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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
US 4 560 231 , die als nächstkommender Stand der Technik den Gegenstand des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart, zeigt einen Verbinder, der durch das Vorsehen von Federungen wie vorstehend erörtert auch unter Vibration hält. Darüber hinaus soll der Verbinder nach der US 4 560 231 leicht ein- und auszustecken sein, jedoch (auch zwecks einfacherer Montage) gerade NICHT gas- bzw. luftdicht verbinden, da dies nach der Lehre der US 4 560 231 zu erhöhtem Kontaktdruck und dadurch zu schwergängigem Ein- und Ausstecken führt.
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Die
US 2001/00 41 470 A1 offenbart einen wasserdichten Verbinder. Sie zeigt, wie verhindert werden kann, dass ein vorstehender Abschnitt eines wasserdichten Teils durch das vorstehende Ende eines Gehäuses eines Gegenstücks radial nach innen geschoben werden kann. Dadurch soll eine Vibration und daraus folgende Abrasion zwischen den Anschlüssen ausgeschlossen werden.
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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 aufweist; 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 eine Kontaktfläche 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 Verriegelungsarms 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 Streifenabschnitts 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 der Kontaktfläche A zwischen dem Streifenabschnitt 23a 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 der Kontaktfläche 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 = Kontaktfläche + Gleitabstand Gleitspur = 2 × Kontaktfläche – Länge der gasdichten Fläche Länge der gasdichten Fläche = 2 × Kontaktfläche – Gleitspur
= 2 × Kontaktfläche – (Kontaktfläche + Gleitabstand)
= Kontaktfläche – Gleitabstand
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Somit gilt:
Länge der gasdichten Fläche > 0,
wenn Kontaktfläche – Gleitabstand > 0,
das bedeutet,
Kontaktfläche > Glutabstand.
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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. 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 der Kontaktfläche 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 7 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 die Kontaktfläche 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 die Kontaktfläche ist (c und d), während die Verbindung stabil in der Nähe eines Kontaktwiderstands von 2 m (b) ist, wenn der Gleitabstand kleiner als die Kontaktfläche 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, welche dieses Spiel verursachen. Um den Gleitabstand zwischen den Stecker- und Buchsenanschlüssen zu regulieren, ist die Position 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 Vorrichtung 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.
