[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktvorrichtung zur Kontaktierung mit
Gegenkontakten wie Leiterbahnen einer Leiterplatte oder metallisierten Kunststoffkontur
(MID) (MID = "Moulded Interconnect Devices"), Kontaktmessern od. dgl., wobei die Kontaktvorrichtung
über den Gegenkontakten zugeordnete Randkanten zu schiebende Kontakte wie Gabelfederkontakte,
Doppelschenkel-Flachfedern od. dgl. umfasst und wobei jeder Kontaktschenkel eines
Kontakts nahe seinem freien Ende eine Mündungsschrägfläche sowie seinem freien Ende
abgewandt dahinter wenigstens eine zum anderen Kontaktschenkel hin weisende Kontaktkuppe
aufweist.
[0002] Kontaktvorrichtungen dieser Art sind im Stand der Technik in zahlreichen Varianten
offenbart. Ein Beispiel zeigt die DE 30 23 614 C2, die eine Steckerleiste für Flüssigkristallanzeigen
zum Inhalt hat. Dieses Dokument befasst sich mit dem Problem, ein möglichst reibungsloses
Einführen der Flüssigkristallanzeige in die Steckerleiste zu erreichen. Erzielt werden
soll ein betriebssicherer Kontaktdruck wie auch die Möglichkeit zur problemlosen Aufnahme
harter Kanten der Flüssigkristallanzeige. Als bisheriger Nachteil ist angegeben, dass
die Kante der Flüssigkristallanzeige tunlichst angeschrägt ("gebrochen") werden musste.
Als Problemlösung schlägt DE 30 23 614 C2 vor, die Schenkel der Gabelfedern derartig
asymmetrisch auszubilden, dass die Flüssigkristallanzeige zunächst schräg zur Öffnung
der Gabelfedern ohne Überwindung einer Federkraft einzuführen ist und anschließend
durch Abkippen zur Parallele der Längsachse der Gabelfedern deren beide Schenkel zur
beidseitigen Kontaktierung in der Steckerleiste aufweitet.
[0003] So zuverlässig diese Problemlösung auch sein mag, so ist das Abkippen des mit der
Kontaktvorrichtung zu verbindenden Gegenstandes, hier also der Flüssigkristallanzeige,
nicht bei allen Anwendungsfällen wünschenswert. Denkt man beispielsweise an hochgradig
miniaturisierte Steckvorrichtungen für Mobiltelefone od.dgl., ist eine derartige Handhabung
für den Anwender praktisch unzumutbar.
[0004] Im Zusammenhang mit Kontaktvorrichtungen der angesprochenen Art besteht des weiteren
das Problem, dass die Veredelungsschichten des Gabelfederkontakts, mit denen diese
überzogen sind, durch Steckvorgänge leicht beschädigt werden können. Üblicherweise
sind die Kontaktkuppen an den Stanzkanten der Gabelfederkontakte ausgebildet und zur
Gewährleistung einer hervorragenden elektrischen Kontaktgabe verzinnt oder gar vergoldet.
Bei der Kontaktierung scharfkantiger Leiterplattenkanten oder nicht sorgfältig entgrateter
Messerkontakte können diese dünnen Veredelungsschichten beschädigt werden mit der
Folge, dass die Übergangswiderstände negativ beeinflusst werden und die Langzeitstabilität
der Kontakte beeinträchtigt wird.
[0005] Aufgabe vorliegender Erfindung ist es im wesentlichen, eine Kontaktvorrichtung der
als bekannt vorausgesetzten Art zu schaffen, die einfach ausgestaltet und gegen Beschädigungen
ihrer Kontaktflächen besonders geschützt ist.
[0006] Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ist dem entsprechend
dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Mündungsschrägfläche in eine zusätzliche
Kontaktkuppe übergeht, die der Kontaktkuppe in Steckrichtung des Kontakts als voreilende
Kontaktkuppe vorgelagert ist.
[0007] Der wesentliche Kern der Erfindung besteht demnach darin, zusätzliche Kontaktkuppen
vorzusehen, die den möglicherweise kontaktschädigenden Einfluss von Gegenkontakten,
insbesondere deren scharfer oder gratiger Kanten beseitigen oder doch zumindest "entschärfen",
bevor die leitenden Teile der Gegenkontakte mit den eigentlichen Kontaktkuppen in
Wirkkontakt gelangen.
[0008] Im Unterschied zum Stand der Technik nach der genannten DE 30 23 614 C2 ist gemäß
der Erfindung kein Verschwenken oder Abkippen eines Teils einer Steckverbindung erforderlich,
so dass sich die erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung hervorragend für eine herkömmliche
Steckvorrichtung mit lediglich geradlinigen Einsteck- und Abzugsbewegungen eignet.
[0009] Zu dem Zweck, Kontaktvorrichtungen mit gabelförmig ausgebildeten Kontaktelementen
so einzurichten, dass beim Einschieben gedruckter Schaltungen nur eine geringe Einschubkraft
erforderlich ist, schlägt die DE 1 046 137 vor, für jede Kontakteinheit zwei oder
mehrere nebeneinander liegende Kontaktelemente vorzusehen, wobei die kontaktgebenden
Kuppen der Kontaktelemente in Einschubrichtung derart versetzt angeordnet sind, dass
beim Einschieben der gedruckten Schaltung die Kontaktelemente jedes Kontaktes nacheinander
Kontakt geben. Hier besteht jede Kontaktvorrichtung aus mindestens zwei, vorzugsweise
drei nebeneinander liegenden gabelförmigen Kontaktelementen, die jeweils in einander
gegenüberliegender Anordnung ein Kontaktkuppenpaar aufweisen. Zwar sind auch hier
"zusätzliche Kontaktkuppen" vorhanden, doch nicht im Sinne der Erfindung der eigentlichen
Kontaktkuppe in Steckrichtung des Kontakts voreilend vorgelagert. Dies rührt daher,
dass bei der Kontaktvorrichtung der DE 1 046 137 die Kuppenpaare nebeneinander angeordnet
sind. Die Kuppen wirken daher jeweils - wie bei herkömmlichen Gabelfederkontakten
- in nur jeweils einer Linie. Es gibt keine Anordnung, bei der eine Kuppe - wie bei
der Erfindung - für eine weitere, in derselben Linie angeordnete Kuppe eine "Vorarbeit"
leistet. Im Prinzip handelt es sich also bei diesem Stand der Technik lediglich um
eine Verdopplung oder Verdreifachung eines herkömmlichen Gabelfederkontakts ohne Wirkung
im Hinblick auf die Problemstellung vorliegender Erfindung. Es ist also mit dem Stand
der Technik entsprechend DE 1 046 137 nicht möglich, die erfindungsgemäß zugrundeliegende
Aufgabe zu lösen.
[0010] In weiterer Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Mündungsschrägfläche jeweils einen steilen Winkel (W) von ca. 40° bis 55° zur Steckrichtung
einschließt und dass der Übergang von der voreilenden Kontaktkuppe zu der eigentlichen
Kontaktkuppe jeweils flacher verläuft als die Mündungsschrägfläche und jeweils einen
Winkel (W) von ca. 15° bis 30° zur Steckrichtung einschließt. Gegenüber herkömmlichen
Winkeln von an Gabelfederkontakten vorhandenen Mündungsschrägflächen sind diese erfindungsgemäß
durch besondere Steilstellung "aggressiv" ausgebildet, um dem Ziel möglichst nahe
zu kommen, störende Grate, Kanten od. dgl. der Gegenkontaktelemente zu schlichten.
[0011] Bezüglich baulicher Einfachheit und der Zielvorgabe einer gewünschtenfalls auch stark
miniaturisierten Kontaktvorrichtung sind vorzugsweise alle Kontaktkuppen mit dem Kontakt
einteilig sowie werkstoffeinheitlich-stoffschlüssig ausgebildet.
[0012] Schließlich sieht die Erfindung eine Ausführung vor, bei der die voreilende Kontaktkuppe
des einen Kontaktschenkels bezüglich der voreilenden Kontaktkuppe des anderen Kontaktschenkels
in Steckrichtung um ein gewisses Maß versetzt angeordnet ist. Dies ist namentlich
insofern von Vorteil, als die voreilenden Kontaktkuppen nacheinander, d.h. in zeitlicher
Aufeinanderfolge, zur Wirkung gelangen und somit jeweils unbeeinflusst von der anderen
voreilenden Kontaktkuppe ihre bestimmungsgemäße Funktion wahrnehmen können.
[0013] Die Herstellung, insbesondere also das Stanzen, eines Kontaktelements entsprechend
der Erfindung unterscheidet sich, abgesehen lediglich von der geometrischen Form des
erzeugenden Werkzeugs, nicht von der Herstellung eines üblichen einfachen Gabelfederkontakts.
Folglich erfordert die Erfindung praktisch keinerlei zusätzlichen Aufwand und Kosten.
[0014] Im übrigen wird die Erfindung durch die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der beiliegenden Zeichnungen noch verdeutlicht. Alle Zeichnungen zeigen in
jeweils gleicher Seitenansicht sowie in erheblicher Vergrößerung eine Kontaktvorrichtung,
die als Gabelfederkontakt ausgebildet ist, und zwar im einzelnen:
- Fig. 1
- eine erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung unmittelbar vor dem Aufstecken auf eine Leiterplatte,
- Fig. 2
- dieselbe Kontaktvorrichtung bei Berührung beider Mündungsschrägflächen durch Stirnkanten
der Leiterplatte,
- Fig. 3
- die Kontaktvorrichtung nach dem Passieren der beiden voreilenden Kontaktkuppen an
den Leiterplattenkanten vorbei,
- Fig. 4
- die Kontaktvorrichtung vor dem Auftreffen einer Kante der Leiterplatte auf eine Kontaktkuppe,
- Fig. 5
- die Kontaktvorrichtung im bestimmungsgemäßen Kontaktierzustand, in dem beide Kontaktkuppen
Leiterbahnen derselben kontaktieren, und
- Fig. 6
- eine herkömmliche Kontaktvorrichtung entsprechend dem Stand der Technik.
[0015] Bevor die Erfindung anhand des in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiels
näher beschrieben wird, sei zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 6 auf den allgemeinen
Stand der Technik eingegangen.
[0016] Eine insgesamt mit 10 bezeichnete Kontaktvorrichtung umfasst eine Anzahl von Kontaktfedern
11, die als Gabelfedern mit Gabelschenkeln 12 und 13 sowie einem diese verbindenden
Gabelsteg 14 ausgebildet sind. An Letzterem ist ein Fußteil oder Leiteranschlussabschnitt
15 insbesondere werkstoffeinheitlich-stoffschlüssig angebunden. Dabei kann es sich
um einen Crimpanschluss für abisolierte Leiterenden handeln, aber auch z.B. um eine
Schneidklemmgabel. Im übrigen ist der Abschnitt 15 nicht Gegenstand vorliegender Erfindung.
[0017] Jeder der beiden Gabelschenkel 12, 13 weist an seiner zum jeweils gegenüberliegenden
Gabelschenkel 13 bzw. 12 weisenden Seite eine sogenannte Kontaktkuppe 16 bzw. 17 auf.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Kontaktkuppen
16 und 17 in Längs- bzw. Steckrichtung 18 um ein mit 19 bezeichnetes Maß versetzt.
Dies dient der erleichterten Kontaktierung insoweit, als die Kontaktkuppe 16 und sodann
erst die Kontaktkuppe 17 einen Gegenkontakt 20 beaufschlagt, der bei allen dargestellten
Ausführungsformen als Beispiel eine Leiterplatte 21 mit Leiterbahnen 22, 23 sein soll.
Alternativ kann es sich bei dem Gegenkontakt 20 auch um einen Flachstecker oder Messerkontakt
handeln oder auch um eine sogenannte metallisierte Kunststoffkontur. Durch den Versatz
19 reduzieren sich die Steckkräfte infolge des zeitlichen Versatzes der maximalen
Auslenkung der Gabelschenkel 12 und 13 während eines Steckvorgangs.
[0018] Der Gabelfederkontakt 11 ist senkrecht zur Zeichenebene aus einem flachrechteckigen
Kontaktblech ausgeschnitten. Die Kontaktkuppen 16 und 17 stellen mit den Stanzflächen
ihre Kontaktflächen 16a und 17a bereit. Insbesondere diese Kontaktflächen 16a und
17a, ggf. auch die gesamte Kontaktfeder 11, sind im Hinblick auf optimale elektrische
Kontaktgabe veredelt durch einen galvanischen Überzug wie z.B. eine Verzinnung oder
Vergoldung. Diese Veredelungsschicht ist sehr empfindlich und kann beispielsweise
durch scharfe Kanten 24 von Gegenkontakten 20 beschädigt werden. Beim Stand der Technik
entsprechend Fig. 6 sind daher die Randkanten einer Leiterplatte 20 durch Ausbildung
zweier Fasen 31 ein wenig "entschärft". Gleichwohl bleiben noch die aus Fig. 6 ersichtlichen,
trotz der Anfasung 31 scharfen Kanten 24 als möglicherweise schädigend übrig.
[0019] Im übrigen weist die Kontaktfeder 11 an den Innenseiten ihrer beiden Gabelschenkel
12 und 13 noch sogenannte Mündungsschrägflächen 26, 27 auf als Aufsteckführung und
Gleitbahnen für eine möglichst sanfte Kontaktierung mit dem Gegenkontakt 20. Außerdem
bewirken die Schrägflächen 26 und 27 in Folge ihrer Keilspreizwirkung das weiche Aufspreizen
der unter Eigenfederspannung stehenden Gabelschenkel 12 und 13.
[0020] Im Weiteren wird nun der Gegenstand der Erfindung anhand der Fig. 1 bis 5 beschrieben.
[0021] Zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik, wie er in Fig. 6 und der obigen
Beschreibung erfäutert wurde, weist eine Kontaktvorrichtung 10 eine Kontaktfeder 11
mit zwei Gabelschenkeln 12 und 13, einen diese miteinander verbindenden Steg 14 und
einem Leiteranschlussabschnitt 15 auf. Auch hier sind zwei, ggf. in Axialrichtung
mit nicht notwendigem und hier auch nicht dargestelltem Versatz beabstandete Kontaktkuppen
16 und 17 mit ihren Kontaktflächen 16a und 17a vorgesehen.
[0022] Diese Kontaktvorrichtung 10 bzw. die Kontaktfeder 11 ist nun in besonderer Weise
gestaltet, um auch mit scharfen Kanten 24, 25 von Gegenkontakten 20 wie z.B. einer
Leiterplatte 21 mit Leiterbahnen 22 und 23, kontaktiert werden zu können, ohne dass
die Kontaktflächen 16a, 17a bzw. ihre Veredelungsschichten Schaden leiden.
[0023] Den beiden Kontaktkuppen 16 und 17 vorgelagert, d.h. in Steckrichtung 18 vorn gelegen,
ist an jedem der beiden Gabelschenkel 12 und 13 jeweils eine weitere, sogenannte voreilende
Kontaktkuppe 29 und 30 vorgesehen. Ihre inneren Oberflächen sind mit 29a und 30a bezeichnet.
Wie außerdem aus Fig. 1 ersichtlich ist, weisen die Kontaktkuppen 29 und 30 und damit
auch ihre inneren Oberflächen 29a und 30a einen Längsversatz auf, der in Fig. 1 mit
28 bezeichnet ist. An die voreilenden Kontaktkuppen 29 und 30 schließen sich zum freien
Ende der Gabelschenkel 12 und 13 jeweils eine Mündungsschrägfläche 26 und 27 an.
[0024] Diese Mündungsschrägflächen 26 und 27 schließen zur Steckrichtung 18 einen Winkel
W ein, der deutlich größer ist als der Winkel w, den die Mündungsschrägflächen 26
und 27 beim Stand der Technik entsprechend Fig. 6 ausbilden und der in der Größenordnung
von etwa 30° liegt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel W etwa
48°. Folglich sind die Schrägflächen 24 und 25 beim Gegenstand der Erfindung wesentlich
steiler zur Steckrichtung 18 geneigt und wirken somit auf die Kanten 24 und 25 eines
Gegenkontakts 20 ausgesprochen aggressiv.
[0025] Im folgenden sei nun die Wirkung der konstruktiven Ausgestaltung der Kontaktvorrichtung
10 entsprechend Fig. 1 im einzelnen während eines Steckvorgangs erläutert, bei dem
die Kontaktvorrichtung 10 mit einem Gegenkontakt 20 zusammengesteckt wird.
[0026] In Fig. 1 trifft beim Stecken der Kontaktvorrichtung 10 in Richtung des Pfeiles 18
(Steckrichtung) auf eine Leiterplatte 21 zunächst die Mündungsschrägfläche 27 auf
die scharfe Kante 25 der Leiterplatte 21. Unter gleichzeitigem Wegspreizen des Gabelschenkels
13 bezüglich Fig. 1 nach rechts schabt nun die Mündungsschrägfläche 27 an der Kante
25 entlang und bricht diese zumindest in der Weise leicht, dass ein scharfer Grat
entfernt und/oder die scharfe Kante geschlichtet werden.
[0027] Entsprechend Fig. 2 hat nun die Mündungsschrägfläche 27 die nunmehr geglättete Kante
25 verlassen. Inzwischen ist die gegenüberliegende Kante 24 der Leiterplatte 21 ein
Stück längs der gegenüberliegenden Mündungsschrägfläche 26 entlanggeglitten und hat
auch diese geglättet. Gleichzeitig hat der Kraftkontakt zwischen der Kante 24 und
der Mündungsschrägfläche 26 die Gabelfederschenkel 12 und 13 weiter aufgespreizt.
[0028] In Fig. 3 ist einerseits zu sehen, dass die Kanten 24 und 25 der Leiterplatte 21
angefast worden sind und dass sich nun die Leiterplatte 21 zwischen den beiden Mündungsschrägflächen
26 und 27 der Kontaktvorrichtung 10 befindet.
[0029] Im weiteren Verlauf des Aufsteckens der Kontaktvorrichtung 10 auf die Leiterplatte
21 berührt, wie in Fig. 4 dargestellt, die Leiterplattenkante 24 die eine Schrägfläche
32 (der Deutlichkeit halber in Fig. 3 dargestellt), die zwischen der voreilenden Kontaktkuppe
29 und der eigentlichen Kontaktkuppe 16 ausgebildet ist und eine Neigung von ca. 15°
(Winkel w in Fig. 3) aufweist. Der Kontakt der Leiterplattenkante 24 mit der Schrägfläche
32 führt gegebenenfalls zur weiteren Schlichtung ihrer Kante 24. Auf der anderen Seite
läuft die voreilende Kontaktkuppe 27 auf eine Leiterbahn 22 der Leiterplatte 21 auf.
[0030] Nunmehr gleitet die Schrägfläche 33, die zwischen der voreilenden Kontaktkuppe 27
und der eigentlichen Kontaktkuppe 17 vorhanden ist, auf die zweite Leiterplattenkante
25, bis schließlich entsprechend Fig. 5 die beiden eigentlichen Kontaktkuppen 16 und
17 der Gabelschenkel 12 und 13 die Leiterbahnen 22 und 23 kontaktieren. Diese sind
beim Ausführungsbeispiel auf beiden Seiten der Leiterplatte 21 vorgesehen, jedoch
könnte die Leiterplatte 21 auch nur einseitig mit einer Leiterbahn versehen sein.
Fig. 5 zeigt den endgültigen, betriebsmäßigen Kontaktzustand.
[0031] Wie sich aus vorstehendem deutlich ergibt, besteht das Wesen der Erfindung darin,
den eigentlichen Kontaktkuppen 16 und 17 zum freien Ende der Gabelschenkel 12 und
13 hin sogenannte voreilende Kontaktkuppen 29 und 30 vorzuordnen, die, insbesondere
im Zusammenwirken mit den davor noch angeordneten aggressiven Mündungsschrägflächen
26 und 27 die Kanten 24 und 25 des Gegenkontaktes 20, z.B. einer Leiterplatte 21,
eines Messerkontakts oder einer MID brechen bzw. schlichten oder anfasen.
[0032] Wenn dann die eigentlichen Kontaktkuppen 16 und 17 den Gegenkontakt berühren, so
hat dieser seine Aggressivität bereits verloren und kann daher die empfindlichen Kontaktflächen
16a und 17a an den Kontaktkuppen 16 und 17 nicht mehr in Mitleidenschaft ziehen.
[0033] Soweit die vorliegende Erfindung anhand von Kontakten beschrieben wurde, die man
geläufig als Gabelfederkontakte bezeichnet, sei darauf hingewiesen, dass sie sich
auch bei anderen Kontaktfedern, insbes. Doppelschenkel-Federkontakten wie etwa Flachkontaktfedern,
realisieren lässt, bei denen die Federschenkel mit ihren Walzflächen einander gegenüberliegen
und die Kuppen durch Biegen der blattfederartigen Schenkel erzeugt sind.
1. Elektrische Kontaktvorrichtung (10) zur Kontaktierung mit Gegenkontakten (20) wie
Leiterbahnen (22, 23) einer Leiterplatte (21) oder metallisierten Kunststoffkontur
(MID), Kontaktmessern od. dgl., wobei die Kontaktvorrichtung (10) über den Gegenkontakten
(20) zugeordnete Randkanten (24, 25) zu schiebende Kontakte (11) wie Gabelfederkontakte,
Doppelschenkel-Flachfedern od. dgl. umfasst und wobei jeder Kontaktschenkel (12, 13)
eines Kontakts (11) nahe seinem freien Ende eine Mündungsschrägfläche (26, 27) sowie
seinem freien Ende abgewandt dahinter wenigstens eine zum anderen Kontaktschenkel
(13, 12) hin weisende Kontaktkuppe (16, 17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Mündungsschrägfläche (26, 27) in eine zusätzliche Kontaktkuppe (29,
30) übergeht, die der Kontaktkuppe (16, 17) in Steckrichtung (18) des Kontakts (11)
als voreilenden Kontaktkuppe vorgelagert ist.
2. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungsschrägfläche (26, 27) jeweils einen steilen Winkel (W) von ca. 40° bis
55° zur Steckrichtung (18) einschließen.
3. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der voreilenden Kontaktkuppe (29; 30) zu der eigentlichen Kontaktkuppe
(16; 17) jeweils flacher verläuft als die Mündungsschrägfläche (26; 27) und jeweils
einen Winkel (w) von ca. 15° bis 30° zur Steckrichtung (18) einschließt.
4. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kontaktkuppen (16, 17; 29, 30) mit dem Kontakt (11) einteilig sowie werkstoffeinheitlich-stoffschlüssig
ausgebildet sind.
5. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die voreilende Kontaktkuppe (29) des einen Kontaktschenkels (12) bezüglich der voreilenden
Kontaktkuppe (30) des anderen Kontaktschenkels (13) in Steckrichtung (18) zueinander
versetzt (Maß 28) angeordnet ist.