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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbinder und noch
genauer auf einen Verbinder, welcher verhindert, dass die Verlässlichkeit
der Verbindung aufgrund mikroseismischer Abrasion bzw. Abrasion
durch Mikroerschütterungen
zwischen den Anschlüssen
unter Umgebungsbedingungen mit starker Vibration niedriger ist.
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Im
Allgemeinen wird ein Verbinder, der an einem Anschluss eines Kabelbaums
befestigt ist, in einen Verbinder eines Partners eingefügt, wenn
ein Kabelbaum für
Automobile mit einem anderen Kabelbaum oder einer Vorrichtung aus
der Ausstattung, die in dem Automobil vorgesehen ist, verbunden
wird. Normalerweise werden in einem solchen Verbindungsaufbau ein
Buchsenverbinder 1, der einen Buchsenanschluss 1a und
ein Buchsengehäuse 1b aufweist,
um den Buchsenanschluss 1a unterzubringen, und ein Steckerverbinder 2,
der einen Steckeranschluss 2a und ein Steckergehäuse 2b aufweist, um
diesen Steckeranschluss 2a aufzunehmen, zusammenmontiert,
wie in 11 gezeigt (siehe
auch JP-A-8-236207). Der Buchsenanschluss 1a, an dem der
Draht W am hinteren Ende gecrimpt bzw. durch Klemmen befestigt ist,
wird in eine Aussparung 1c des Buchsengehäuses 1b eingeführt, und
durch einen Eingriffsaufbau, der aus einer elastischen Lanze 1d und
einer Lanzenöffnung 1e besteht,
davon abgehalten, herauszurutschen. In einem solchen Eingriffsaufbau
des Buchsenanschlusses 1a gibt es normalerweise ein bestimmtes
Spiel zwischen dem Buchsenanschluss 1a und der Aussparung 1c und
zwischen dem Buchsenanschluss 1a und der elastischen Lanze 1d.
Dieser Aufbau ist für
den Steckeranschluss 2 derselbe.
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Zudem
sind der Buchsenverbinder 1 und der Steckerverbinder 2 in
einem nicht rutschenden Zustand befestigt, indem eine Verriegelungskralle 1g eines
Verriegelungsarms 1f, der elastisch flexibel an einer äußeren Oberfläche des
Buchsengehäuses 1b vorgesehen
ist, in einen Eingriffsrahmen 2f eingreift, der an einer äußeren Oberfläche des
Steckergehäuses 2b vorgesehen
ist. In diesem Verriegelungsaufbau sind die zwei Verbinder 1, 2 gegeneinander
verriegelt, nachdem der Verriegelungsarm 1f über den Eingriffsrahmen 2f hinübergeführt wird,
wobei er zur Zeit des Zusammenfügens
der zwei Verbinder 1, 2 elastisch um einen Drehpunkt
gegenüber
dem Grundabschnitt gebogen wird. Es gibt ein bestimmtes Spiel in
einem Zustand, in welchem die zwei Verbinder 1, 2 zusammenmontiert
sind. Zudem gibt es ein Spiel aufgrund der Abmessungstoleranzen
an einem zusammengefügten
Abschnitt um den Umfang der beiden Gehäuse 1b, 2b.
Weil aufgrund von verschiedenen Faktoren in dem Zustand, in dem
die beiden Verbinder 1, 2 zusammengefügt werden,
Spiel entsteht, treten auf diese weise aufgrund des Einflusses der
Vibration Mikroerschütterungen
am Verbindungsabschnitt zwischen dem Buchsenanschluss 1a und
dem Steckeranschluss 2a auf. Weiterhin treten Mikroerschütterungen
zwischen dem Buchsenanschluss 1a und dem Steckeranschluss 2a aufgrund des
Einflusses von Temperaturänderungen
auf, die durch Unterschiede in den Wärmeausdehnungskoeffizienten
der Materialien zwischen den beiden Gehäusen 1b, 2b und
dem Buchsenanschluss 1a und dem Steckeranschluss 2a verursacht
werden.
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Andererseits
tendiert die Stärke
der Motorvibrationen dazu, mit der Entwicklung von Brennkraftmaschinen
kleinerer Größe, geringeren
Gewichts und größerer Leistung
in den letzten Jahren weiter zu steigen. Wenn die Verbinder 1, 2 auf
lange Sicht den Umgebungsbedingungen von starker Vibration und Temperaturänderungen
ausgesetzt sind, gibt es die Möglichkeit,
dass der Verschleiß zwischen
dem Buchsenanschluss 1a und dem Steckeranschluss 2a aufgrund
von Mikroerschütterungen
beträchtlich
fortschreitet.
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Um
dem Verschleiß aufgrund
von Mikroerschütterungen
zwischen den Stecker- und Buchsenanschlüssen vorzubeugen, ist es notwendig,
das Spiel im Verriegelungsabschnitt der Stecker- und Buchsengehäuse, das
Spiel zwischen jedem Anschluss und dem Gehäuse und das Spiel zwischen den
Außenflächen der
Stecker- und Buchsengehäuse
in dem Zustand zu eliminieren, in welchem die Stecker- und Buchsenverbinder
zusammenmontiert werden. Um all diese Freiräume zu eliminieren, werden
jedoch eine sehr enge Toleranz der Abmessungen und ein Hinzufügen von
Sicherungen durch andere Teile wie Verschrauben, Eindrücken von
Federteilen und spezielle Armierungsteile benötigt, was verschiedene Probleme
wie vergrößerte Anzahl
von Teilen, erhöhte
Kosten aufgrund der deutlichen Vergrößerung der Anzahl der Montageschritte,
schwierigere Ausführbarkeit
und begrenzten Einbauraum aufgrund von größerer Ausdehnung der Verbinder verursacht.
Daher war es äußerst schwierig,
die Maßnahmen
zur Eliminierung der vorstehend erläuterten Freiräume zu ergreifen.
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Die
Erfindung wurde im Licht der vorstehend erwähnten Probleme gemacht, und
es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Verbinder bereitzustellen, welcher
die Bedingungen erfüllt,
dass der Kontaktabschnitt des Anschlusses nicht verschlissen wird, selbst
wenn die Mikroerschütterungen
zwischen den zwei Anschlüssen
in einem gewissen Ausmaß auftreten.
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Um
die vorstehend erwähnte
Aufgabe zu lösen,
schafft die Erfindung nach einem ersten Aspekt einen Verbinder,
der einen ersten Verbinder umfaßt, der
einen ersten Anschluss aufweist, der ein elastisches Kontaktteil
auf weist; und ein erstes Gehäuse, in
welchem der erste Anschluss untergebracht ist; und einen zweiten
Verbinder, der einen zweiten Anschluss aufweist, der in den ersten
Anschluss eingefügt
ist, und mit einem Kontaktabschnitt in Kontakt ist, der auf das
elastische Kontaktteil vorsteht; und ein zweites Gehäuse, in
welchem der zweite Anschluss untergebracht ist, wobei ein Gleitabstand
zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss kleiner
als ein Kontaktbereich ist, wobei der erste Anschluss den zweiten
Anschluss in dem Fall kontaktiert, in welchem der erste Verbinder
und der zweite Verbinder sicher montiert sind, wobei der erste Anschluss
mit dem Kontaktabschnitt des zweiten Anschlusses in Kontakt ist.
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Mit
dem ersten Aspekt der Erfindung wird eine gasdichte Fläche am Kontaktabschnitt
belassen, weil der Gleitabstand innerhalb des Bereichs der Kontaktfläche zwischen
dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss festgelegt ist, selbst
wenn Mikroerschütterungen
zwischen dem ersten Anschluss und dem Kontaktabschnitt des zweiten
Anschluss aufgrund des Einflusses der Vibration auf lange Sicht
in dem Zustand auftreten, in welchem der erste Verbinder und der
zweite Verbinder fest montiert sind. Daher wird das Auftreten von
Oxidation und abrasivem verschleiß auf dieser gasdichten Oberfläche unterdrückt, wodurch
der Verschleiß aufgrund von
Mikroerschütterungen
zwischen den Kontaktabschnitten der ersten und zweiten Anschlüsse deutlich verringert
ist, und die Verlässlichkeit
der Verbindung bei der Nutzung auf lange Sicht gehalten wird.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung nach einem zweiten Aspekt der
Erfindung ist die Kontaktfläche
in Übereinstimmung
mit einer erhabenen Form festgelegt, die aus dem elastischen Kontaktteil
vorstehend ausgeprägt
ist, um den Kontaktabschnitt zu bilden.
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Mit
dem zweiten Aspekt der Erfindung wird die geprägte bzw. erhabene Form in Überstimmung mit
der Richtung der Mikroerschütterungen
gebildet, die zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen auftreten,
wodurch die Größe der Amplitude
der Schwingungen der Mikroerschütterungen
einfach innerhalb des Bereichs der Kontaktfläche festgelegt ist.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung nach dem dritten Aspekt
der Erfindung wird der maximale Gleitabstand zwischen dem zweiten
Anschluss und dem ersten Anschluss innerhalb eines Bereichs der
Kontaktfläche
in einer Richtung entlang der Montagerichtung des ersten Verbinders
mit dem zweiten Verbinder und in einer Richtung senkrecht zur Montagerichtung
sichergestellt.
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Mit
dem dritten Aspekt der Erfindung wird die gasdichte Oberfläche am Kontaktabschnitt
zwischen den zwei Anschlüssen
sichergestellt, selbst wenn die Mikroerschütterungen aufgrund des Einflusses
von Vibration, die auf zwei Verbinder wirkt, in irgendeiner Richtung
zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen auftreten. Daher wird
der Verschleiß aufgrund von
Mikroerschütterungen
zwischen den Anschlüssen
effektiv unterdrückt.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht, die einen Verbinder nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2A eine
Querschnittsansicht, welche die Teile in einem Zustand zeigt, bevor
ein Steckerverbinder und ein Buchsenverbinder montiert sind;
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2B eine
Querschnittsansicht, welche die Teile in einem Zustand zeigt, in
welchem sie montiert sind;
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3 eine
veranschaulichende Ansicht, welche die Bedingungen zur Realisierung
des Steckers nach der Erfindung zeigt;
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die 4A und 4B erläuternde
Ansichten, welche ein Schaubild des Fortschritts des Verschleißes des
Anschlusses zeigen;
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5 ein
Blockschaubild, das einen fortschreitenden Prozeß des Verschleißes im erfindungsgemäßen Stecker
zeigt;
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6 eine veranschaulichende Ansicht, die einen
Zustand des Fortschritts des Verschleißes des Anschlusses zeigt,
wobei 6A die Beziehung zwischen der
Größe des Verschleißes und
der Zeit zeigt, 6B die Beziehung zwischen dem
Kontaktwiderstand und der Zeit zeigt, und 6C die
Beziehung zwischen dem Kontaktwiderstand und der Größe des Verschleißes zeigt;
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7A bis 7D einen
Satz von Schaubildern, welche die Ergebnisse des mikroseismischen Abrasionstests
für den
Anschluss zeigen;
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8 eine
Ansicht, welche den Oberflächenzustand
eines Kontaktteils zwischen den Stecker- und Buchsenanschlüssen zeigt;
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9A bis 9C Ansichten,
die ein Beispiel einer Maßnahme
zur Verringerung des Spiels an jedem Teil im Verbinder zeigt;
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10 eine
typische Ansicht einer Veränderung
der Form von Vorsprüngen
bzw. erhabenen Stellen an einem Kontaktabschnitt des Buchsenanschlusses;
und
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11 eine
Ansicht, die einen typischen herkömmlichen Verbinder zeigt.
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1 zeigt
den gesamten Querschnitt eines Verbinders nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und die 2A und 2B zeigen
den detaillierten Querschnitt eines Aufbaus eines Anschlusses.
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Im
Folgenden wird die Ausführungsform
mit Bezug auf einen Stecker- oder Buchsentyp erläutert, aber die vorliegende
Erfindung ist nicht auf den Verbinder vom Stecker- oder Buchsentyp
beschränkt.
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Dieser
Verbinder 10 ist von wasserfester Art und weist einen Buchsenverbinder 11 als
einen ersten Verbinder und einen Steckerverbinder 21 als
einen zweiten Verbinder auf der Partnerseite auf, die zusammenmontiert
werden. Der Buchsenverbinder 11 weist ein Buchsengehäuse 12 auf,
das aus synthetischem Kunststoff hergestellt ist, und einen Buchsenanschluss 13,
der im Buchsengehäuse 12 untergebracht
ist, und der Steckerverbinder 21 weist ein Steckergehäuse 22 und
einen Steckeranschluss 23 auf.
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Das
Buchsengehäuse 12 weist
im Inneren einen Anschlussaufnahmeabschnitt 14 auf, der
in einen Randleistenabschnitt 24 im Steckergehäuse 22 eingepaßt ist,
und der Anschlussaufnahmeabschnitt 14 wird mit einer Aussparung 15 gebildet,
um den Buchsenanschluss 13 aufzunehmen.
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Der
Buchsenanschluss 13 wird von der Rückseite der Aussparung 15 her
eingefügt,
und am Herausrutschen durch Eingriff einer elastisch flexiblen Lanze 16 gehindert,
die freitragend innerhalb der Aussparung 15 in eine Lanzenöffnung 13a vorsteht. Der
Buchsenanschluss 13 wird in Bezug auf die Stellung in der
Einfügerichtung
positioniert, indem das äußerste Endteil
des Buchsenanschlusses 13 mit einem vorderen Wandabschnitt 15a der
Aussparung 15 in Kontakt steht. Der Buchsenanschluss 13 wird zudem
doppelt gehalten, indem die Flexibilität der Lanze 16 nach
dem Einfügen
des Buchsenanschlusses 13 durch einen Halter 17 reguliert
wird, der in einen Bewegungsraum 14a der Lanze 16 im
Anschlussaufnahmeabschnitt 14 eingeführt ist.
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Der
Buchsenanschluss 13 wird beispielsweise aus Kupfer oder
einer Kupferlegierung mit Zinn überzogen
hergestellt, und mit einem Montageabschnitt 13b versehen,
der im vorderen Teil wie eine rechteckige Säule geformt ist und dazu fähig ist,
einen Streifenabschnitt 23a des Steckeranschlusses 23 aufzunehmen,
und ein Anschlussteil eines Drahtes W und ein wasserdichter Gummistopfen 31,
der um den Draht W dicht befestigt ist und eng an einer Innenwand
der Aussparung 15 anliegt, werden mit einem Hülsenabschnitt 13c im
hinteren Teil gecrimpt bzw. geklemmt.
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Das
Buchsengehäuse 12 weist
auch einen zylindrischen Kappenabschnitt 18 auf, welcher
den Anschlussaufnahmeabschnitt 14 umgibt, und in einer Montagerichtung
zum Steckergehäuse 22 hervorsteht.
Ein Montageraum 19 zur Aufnahme des Randleistenabschnitts 24 des
Steckergehäuses 22 ist
zwischen einer inneren Fläche
dieses Kappenabschnitts 18 und einer äußeren Fläche des Anschlussaufnahmeabschnitts 14 vorgesehen,
und ein Gummiring 32 ist um den Umfang des Anschlussaufnahmeabschnitts 14 herum
angebracht.
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Das
Steckergehäuse 22 ist
mit dem zylindrischen Randleistenabschnitt 24 versehen,
der zur Vorderseite hin geöffnet
ist, und eine innere Umfangsoberfläche dieses Randleistenabschnitts 24 wird
eng mit einer äußeren Umfangsfläche des
Gummirings 32 verbunden, um in einem Zustand, in welchem
das Steckergehäuse 22 und
das Buchsengehäuse 12 montiert
sind, Wasserdichtheit zu erzielen. Außerdem steht der Streifenabschnitt 23a des
Steckeranschlusses 23, der von der Rückseite des Steckergehäuses 22 her
in die Aussparung 25 eingefügt ist, von einer Tiefenwand
bzw. Rückwand 24a des Randleistenabschnitts 24 vor.
Der Steckeranschluss 23 wird in gleicher Weise wie der
Buchsenanschluss 13 durch die Lanze und die Lanzenöffnung sicher
in einem nicht herausrutschenden Zustand gehalten, was nicht gezeigt
ist, und wird aus dem selben Material wie der Steckeranschluss 13 hergestellt,
wobei ein nicht gezeigter elektrischer Draht am hinteren Endteil
mit ihm verbunden ist.
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Auch
der Kappenabschnitt 18 des Buchsengehäuses 12 weist einen
Verriegelungsarm 18a auf, der elastisch in der senkrechten
Richtung biegbar ist. Dieser Verriegelungsarm 18a erstreckt
sich längs
der Montagerichtung, und wird senkrecht auf der Seite einer Eingriffskralle 18d bewegt,
die am äußersten Ende
nach innen vorsteht, indem der Betätigungsabschnitt 18b am
hinteren Ende betätigt
und um einen Drehpunkt in der Mitte gedreht wird. Andererseits steht
ein Eingriffsvorsprung 24b, in welchen die Eingriffskralle 18c eingreift,
wenn sie mit dem Buchsengehäuse 12 verbunden
ist, auf eine äußeren Oberfläche des
Randleistenabschnitts 24 für das Steckergehäuse 22 vor,
um das Steckergehäuse 22 und
das Buchsengehäuse 12 zusammenmontiert
zu halten. Am äußersten
Ende dieses Eingriffsvorsprungs 24b wird eine schräge Führungsfläche 24c gebildet,
um die Eingriffskralle 18c des Verriegelungs arms 18a in angehobener
Weise in eine Position zum Eingriff mit dem Eingriffsvorsprung 24b zu
führen,
wenn das Buchsengehäuse 12 und
der Randleistenabschnitt 24 montiert werden.
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Der
Aufbau zum Verbinden des Buchsenanschlusses 13 und des
Steckeranschlusses 23 wird nachstehend genau beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, wird innerhalb des
Montageabschnitts 13b des Buchsenabschnitts 13 ein
Befestigungskontaktabschnitt 13d auf einer unteren Fläche eines
oberen Plattenabschnitts vorgesehen, und ein elastisches Kontaktteil 13e,
das dem Befestigunskontaktabschnitt 13d mit einem vorab
bestimmten ursprünglichen
Abstand gegenüberliegt,
wird über
dem Bodenwandabschnitt vorgesehen. Dieses elastische Kontaktteil 13e wird
wie eine Zunge gebildet, indem ein plattenartiges Teil gefaltet
wird, das mit einem vorderen Ende des Bodenwandabschnitts des Montageabschnitts 13b schräg nach oben
abstehend verbunden ist, und der Kontaktabschnitt 13f,
welcher buckelartig zum Befestigungskontaktabschnitt 13d hervorsteht, wird
auf seiner oberen Fläche
gebildet. Dieser Kontaktabschnitt 13f wird gebildet, indem
das elastische Kontaktteil 13e kreisförmig hervorstehend bzw. erhaben
geprägt
wird. Zudem wird das ursprüngliche Spiel
bzw. der ursprüngliche
Freiraum zwischen dem Kontaktabschnitt 13f und dem Befestigungskontaktabschnitt 13b enger
als die Dicke des Streifenabschnitts 23a des Steckeranschlusses 23 festgelegt, wobei
der Streifenabschnitt 23a zwischen diesem Kontaktabschnitt 13f und
dem Befestigungskontaktabschnitt 13d eingefügt ist,
um das elastische Kontaktteil 13e zur Bodenwandseite zu
drücken,
so dass der Kontaktabschnitt 13f elastisch gegen den Streifenabschnitt 23a gepreßt wird.
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Der
Buchsenverbinder 11 und der Steckerverbinder 21 mit
dem vorstehend gezeigten Aufbau des Streifenab schnitts 23a des
Steckerverbinders 23 und des Kontaktabschnitts 13f des
Buchsenverbinders 13 werden kontaktiert und elektrisch
in einem Zustand verbunden, in welchem das Buchsengehäuse 12 und
das Steckergehäuse 22 sicher
durch ein Verriegelungsteil montiert sind, welches den Verriegelungsarm 18a und
den Eingriffsvorsprung 24b aufweist. Obwohl zu dieser Zeit
der Buchsenanschluss 13 und das Buchsengehäuse 12 durch
die Lanze 16 und die Lanzenöffnung 13a in Eingriff
sind, gibt es ein gewisses Spiel zwischen beiden. Ähnlich gibt
es ein gewisses Spiel zwischen dem Steckeranschluss 23 und
dem Steckergehäuse 22.
Zudem gibt es ein gewisses Spiel zwischen dem Verriegelungsarm 18a und
dem Eingriffsvorsprung 24b im Buchsengehäuse 12 und
im Steckergehäuse 22.
Zudem gibt es ein bestimmtes Spiel im Umfang zwischen dem Kappenabschnitt 18 und
dem Randleistenabschnitt 24. Diese Freiräume ermöglichen
es, dass sich der Buchsenanschluss 13 und der Steckeranschluss 23 relativ
zueinander in einer Richtung senkrecht zur Montagerichtung gleitend
bewegen. Außerdem
gleiten der Buchsenanschluss 13 und der Steckeranschluss 23 aufgrund
von Unterschieden im thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien
zwischen dem Buchsenanschluss 13 und dem Steckeranschluss 23,
und zwischen dem Buchsengehäuse 12 und
dem Steckergehäuse 22 aufeinander.
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Im
Verbinder 10 nach der Erfindung werden die nachstehenden
Bedingungen unter der Annahme erfüllt, dass X eine Komponente
des Gleitabstands in der Montagerichtung und Y eine Komponente des Gleitabstands
in der Richtung senkrecht dazu ist, wenn die relative Verschiebung
zwischen dem Buchsenschluß 13 und
dem Steckeranschluss 23 durch eine Gesamtheit von Elementen,
welche das Gleiten verursachen, maximiert wird. D.h., der Gleitabstand (X,
Y) wird innerhalb des Bereichs des Kontaktgebiets A zwischen dem
Streifenabschnitt 22a und dem Kontaktabschnitt 13f festgelegt,
wenn der Streifenabschnitt 23a des Steckeranschlusses 23 mit
dem Kontaktabschnitt 13f des Buchsenanschlusses 13 in
dem Zustand in Kontakt gebracht wird, in welchem der Buchsenverbinder 11 und
der Steckerverbinder 21 sicher montiert sind.
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3 ist
eine erläuternde
Ansicht, welche die Bedingungen zum Verwirklichen des erfindungsgemäßen Verbinders
zeigt.
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In 3 wird
in dem Kontaktgebiet A ein Abschnitt, der nicht durch Gleiten der
Atmosphäre
ausgesetzt ist, oder eine gasdichte Fläche B an der Erzeugung der
Oxidation und des abrasiven Verschleißes gehindert und im vorzüglichen
Kontaktzustand gehalten. In Übereinstimmung
damit erhält
man die stabile Verbindung in einem Bereich, in welchem die gasdichte
Fläche
zurückgelassen
bzw. belassen wird. Daher wird die Beziehung zum Schaffen der stabilen
Verbindung geometrisch wie folgt abgeleitet. Gleitspur
= Kontaktgebiet + Gleitabstand Gleitspur
= 2 × Kontaktgebiet – Länge der
gasdichten Fläche Länge
der gasdichten Fläche
= 2 × Kontaktbereich – Gleitspur
= 2 × Kontaktgebiet – (Kontaktgebiet
+ Gleitabstand) = Kontaktgebiet – Gleitabstand
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Somit
gilt:
Länge
der gasdichten Fläche > 0,
wenn Kontaktgebiet – Gleitabstand > 0,
das bedeutet,
Kontaktbereich > Gleitabstand.
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Die 4 und 5 zeigen
den Vorgang des Fortschreitens des Verschleißes. Mit Bezug auf die 4 und 5 wird nachstehend
ein grundlegender Mechanismus der Verschlechterung durch mikroseismische
Abrasion in den Anschlüssen 12, 23 beschrieben.
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Wenn
der Streifenabschnitt 23a des Steckeranschlusses 23 in
den Montageabschnitt 13b des Buchsenanschlusses 13 montiert
ist, und der Kontaktabschnitt (Kontaktabschnitt 13f) zwischen
dem elastischen Kontaktteil 13e des Buchsenanschlusses 13 und
dem Streifenabschnitt 23a aufgrund von Unterschieden im
thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien einer Ausdehnungskraft
unterliegt, solange eine externe Kraft wie eine Vibration oder ein
thermisches Gefälle
wirkt, treten am Kontaktabschnitt Mikroerschütterungen auf. Dann tritt eine
Oberflächenrauheit
aufgrund des adhäsiven Verschleißes der
Verzinnung auf, und die rauhe Oberfläche vergrößert sich (# 1), wie in den 4A und 4B gezeigt.
Dann wird abrasives Pulver erzeugt, und dann auf einer nicht gasdichten
Oberfläche
C, die der Atmosphäre
ausgesetzt ist, durch Gleiten in 3 oxidiert
(# 2). Das oxidierte abrasive Pulver wird abgelagert (# 3) und tritt
zwischen die Kontaktabschnitte (# 4). Das Einschneiden wird durch den
abrasiven Verschleiß,
der durch Schleifen des oxidierten abrasiven Pulvers und den Korrosionsverschleiß, der durch
Abblättern
von Oxiden verursacht wird, weiter gefördert, was den Kontaktwiderstand schnell
erhöht
(# 5).
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6 zeigt das Verhalten des Verschleißes. In 6A zeigt
die Hochachse den Abrasionsverlust an, und die Querachse zeigt die
Zeit (= die Anzahl oder Häufigkeit
der Gleitvorgänge
bzw. die Häufigkeit des
Gleitens) an.
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Ebenso
zeigt in 6B die Hochachse den Kontaktwiderstand
und die Querachse die Zeit (= die Häufigkeit der Gleitvorgänge) an.
wie durch die Kurve D in 6A angezeigt,
tritt zuerst der adhäsive
Verschleiß auf,
aber eine Vergrößerung des
abrasiven Verlusts ist im Gebiet des Auftretens des adhäsiven Verschleißes gering,
und eine Verringerung des Kontaktwiderstands ist klein, wie durch
die Kurve E in 6B angezeigt. Der abrasive Verschleiß und der Korrosionsverschleiß treten
dann nachfolgend auf, schreiten jedoch in den Gebieten, in denen
diese Verschleißarten
auftreten, vergleichsweise schnell voran, wodurch der Kontaktwiderstand
sehr abrupt und veränderlich
erhöht
wird, was zu einem unstabilen Zustand führt, wie durch die Kurve E
in 6B angezeigt.
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Wenn
der Gleitabstand groß ist,
ist die gasdichte Oberfläche
B sehr klein, oder sie wird überhaupt
nicht gebildet, so dass deutlich mehr oxidiertes abrasives Pulver
erzeugt wird. wie durch die Kurve F in 6A angezeigt,
geht der Zustand früher
als in der Kurve D in den Bereich des abrasiven Verschleißes und
des Korrosionsverschleißes,
und das Ausmaß des
Verschleißes
ist groß.
Zu dieser Zeit wird der Kontaktwiderstand verändert, so dass schon früh ein höherer Widerstand
mit großen
Variationen auftritt, was zu einem beträchtlich instabilen Zustand führt, wie
durch die Kurve G in 6B angezeigt ist.
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Andererseits
wird der größte Teil
des Kontaktbereichs A auf der gasdichten Fläche B gehalten, wenn der Gleitwiderstand
gering ist, wodurch die Oxidation verhindert wird, und die Erzeugung
von oxidiertem abrasiven Pulver wird unterdrückt. Daher gibt es kaum eine
Vergrößerung des
Abrasionsverlustes, wie durch die Kurve H in 6A angezeigt,
und es gibt nur eine kleine Änderung
des Kontaktwiderstands mit dem Fortschreiten der Zeit, wodurch der stabile
Zustand gehalten wird, wie durch die Kurve I in 6B angezeigt
ist.
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6C ist
eine Kombination der 6A und 6B. In 6C gibt
die Hochachse den Kontaktwiderstand wieder, und die Querachse gibt
den abrasiven Verlust wieder. In 6C erhält man in
einem Bereich, in dem der Abrasionsverlust vergleichsweise gering
ist, einen stabilen Bereich (einen zulässigen Abrasionsverlust), so
dass es fast keinen Anstieg des Kontaktwiderstands in einem Bereich
gibt, in dem der abrasive Verlust vergleichsweise klein ist, während der
Kontaktwiderstand in Relation zur Größe des abrasiven Verlusts in
einem Bereich bemerkenswert hoch ist, in welchem der abrasive Verlust groß ist, was
zu einem instabilen Bereich führt.
Zudem ist der Kontaktwiderstand in einem Bereich bemerkenswert hoch,
in welchem der abrasive Verlust beträchtlich groß ist, wobei auch die Variationsbreite erhöht ist,
was noch weiter zu einem instabilen Zustand beiträgt.
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Daher
ist es effektiv, das Auftreten eines oxidierten abrasiven Pulvers
und den Eingriff in den Kontaktabschnitt zu unterdrücken, und
das Fortschreiten des abrasiven Verschleißes zu verhindern, um den Fortschritt
des Verschleißes
zu unterdrücken.
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7 zeigt die Ergebnisse des mikroseismischen
verschleißtests,
wobei die Hochachse den Kontaktwiderstand (mΩ) und die Querachse die Anzahl
bzw. Häufigkeit
der Gleitvorgänge
wiedergibt. Unter den Testbedingungen wurden der Buchsenanschluss
und der Steckeranschluss im montierten Zustand unter hohen Temperaturen
belassen und dann im montierten Zustand Mikroerschütterungen
ausgesetzt. Die vibrationsfrequenz lag bei 20 Hz, und die Häufigkeit
der Gleitvorgänge
betrug 140 000. In 6 ist der Gleitabstand
zwischen den Anschlüssen
0,05 mm in (a), 0,15 mm in (b), 0,25 mm in (c) und 0,75 mm in (d),
und der Kontaktbereich ist in jedem Fall 0,20 mm groß.
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Aus
den Testergebnissen wurde verifiziert, dass sich der Kontaktwiderstand
vergrößert und stark
variiert, was zu einer instabilen Verbindung führt, wenn der Gleitabstand
zwischen den Stecker- und Buchsenanschlüssen größer als der Kontaktbereich
ist (c und d), während
die Verbindung stabil in der Nähe
eines Kontaktwiderstands von 2 m Ω (b) ist, wenn der Gleitabstand
kleiner als der Kontaktbereich ist. Zudem gibt es fast keine Erhöhung des
Kontaktwiderstands, wenn der Gleitabstand kleiner ist (a), wodurch
die Charakteristik sehr stabil bei 1 mΩ oder weniger ist.
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8 zeigt
einen Oberflächenzustand
des Kontaktabschnitts zwischen dem Buchsenanschluss und dem Steckeranschluss
in dem vorstehend erwähnten
mikroseismischen Abrasionstest, wobei der Stecker und die Buchse
(Unteres Teil des Streifenabschnitts 23a und Kontaktabschnitt 13f in 2) mit der erhabenen Seite und der Stecker
und die Buchse (Oberfläche
des Streifenabschnitts 23a und des Befestigungskontaktabschnitts 13d in 2) auf der Seite der oberen Platte für jeden
festgelegten Gleitabstand gezeigt sind. Durch diese Figur erkennt
man, dass der Verschleiß in
einem Bereich sehr gering ist, in welchem der Gleitabstand zwischen
den Stecker- und Buchsenanschlüssen
kleiner als die Kontaktfläche
ist, während
der Verschleiß schnell
ansteigt, wenn der Gleitabstand größer als die Kontaktfläche ist.
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Den
Bereich der Kontaktfläche
A erhält
man durch Messen der Kontaktfläche
zur Zeit der Montage im Experiment, oder aus der hervorstehenden bzw.
erhabenen Form unter Nutzung einer bekannten Hertz'schen Gleichung.
Wenn zwischen den Stecker- und Buchsenanschlüssen eine konstante Last wirkt,
nimmt die Kontaktfläche
eine feste Größe an. Andererseits
ist der Gleitabstand eine Summe des Spiels zwischen den Teilen,
wie vorstehend beschrieben, und ist innerhalb eines Bereichs der
Kontaktfläche
A durch Regulieren der Faktoren festgelegt, welches dieses Spiel
verursachen. Um den Gleitabstand zwischen den Stecker- und Buchsenanschlüssen zu regulieren,
ist die Positions des Drehpunkts P des Verriegelungsarms 18a' in einem Verriegelungsteil aufgrund
des Eingriffs zwischen einem Verriegelungsarm 18a' und einem Eingriffsvorsprung 24b' gegenüber der
Position des Eingriffsabschnitts nach außen verschoben, so dass die
Eingriffskralle 18c' wie in 9A gezeigt
in den Eingriffsvorsprung 24b' einhakt. Dadurch wird das Spiel
im Verriegelungsabschnitt verringert. Zudem wird eine Lanze 16' unter Zwang
durch einen Halter 17' nach
innen gedrückt, um
den Freiraum gegenüber
einem Lanzenloch 13a' und
zwischen einem Buchsenanschluss 13' und einer Aussparung 15' zu verringern,
wie in 9b gezeigt. Weiterhin ist es
möglich,
die Mikroerschütterungen
des Buchsenanschlusses 13',
die aus der Ablenkung des Drahtes W resultiert, zu verringern, indem
eine Abdeckschelle 40 zum Stabilisieren des Drahtes W am
hinteren Endteil eines Buchsengehäuses 12' angebracht wird, wie in 9C gezeigt.
Diese Maßnahmen
können
auch auf der Seite des Verbindungssteckers 21 angewendet
werden.
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Auf
diese Weise können
verschiedene Maßnahmen
ergriffen werden, um den Gleitabstand zwischen den Stecker- und
Buchsenanschlüssen
zu verringern. In dieser Erfindung ist es nicht notwendig, dass
jedes zugehörige
Teil vollständig
fixiert ist, um den Gleitabstand vollständig zu eliminieren, und der Gleitabstand
wird in der Größenordnung
der Kontaktfläche
festgelegt.
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Wenn
die vorspringende bzw. erhabene Form des Kontaktabschnitts 13f des
elastischen Kontaktteils 13e im Buchsenanschluss 13 so
festgelegt ist, dass sie, wie durch 13f' veranschaulicht, eine sanft geschwungene
Oberfläche
aufweist, wird der Bereich der Kontaktfläche A mit dem Streifenabschnitt 23a des
Steckeranschlusses 23 vergrößert, wodurch die Bedingungen
zur Festlegung des Gleitabstands innerhalb des Bereichs der Kontaktfläche A gelockert
werden können,
wie in 10 gezeigt. Da der Gleitwiderstand
gegenüber
dem Steckeranschluss 23 in diesem Fall klein ist, ist es
darüber
hinaus möglich,
eine weniger abrasive Situation zu schaffen.
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Obwohl
in der vorstehenden Ausführungsform
das Gleiten zwischen den Stecker- und Buchsenanschlüssen in 3 in
einer Richtung auftritt, ist es notwendig, eine solche Beziehung
zu erfüllen, dass
der Gleitabstand in einer Richtung senkrecht zur veranschaulichten
Richtung ebenfalls innerhalb des Bereichs der Kontaktfläche liegt.
D.h., wenn das Mikrogleiten zwischen den Stecker- und Buchsenanschlüssen in
einer Richtung parallel zur Montagerichtung der Stecker- und Buchsenverbinder
und in einer Richtung senkrecht dazu auftritt, ist es notwendig, der
Bedingung zu genügen,
dass der Gleitabstand in beiden Richtungen innerhalb des Bereichs
der Kontaktfläche
enthalten ist. Andererseits ist es in einer Situation, in der aufgrund
des Toleranzmaßes
für jeden Abschnitt
kein Gleiten in einer Richtung auftritt, nur notwendig, die Beziehung
zwischen der Kontaktfläche
und dem Gleitabstand in der anderen Richtung zu erfüllen.
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Obwohl
in der vorstehend gezeigten Ausführungsform
der Aufbau des typischen Verbinders beschrieben wird, in welchem
der Steckeranschluss 23 auf der Seite des Steckerverbinders 21 durch
die Lanze gehalten wird, kann der Verbinder von dem Typ sein, in
welchem der Steckeranschluss vollständig durch Einpressen oder
Umspritzen am Steckergehäuse
befestigt ist, wie ein direkt mit der Vor richtung gekoppelter Stecker
oder ein PCB-Verbinder. In diesem Fall gibt es kein Mikrogleiten
des Steckeranschlusses zwischen dem Steckeranschluss auf der Seite
des Steckerverbinders und dem Steckergehäuse, was für andere Anpassungen des Freiraums
von Vorteil ist.
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Obwohl
in der vorstehend gezeigten Ausführungsform
ein Verbinder vom wasserdichten Typ gezeigt wurde, kann die Verbindung
auch auf den typischen Verbinder ohne wasserdichte Ausrüstung angewendet
werden. Die Anzahl von Stecker- und Buchsenanschlüssen kann
1 oder größer sein.