedener Anwendungsgebiete brauchbar, wie sie jetzt anschließend beschrieben werden, wobei gleichzeitig eine Vielzahl von Steckerverbindungen hergestellt werden können, ohne daß dabei gleichzeitig unerwünschte Kräfte und Beanspruchungen in Längsrichtung auftreten.

F i g. 2 und 3 zeigen beispielsweise die Steckerverbindung gemäß der Erfindung in Anwendung auf die Kante einer Schaltungskarte. Eine gedruckte Schaltungskarte 20 mit einer Anzahl von Steckerstiften 16 für die erforderlichen elektrischen Schaltverbindungen ist an einer Kante mit einem Stiftträger 21 dargestellt. Die Steckerstifte 16 durchsetzen den Stiftträger und stehen auf dessen Unterseite über.

Eine Steckergrundplatte 22 weist eine Anzahl von Öffnungen 23 auf, deren jede der Aufnahme und Befestigung einer Gabelbuchse 10 dient. Die Öffnungen 24 in der Steckergrundplatte 22 sind so angeordnet, daß der Stiftträger 21 und die gedruckte Schaltungskarte 20 während des Einschiebens so geführt werden, daß die Steckerstifte, die an der Unterseite des Stiftträgers 21 überstehen, in die Öffnungen 23 eingeführt und gegenüber den Kontaktoberflächen 15 der Gabelbuchse 10 zu liegen kommen. Während dieses Vorganges wirken keine Einschubkräfte auf die Kontaktstifte 16 oder die Gabelbuchsen 10 ein. Eine Betätigungsschraube 25, die auf dem Stiftträger 21 angebracht ist hat einen Endabschrnü (niulii geneigt), dcf in die Bohrung 26 der Grundplatte 22 paßt Wenn die Betätigungsschraube 25 gedreht wird, dann wird durch eine Nockenwirkung der Schraube (nicht gezeigt) der Stiftträger 21 in seitlicher Richtung verschoben, so daß dadurch kraftschlüssig die Steckerstifte 16 in Reibungseingriff und elektrischen Kontakt mit den entsprechenden Gabelbuchsen 10 gezwungen werden. Diese seilliche Bewegung bewirkt daß die Vorsprünge 27, die ein Teil des Stiftträgers 21 sind, unter die Zungen 28 der Grundplatte 22 zu liegen kommen, so daß Stiftträger 21 und Steckerstifte 16 in ihrem elektrischen Eingriff gehalten werden.

Fig.4 ist eine Darstellung eines Steckerstiftes und einer Erdungsschiene unter Verwendung der Steckerverbind-mg gemäß der Erfindung. Dabei ist ein Teil einer Schaltungsplatte 30 dargestellt auf der eine

Anzahl von Steckersiiften 31 in einer Reihe angebracht sind. Die Erdungsschiene 32 ist mit vorgegebenem Abstand von der Reihe der Steckerstifte 31 angebracht. Diese Steckerverbindung dient als elektrischer Anschluß zur Verbindung der elektrischen Leiterelemente eines Kabels 33 mit den Steckerstiften 31 und der Erdungsschiene 32 auf der Schaltungskarte 30. Der Steckeraufbau ist so ausgestaltet, daß er trennbar auf einem Stift 31 und einer Erdungsschiene 32 angebracht werden kann und besteht aus einem geformten Kunststoffgehäuse 34 zur Aufnahme der Gabelbuchse 10 und einer gabelförmigen Buchse 35. Das untere Ende des Gehäuses 34 weist zur Aufnahme der Steckerstifte

31 einen rechteckigen Abschnitt 36 auf. Das Gehäuse 34 dient der Aufnahme eines federnden Gabelkontaktes 35, der mil dem Ende des O-Leiters eines elektrischen Kabels 33 verbunden ist, und einer Gabelbuchse 10, die mit der Signalader 37 des elektrischen Kabels 30 verbunden ist. Die inneren Seiten der Zinken 35a des Gabelkontaktes übergreifen die Erdungsschiene 32 und stellen mit ihr elektrischen Kontakt her. Ein Kontaktstift 31 tritt in die rechteckige Bohrung 36 in Nachbarschaft der Kontaktoberflächen 35 der Gabelbuchse 10 ein. Das Gehäuse kann mechanisch so gleitend bewegt werden, daß der Kontaktstift mit den Kontaktoberflächen 15 der Gabelbuchse 10 eine elektrisch leitende Verbindung eingeht.

Andererseits ist der Steckeraufbau der F i g. 4 so ausgestaltet, daß er trennbar oder lösbar mit einem Steckerstift 31 und einer Erdungsschiene 32 in der Weise verbunden werden kann, daß er in Längsrichtung und unmittelbar auf dem Stift 31 und die Erdungsschiene

32 aufgeschoben wird. Bei dieser Befestigungsart ergeben sich geringe Einschubkräfte auf die Gabelbuchse 10 und den Stift 31. Auf diese Weise kann man jedoch gewöhnlich nur zwei elektrische Anschlüsse gleichzeitig herstellen und die Einschubkräfte sind gering. Die Gabelbuchse 10 ist auch für diese Anwendung immer brauchbar.

F i g. 5 zeigt die Anwendung für eine hochintegrierte Schaltung unter Verwendung der Gabelbuchsen gemäß der Erfindung. Eine hochintegrierte Schaltung besteht aus einem Gehäuse 40, das im Innern die eigentliche integrierte Schaltung enthält Die elektrische Verbindung zur innenliegenden Schaltung wird über eine Anzahl von Leitungen oder Stiften 41 hergestellt, die seitlich am Gehäuse 40 herausragen. Diese Leitungen oder Stifte ragen nur ein kurzes Stück über das Gehäuse 40 hinaus und werden etwa um einen Winkel von 90° abgebogen, um Kontaktbereiche zu bilden. Diese Leitungen stellen dann zwei im wesentlichen parallele Reihen von Steckerstiften dar. Eine Buchsenplatte 42 mit zwei parallelen Reihen von Öffnungen 43 zur Aufnahme der Gabelbuchsen 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf einer gedruckten Schaltungsplatte

ίο 44 befestigt, jede der Gabelbuchsen JO ist an der Buchsenplatte mit der Schaltung auf der gedruckten Schaltungskarte 44 verbunden. Eine Stiftführung 45 mit parallelen Reihen rechteckig geformter Öffnungen 46 liegt auf der Buchsenplatte 42 und dient zum Schutz der Gabeibuchsen 10. Offensichtlich kann das Modul 40 mit der gedruckten Schaltungskarte 44 dadurch verbunden werden, daß die Ausgangsleitungen 41 des Moduls in die entsprechenden Öffnungen 46 der Stiftführung 45 eingesetz« und dann das Modul 40 gleitend so bewegt wird, daß ein elektrischer Eingriff der Steckerslifte 41 mit den Kontaktoberflächen 15 der Gabelbuchsen 10 innerhalb der Platte 42 hergestellt wird.

Es soll darauf hingewiesen werden, wie in F i g. 1 gezeigt, daß der Steckerstift 16, wenn er in seitlicher Richtung eingesetzt wird, vorzugsweise von der Seite gegenüber dem Joch 11 eingeführt wird. Falls erwünscht, kann aber auch der Steckerstift von der Jochseite aus eingeführt werden. Die Kontaktfedern 12, 13 weisen keine Beschränkung an dieser gegenüberliegenden Seite auf und haben daher mehr Freiheit, beim Einführen des Steckerstiftes 16 nachzugeben. Beim Einschieben von der Jochseite her versucht das Joch die Bewegungsfreiheit der Kontaktfedern während des Einschiebens des Steckerstiftes zu beschränken. Daher wird die Einschubkraft für das Einschieben des Steckerstiftes auf der Seite gegenüber dem Joch geringer sein.

Es muß ferner darauf hingewiesen werden, daß die konvex gekrümmten Kontaktoberflächen 15 vorzugsweise zylindrisch oder tonnenförmig sind, wobei die Achsialrichtung der Zylinder senkrecht zur Länge der Stifte verläuft Diese Kontaktoberflächen geben dann einen zuverlässigen elektrischen Kontakt, unabhängig davon, ob der Steckerstift als runder Stift, als flacher Stift oder als Kontaktmesser ausgestaltet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steckkontaktverbindung mit zur Aufnahme von Kontaktstiften bestimmten Gabelbuchsen, die jeweils aus einem Joch bestehen, das zwei im wesentlichen komplementäre, einander gegenüberliegende, nach außen gerichtete Kontaktfedern und eine nach innen weisende, einseitig einspannbare Befestigungslasche aufweist, dadurch gekennzeichnet,

daß zum Einführen eines Kontaktstiftes (16) die beiden Kontaktfedern (12,13) in Spreizrichtung eine etwa gleich große erste Federkonstante (K) aufweisen, daß ferner die einseitig eingespannte Befestigungslasche (14) eine zweite wesentlich kleinere Federkonstante (K') in Spreizrichtung der Kontaktfedern aufweist und

daß die Befestigungslasche (14) in einer Richtung senkrecht zur Spreizrichtung der Kontaktfedern (12, 13) eine dritte, noch wesentlich kleinere Federkonstante (K") aufweist

2. Steckkontaktverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Federkonstante (K') etwa 1/6 der ersten Federkonstante (K) beträgt und

daß die dritte Federkonstante etwa 1/20 der Federkonstante (K)jeder der Kontaktfedern (11,12) beträgt.

3. Steckkontaktverbindung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Federkonstante (K) jeder Kontaktfeder im Bereich von 22 bis 43,3 g/0,025 mm liegt,
daß die zweite kleinere Federkonstante im Bereich von 3,8 bis 6,5 g/0,025 mm liegt und
daß die dritte Federkonstante in Richtung des Buchsensitzes etwa 1,1 bis 1,9 g/0,025 mm beträgt.

4. Steckkontaktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Fehlausrichtung zwischen Buchse (10) und Kontaktstift (16) die stärker gespreizte Kontaktfeder auf den Kontaktstift eine größere Kontaktkraft ausübt und

daß die andere Kontaktfeder auf den Kontaktstift praktisch die gleiche Kontaktkraft ausübt, wie wenn keine Fehlausrichtung vorhanden wäre.

5. Steckkontaktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Kontaktfedern (12, 13) ohne fehlausrichtung des Kontaktstiftes (16) auf diesen praktisch gleiche Kontaktkräfte ausüben.

6. Steckkontaktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Gabelbuchse (10) mit Joch (11), Befestigungslasche (14) und Kontaktfedern (12, 13) einstückig durch Ausstanzen hergestellt ist.

7. Steckkontaktverbindung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kontaktfedern (12, 13) konvex gekrümmte Kontaktflächen (15) aufweisen, die mit dem Kontaktstift auch bei leichter Fehlausrichtung eine linienförmige Kontaktberührung herzustellen in der Lage sind.

8. Steckkontaktverbindung nach einem der An-Sprüche 1 — 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die konvex geformten Kontaktflächen (15) etwa tonnenförmig gewölbt und mindestens an der dem Mittelteil des Jochs
abgeschrägt sind.

gegenüberliegenden Seite