Symmetrischer elektrischer Kontakt

Abstract

 Für die Übertragung hochfrequenter Signale von > 2,5 GHz bzw. 5 Gbps mittels einer lösbaren Steckerverbindung wird ein symmetrisch geformter elektrischer Kontakt (1, 1') vorgeschlagen, der einen Kontaktkörper (4) mit einer Kontaktseite (3) mit U-förmigen Federschenkeln (13) sowie eine Anschlussende (5) aufweist.
An den beiden Federschenkeln (13) sind gegeneinander ausgerichtete Kontaktkuppen (15) mit gegenüber der Materialdicke der Federschenkeln (13) schmaler ausgebildeten Kontaktzonen (16) angeformt.
Beim Zusammenfügen der beiden elektrischen Kontakte (1, 1'), die in Steckrichtung um 90° versetzt zueinander gesteckt werden, treffen die Kontaktkuppen (15) bzw. deren Kontaktzonen (16) des einen elektrischen Kontaktes (1, 1') paarweise auf den Kontaktkörper (4) des anderen elektrischen Kontaktes (1, 1'), so dass elektrische Signale auf dem einen Schenkel wie auf dem anderen Schenkel, Wegstrecken mit identischen Laufzeiten zurücklegen, wodurch so genannte Stubeffekte also Laufzeitdifferenzen, die eine teilweise Auslöschungen von bestimmten Signalanteilen bewirken, durch unterschiedliche Weglängen bei einer Kontaktverzweigung vermieden werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen symmetrischen elektrischen Kontakt zum gegenseitigen Kontaktieren, gebildet aus einem Kontaktkörper, mit einer Kontaktseite und einem Anschlussende, einzusetzen in einen Steckerkörper für eine lösbare Kontaktierung von Steckverbindern, zur Übertragung hochfrequenter Signale.

[0002] Ein derartiger symmetrischer Kontakt wird für eine lösbare Steckverbindung benötigt, bei der hochfrequente Signale möglichst störungsfrei übertragen werden müssen.

Stand der Technik

[0003] Bei der Signalübertragung von hochfrequenten Signalen erfolgt bei einem einfachen, klassischen Feder-Messer-Design eine Signalaufteilung am Kontaktpunkt, wobei ein Signalteil direkt an der Kontaktstelle zwischen Messer und Feder übergeben wird und der andere Teil weiter in die Messerspitze läuft und dort reflektiert wird. Wieder zurück an der Kontaktstelle wiederholt sich der Vorgang und der reflektierte Signalteil überlagert das ursprüngliche Signal. Der Phasenunterschied zwischen den beiden Signalen hängt somit von der Stecktiefe ab, die von der Mechanik des Stecksystems vorgegeben ist. Und je nach Phasenunterschied kann das Originalsignal derartig verfälscht sein, dass eine Auslöschung von Signalanteilen oder des gesamten Originalsignals erfolgt. Auch unter der Bezeichnung Stub-Effekt bekannt.

Aufgabenstellung

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen symmetrischen elektrischen Steckverbinderkontakt zur Übertragung hochfrequenter Signale derartig auszubilden, dass unabhängig von der Stecktiefe der Kontakte, Reflexionen und Laufzeitdifferenzen der Signale auf ein Minimum reduziert werden.

[0005] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Kontaktseite aus dem Kontaktkörper herausgeformte, symmetrisch ausgebildete Federschenkel aufweist, dass an den freien Enden der Federschenkel gegenüberliegende nach innen weisende Kontaktkuppen mit Kontaktzonen vorgesehen sind, und
dass die Kontaktkuppen bezogen auf die Materialstärke des Kontaktkörpers in Kontaktrichtung zur Kontaktzone schmaler als die Federschenkel ausgebildet sind.

[0006] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 - 13 angegeben.

[0007] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein derartiger Steckverbinder nur mit einer Art von elektrischen Kontakten auszurüsten ist.
Wobei die elektrischen Kontakte aus einem Kontaktkörper gebildet sind, der eine Kontaktseite und ein Anschlussende aufweist, wobei die Kontaktseite mit zwei angeformten, symmetrischen Federschenkeln mit gegenüberliegenden Kontaktkuppen versehen ist, die verrundete Kontaktzonen aufweisen. Dabei sind die Kontaktkuppen, ähnlich einem Kreisabschnitt als Absatz geformt, mit einer dünneren Materialdicke als die allgemeine Materialdicke der Federschenkel bzw. des Kontaktkörpers.

[0008] Das den Federschenkeln gegenüber liegende Anschlussende des Kontaktkörpers ist mit einem um 90° zu den Federschenkeln abgewinkelten Lötstift versehen, also quer zur Steckrichtung, und weist eine Lötfläche für eine Oberflächenlötung auf. Darüber hinaus ist der Lötstift um 45° zur Fläche des Kontaktkörpers abgewinkelt.

[0009] Beim Stecken von zwei identischen, symmetrischen Kontakten sind diese in Steckrichtung um 90° zueinander versetzt, so dass die beiden Federschenkel jeweils den Kontaktkörper des anderen Kontaktes kontaktieren.
Da die Kontaktkuppen die Enden der elektrischen Kontakte bilden und mit diesen den jeweils anderen Kontakt berühren, sind die Laufzeiten eines über diese Federschenkel zu den Kontaktkuppen verlaufenden und aufgeteilten elektrischen Signals gleich, wodurch eine Überlagerung beider Signalanteile wieder das Originalsignal ergibt.

[0010] Weiterhin ist vorteilhafterweise ein Steckerkörper vorgesehen, in den die symmetrischen, elektrischen Kontakte einsetzbar sind. Dabei weist der Steckerkörper sich kreuzende, rechteckig geformte Kammern zur Aufnahme der elektrischen Kontakte auf. Wobei eine der Kammer zur Verrastung jeweils eines elektrischen Kontaktes vorgesehen ist, während die zweite Kammer nur eine bestimmte Einstecktiefe aufweist, in die der elektrische Kontakt eines mit den gleichen Kontakten ausgerüsteten Gegensteckers einfügbar ist.

[0011] In einer Variante des Steckerkörpers sind die zur Steckseite weisenden Federschenkel der elektrischen Kontakte vorteilhaft zumindest halbseitig in Teilkammern geführt, die in mindestens einer den Steckerkörper durchdringenden Längswand eingeformt sind. Dabei werden die Federschenkel bis nahezu an die Kontaktkuppen in den Teilkammern geführt.

Ausführungsbeispiel

[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen einzelnen symmetrischen elektrischen Kontakt mit einer gestuften Kontaktkuppe,

Fig. 2

einen einzelnen symmetrischen elektrischen Kontakt mit einer schrägen Kontaktkuppe,

Fig. 3

eine Ansicht von zwei über Kreuz gesteckten symmetrischen Kontakten,

Fig. 4

einen Höhenschnittansicht von noch nicht kontaktierenden über Kreuz gesteckten elektrischen Kontakten,

Fig. 5

eine Höhenschnittansicht von über Kreuz gesteckten, sich gerade kontaktierenden Kontakten,

Fig. 6

einen Ausschnitte eines Steckerkörpers für die symmetrischen Kontakte mit Sicht auf die Lötseite,

Fig. 7

einen Ausschnitt des Steckerkörpers mit darin eingefügten elektrischen Kontakten mit Sicht auf die Steckseite,

Fig. 8

einen Schnitt durch den Steckerkörper mit einem elektrischen Kontakt, und

Fig. 9

eine Schnitt durch eine Variante eines Steckerkörpers mit teilweise verlängerten Teilkammern mit darin geschützten elektrischen Kontakten.

[0013] In der Fig.1 ist ein einzelner symmetrischer elektrischer Kontakt 1 gezeigt, der aus einem gestanzten metallischen Kontaktkörper 4 gebildet ist, mit einer Kontaktseite 3 und einem Anschlussende 5.
Der Kontaktkörper 4 ist leicht trapezförmig ausgeführt, an dessen verjüngter Seite die Kontaktseite 3 mit U-förmig ausgebildeten Federschenkeln 13 vorgesehen ist, an deren Enden gegenüberliegende, symmetrisch geformte Kontaktzonen 16 an Kontaktkuppen 15 angeordnet sind.
Wobei die Kontaktkuppen 15 bis zu den Kontaktzonen 16 parallel und mittels eines Absatzes 17 schmaler geformt sind, als die übrige Materialdicke der Federschenkel 13. Wobei der Absatz 17 unterschiedliche Längen aufweisen kann.

[0014] An den Ansatzpunkten der beiden Federschenkel 13 zum Kontaktkörper 4 ist eine abgeschrägte Übergangszone 14 in Steckrichtung zu den Federschenkeln 13 des Kontaktkörpers 4 vorgesehen.
Die der Kontaktseite 3 entgegengesetzt angeordnete Anschlussseite 5 wird durch einen angeformten, freigestellten Löt-Stift 10 gebildet, der gegenüber dem Kontaktkörper 4 um etwa 45° in Stanzrichtung des Kontaktes 1 abgewinkelt ist.
Dabei wird der Lötstift 10 an einem an der breiteren Trapezseite angeformten Anschlussteil 7 gehalten, wobei das Anschlussteil 7 aber schmaler als diese Trapezseite ausgeführt ist. Damit wird beidseitig des Anschlussteiles 7 ein so genannter Hinterschnitt 8 gebildet ist, zur Verrastung des Kontaktes 1 in einem Steckerkörper 20.
Der Lötstift 10 ist beginnend an einer der hier senkrechten Seiten des Anschlussteiles 7 angeformt und waagrecht unterhalb des Anschlussteiles 7 angeordnet und weist eine etwas abgesetzte Lötfläche 11 auf.

[0015] Gemäß Fig. 2 ist auch eine Ausführungsform vorgesehen, bei der die Kontaktkuppen in einer Variante eines elektrischen Kontaktes 1' mittels einer Schräge 18 geformt sind, also von der Materialdicke der Federschenkel 13 zur Kontaktzone 16 schmaler werdend.

[0016] In der Fig. 3 sind zwei miteinander gesteckte elektrische Kontakte 1 gezeigt. Die beiden symmetrischen Kontakte werden in Steckrichtung um 90° gegeneinander gedreht und zusammengesteckt.
Dabei ist zunächst die Funktion der schrägen Übergangszone 14 zwischen den Federschenkeln 13 zum Aufweiten der Kontaktkuppen 15 auf die Materialstärke der Kontaktkörper 4 ersichtlich.
Die Kontaktkuppen 15 werden mit den Kontaktzonen 16 nahezu bis zum gegenseitigen Anschlag der elektrischen Kontakte an den Übergangszonen 14 jeweils auf den anderen Kontakt 1 aufgeschoben.

[0017] Dazu ist in der Fig. 4 gezeigt, wie zwei elektrische Kontakte 1, 1 miteinander gesteckt werden, und zwar zu einem Zeitpunkt, bevor die Kontaktzonen 16 den jeweils anderen Kontaktkörper kontaktieren.
Das ist in der Fig. 1 angedeutet mit der Linie 4 - 4, auf deren Höhe sich ungefähr die beiden Kontaktzonen 16 der elektrischen Kontakte befinden.
Die hier gezeigten elektrischen Kontakte sind in der Geometrie der Kontaktkuppen 15 derartig ausgelegt, dass diese sich während des Steckvorganges nicht berühren.
Dazu sind die Kontaktkuppen 15 schmaler ausgebildet als die Federschenkel 13, so dass während des Steckvorganges keine gegenseitige Berührung erfolgt und die Kontaktkuppen 15 erst mit dem Aufschieben der Kontaktzonen 16 auf die Schräge 14 zwischen den Federschenkeln 13 auseinandergebogen werden, um auf dem Kontaktkörper 4 gegenseitig zu kontaktieren.

[0018] In der Fig. 5 ist der Zeitpunkt gezeigt, bei dem zwei elektrische Kontakte 1' miteinander gesteckt werden, die anstelle des Absatzes 17 eine Schräge 18 auf den Kontaktkuppen 15 zwischen den Federschenkeln 13 und Kontaktzonen 16 aufweisen, und zwar zu dem Zeitpunkt, wenn die beiden Kontaktzonen 16 die Übergangszone 14 erreichen, bevor die Kontaktkuppen 15 aufgeweitet und den Kontaktkörper 4 kontaktieren.
Das ist in der Fig. 1 angedeutet mit der Linie 5 - 5, auf deren Höhe sich ungefähr die beiden Kontaktzonen 16 der elektrischen Kontakte befinden.

[0019] Die Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt des Steckerkörpers 20, in dem eine Anzahl der symmetrischen, elektrischen Einzelkontakte 1 in zwei Reihen eingefügt sind.
Dazu sind auf der Lötseite 22 um 45° zur Längsausrichtung des Steckerkörpers 20 versetzte rechteckige Kammern 23 vorgesehen, die bis zur Steckseite 21 des Steckerkörpers geführt sind und in denen die elektrischen Kontakte 1 eingefügt und verrastet werden.
Wobei eine Verrastung mittels des Hinterschnittes 8 des Kontaktkörpers 4 in eine entsprechende Ausnehmung innerhalb der Kammer 23 erreicht wird.

[0020] Die eingefügten Kontakte sind aufgrund der um 45° versetzten Kammern 23 und ihrer um 45° abgebogenen Lötstifte 10 jetzt mit 90° seitlich zur Längsrichtung aus dem Steckerkörper herausgeführt.

[0021] In der Fig. 7 ist ein Ausschnitt der Steckseite 21 des Steckerkörpers 20 gezeigt.
Die Steckseite 21 zeigt eine Reihe von elektrischen Kontakten 1, die im Winkel von 45° zur Längsrichtung des Steckerkörpers 20 in den Kammern 23 ausgerichtet sind.
Weiterhin sind die Kammern 23 kreuzende Kammern 24 ersichtlich, in die die elektrischen Kontakte 1 eines Gegensteckers einfügbar sind, zur gegenseitigen, sich kreuzenden Kontaktierung.
Die rechteckigen Kammern 24 sind aber nur entsprechend der maximalen Einstecktiefe der Steckseite der Kontakte 1 des Gegensteckers innerhalb des Steckerkörpers 20 ausgebildet.

[0022] In der Fig. 8 ist in einem Schnitt ein Steckerkörper 20 mit darin angeordneten elektrischen Kontakten 1 gezeigt.
Wobei die elektrischen Kontakte 1 von der Lötseite 22 in die durch den Steckerkörper 20 hindurchreichende Kammer 23 eingefügt und mittels der Hinterschnitte 8 verrasten.
Die für den Gegenstecker, bzw. dessen elektrische Kontakte 1 vorgesehenen Kammer 24, welche die Kammer 23 kreuzt, ist nur mit einer begrenzten Einstecktiefe ausgeführt, so dass die Kontaktkuppen 16 des einen elektrischen Kontaktes 1, stets den Kontaktkörper 4 des anderen elektrischen Kontaktes 1 kontaktieren, womit annähernd optimale elektrische Übertragungseigenschaften auch für hochfrequente Signale in einer Steckerverbindung erzielt werden.

[0023] Eine Variante eines Steckerkörpers 25 ist in der Fig. 9 gezeigt.
Um einen besseren mechanischen Schutz der Federschenkel 13 der elektrischen Kontakte 1 beim Steckvorgang zu erzielen, ist jeweils eine Längshälfte der Federschenkel 13 bis unmittelbar an die Kontaktkuppen 15 von einer hier verlängerten Längswand 26 in Teilkammern 28 des Steckerkörpers 25 umgeben. Dabei ist die Teilkammer 28 eine einseitige Verlängerung der rechteckigen Kammer 23 aus dem bereits gezeigten Steckerkörper 20.
Bei einem gesteckten Gegenstecker liegt die andere Hälfte der Federschenkes 13 in einer entsprechenden Teilkammer 29. Wobei die Teilkammer 28 zur besseren Führung des bereits eingefügten Federschenkels 13 im Steckerkörper 25 enger ausgeformt ist als die Teilkammer 29, in die der elektrische Gegenkontakt, gekreuzt, noch einzufügen ist.
Bei einer zweizeiligen Kontaktreihe weist der Steckerkörper 25 mindestens drei durchgängige Längswände 26, 26, 27 auf, wobei in den Längswänden 26 die jeweiligen Teilkammern 28, 29 um 90° gewinkelt, eingeformt sind.

Bezugszeichenliste

Symmetrischer elektrischer Kontakt

[0024] 

Az.:

P208-08 EP P 9

1, 1'

elektr. Kontakt 17, variante Kontakt 18

2

3,

Kontaktseite

4,

Kontaktkörper, trapezförmig

5,

Anschlussende

6

7

Anschlussteil an 4

8

beidseitiger Hinterschnitt an 4

9

10

Lötstift an 7 einseitig, abgewinkelt

11

Lötflächen

12

13

Federschenkel, u-förmig

14

schräge Übergangszone zwischen 13

15

Kontaktkuppen

16

Kontaktzone

17

Absatz, abgesetzte Materiealstärke

18

Schräge, abnehmende Materialstärke

19

Verrundungen

20

Steckerkörper

21

Steckseite

22

Lötseite

23

Kammer A

24

Kammer B

25

Steckerkörper, variante

26

Längswände mit Teilkammern

27

Längswand außen glatt

28

Teilkammer a

29

Teilkammer b

30

Ansprüche

1. Symmetrischer elektrischer Kontakt (1, 1') zum gegenseitigen Kontaktieren, gebildet aus einem Kontaktkörper (4), mit einer Kontaktseite (3) und einem Anschlussende (5), einzusetzen in einen Steckerkörper (20, 25) für eine lösbare Kontaktierung von Steckverbindern, zur Übertragung hochfrequenter Signale, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktseite (3) aus dem Kontaktkörper (4) herausgeformte, symmetrisch ausgebildete Federschenkel (13) aufweist,
dass an den freien Enden der Federschenkel (13) gegenüberliegende, nach innen weisende Kontaktkuppen (15) mit Kontaktzonen (16) vorgesehen sind, und
dass die Kontaktkuppen (15) bezogen auf die Materialstärke des Kontaktkörpers (4) in Kontaktrichtung zur Kontaktzone (16) schmaler als die Federschenkel (13) ausgebildet sind.

2. Symmetrischer elektrischer Kontakt für Steckverbinder, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktkuppen (15) mittels eines Absatzes (17) schmaler als die Federschenkel ausgebildet sind, wobei der Absatz (17) mit den Kontaktkuppen (15) näherungsweise als Kreisabschnitt geformt ist.

3. Symmetrischer elektrischer Kontakt für Steckverbinder, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktkuppen (15) alternativ mittels einer symmetrischen Schräge (18) zur Kontaktzone (16) schmaler werdend, ausgebildet sind.

4. Symmetrischer elektrischer Kontakt für Steckverbinder, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktkuppen (15) Verrundungen (19) aufweisen.

5. Symmetrischer elektrischer Kontakt, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktkuppen (15) mit ihren Kontaktzonen (16) beabstandet, gegenüber und parallel zueinander ausgerichtet sind.

6. Symmetrischer elektrischer Kontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
dass eine Signalübertragung von zwei miteinander gesteckten elektrischen Kontakten (1,1) jeweils an den Enden der Federschenkel (13) des Kontaktkörpers (4) mittels der Kontaktzonen (16) erfolgt, wobei die Kontaktierung der Kontaktzonen (16) des einen Kontaktes (1) stets in Steckrichtung um 90° gedreht auf dem Kontaktkörper (4) des anderen Kontaktes (1) erfolgt.

7. Symmetrischer elektrischer Kontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Anschlussende (5) als Lötstift (10) ausgebildet und dreiseitig freigestellt, quer zur Steckrichtung am Kontaktkörper (4) angeformt ist, und gegenüber der Fläche des Kontaktkörpers (4) um 45° abgebogen ist.

8. Symmetrischer elektrischer Kontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Bereich zwischen den Federschenkeln (13) am Kontaktkörper (4) eine doppelseitig schräge Übergangszone (14) vorgesehen ist.

9. Steckerkörper (20) für symmetrische Kontakte (1, 1') mit einer Steckseite (21) und einer Lötseite (22) für symmetrische, elektrische Kontakte (1, 1'), dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrischen Kontakte (1, 1') im Steckerkörper (20) mindestens in einer Reihe, jeweils um 45° gegenüber der Längsseite des Steckerkörpers (20) gedreht, angeordnet sind, wobei die als Lötstift (10) ausgebildeten Anschlussenden (5) der elektrischen Kontakte mit 90° quer zur Längsseite des Steckerkörpers (20) herausgeführt sind.

10. Steckerkörper für symmetrische elektrische Kontakte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass auf der Steckseite (21), kreuzweise ausgeführte Kammern (23, 24) zur Aufnahme der elektrischen Kontakte (1, 1') vorgesehen sind, wobei jeweils die Kammer (23) die Kontaktseite (3) des Kontaktes (1) aufnimmt, während die andere um 90° versetzte, kreuzende Kammer (24) zur Aufnahme für die Kontaktseite (4) des Kontaktes (1, 1') eines Gegensteckers vorgesehen ist.

11. Steckerkörper für symmetrische Kontakte, nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass auf der Lötseite (22) die Kammer (23) zum Einfügen der Kontakte in den Steckerkörper (20), um 45° zur Längsrichtung des Steckerkörpers (20) ausgerichtet sind.

12. Steckerkörper für symmetrische Kontakte, nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kammer (23) bis in die Steckseite (21) des Steckerkörpers (20) reicht, während die kreuzende Kammer (24) nur bereichsweise von der Steckseite (21) in den Steckerkörper (20) hineinreicht.

13. Steckerkörper für symmetrische Kontakte, nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Variante ein Steckerkörper (25) verlängerte Längswände (26) aufweist, in denen Teilkammern (28, 29) eingeformt sind, um darin die Federschenkel (13) der elektrischen Kontakte (1,1') zumindest bereichsweise einzufassen.

Zeichnung