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Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen
US-Anmeldung Nr. 60/948,569 mit Einreichungsdatum vom 9. Juli 2007, die hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder für einen elektrischen Stromkreis. Ein Steckverbinder umfasst gewöhnlich eine Kombination aus einem Stecker und einer Buchse, die jeweils mit einem oder mehreren Leitern verbunden sind. Der Stecker und die Buchse können lösbar miteinander verbunden werden, um eine wählbare Verbindung zwischen dem Satz von Leitern vorzusehen. Ein Steckverbinder wird häufig verwendet, um eine praktische und sichere Möglichkeit zum Ersetzen von Schaltungseinrichtungen in Stromkreisen vorzusehen. Anstatt die Einrichtungen direkt mit dem Stromkreis zu verdrahten, ermöglicht eine zwischen der Einrichtung und einer Stromquelle angeordneter Steckverbinder eine praktische Trennung von der Stromversorgung, um eine Wartung der Einrichtung vorzunehmen oder diese auszutauschen.
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Einige Steckverbinder aus dem Stand der Technik sind für Schwachstromanwendungen vorgesehen und deshalb nur für Ströme bis zu ungefähr 6 A ausgerichtet. Andere Steckverbinder haben Anschlussteile zum Befestigen von eingehenden Leitern, die weniger praktisch sind, weil sie gewöhnlich eine Crimp-Verbindung mit den Leitern erfordern. Diese Anschlussteile müssen in voluminösen Gehäusen untergebracht werden, wodurch Raum und Material verschwendet wird. In anderen Steckverbindern sind die Kontakte derart angeordnet, dass die Material- und Raumnutzung nicht optimiert ist.
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Die vorliegende Erfindung gibt einen elektrischen Steckverbinder mit Eindrückverbindungseinrichtungen an. Ein derartiger Steckverbinder kann in jedem Stromkreis (stromführend oder nicht) verwendet werden, in dem schnelle, praktische und austauschbare Verbindungen zu dem Stromkreis vorteilhaft sind. Die Eindrückverbindseinrichtungen sind angeordnet, um die Enden von elektrisch verbundenen Leitern miteinander auszurichten und eng nebeneinander anzuordnen, sodass ein kompakter Aufbau vorgesehen wird.
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Der Steckverbinder umfasst zwei Gehäuse, die jeweils durch einen Gehäuseteil und eine Abdeckung gebildet werden. Die Gehäuseteile sind derart angeordnet, dass sie lösbar miteinander entlang einer Längsachse verbunden werden können. In den Gehäusen sind männliche und weibliche Anschlüsse montiert. Die männlichen Anschlüsse weisen eine Sammelschiene mit einem Kontaktteil auf, der mit einer männlichen Zunge 42 verbunden ist, die sich von dem Kontaktteil nach vorne erstreckt. Der weibliche Kontakt weist eine ähnliche Sammelschiene mit einem Kontaktteil und einer weiblichen Zunge 56 an dessen vorderem Ende auf. Wenn die Gehäuse miteinander verbunden werden, überlappen die Zungen 42, 56 einander und werden miteinander verbunden, wobei die Überlappungsstrecke eine Verbindungszone definiert. An den Kontaktteilen der männlichen und weiblichen Sammelschienen sind Federn fixiert. Die Federn umfassen flexible Federfinger neben einem eingedrückten Leiter bzw. Draht. Die Federfinger drücken den Leiter in eine Verbindung mit dem assoziierten Kontaktteil. Die Gehäuse sind angeordnet, um komplementäre Drähte oder Leiter mit eng zueinander benachbarten Enden anzuordnen, wodurch die Länge und die Gesamtgröße des Steckverbinder minimiert wird. Die Enden der komplementären Leiter sind so nahe zueinander angeordnet, dass sie sich innerhalb der Verbindungszone der Zungen 42, 56 der Anschlüsse befinden.
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Die Größe der Gehäuse in der Richtung quer zu der Längsachse wird minimiert, indem die Anschlüsse allgemein radial angeordnet werden. Insbesondere sind die Zungen 42, 56 derart montiert, dass sie in einer Ebene quer zu der Längsachse mit einem Winkel von 120°C zueinander beabstandet sind. Die Innenkanten der Anschlüsse sind ausreichend eng in der Längsachse zueinander angeordnet um den Außendurchmesser der Gehäuse zu minimieren, wobei dennoch Raum für Gehäuseerweiterungen zum Umgeben jeder Zunge 42, 56 vorgesehen ist.
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Eine Anschlusshalterung umgibt jeder der Zungen 42, 56 und bildet einen Raum für das lösbare Aufnehmen der anderen Zunge. Die Anschlusshalterung weist eine Druckplatte auf, die gegen eine der Zungen 42, 56 drückt, um diese in eine feste elektrische Verbindung mit der anderen Zunge zu drücken, wenn die Gehäuse miteinander verbunden werden. Die Anschlusshalterung und die Federn sind aus einem elastischen Material ausgebildet, das aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften ausgewählt wird, und spielen keine wesentliche Rolle bei der Stromführung. Die Sammelschienen sind aus einem Material ausgebildet, das aufgrund seiner Leitfähigkeit ausgewählt wird, und spielen keine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung der mechanischen Integrität des Steckverbinders. Deshalb kann der Steckverbinder einen relativ hohen Strom in der Größenordnung von 20 A führen.
- 1 ist eine isometrische Ansicht des montierten elektrischen Steckverbinders der vorliegenden Erfindung mit drei Sätzen von damit verbundenen Leitern.
- 2 ist eine Seitenansicht des montierten elektrischen Steckverbinders der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht des männlichen Anschlusses.
- 4 ist eine Seitenansicht des männlichen Anschlusses.
- 5 ist eine Draufsicht auf den männlichen Anschluss.
- 6 ist eine Ansicht von unten auf den männlichen Anschluss.
- 7 ist eine Endansicht des männlichen Anschlusses.
- 8 ist eine vergrößerte Detailansicht des eingekreisten Teils des männlichen Anschlusses von 4 .
- 9 ist eine perspektivische Ansicht des weiblichen Anschlusses.
- 10 ist eine Seitenansicht des weiblichen Anschlusses.
- 11 ist eine Draufsicht auf den weiblichen Anschluss.
- 12 ist eine Ansicht von unten auf den weiblichen Anschluss.
- 13 ist eine Endansicht des weiblichen Anschlusses.
- 14 ist eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Teils des männlichen Anschlusses von 10 .
- 15 ist eine perspektivische Ansicht der Anschlusshalterung.
- 16 ist eine Draufsicht auf die Anschlusshalterung.
- 17 ist eine Endansicht der Anschlusshalterung.
- 18 ist eine Ansicht von unten auf die Anschlusshalterung.
- 19 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 19-19 von 7 .
- 20 ist eine isometrische Ansicht des männlichen Gehäuseteils, wobei einer von drei männlichen Anschlüssen gezeigt ist, während die anderen beiden männlichen Anschlüsse der Einfachheit halber nicht dargestellt sind.
- 21 ist eine Rückansicht des männlichen Gehäuseteils mit einem darin gezeigten männlichen Anschluss.
- 22 ist eine Seitenansicht des männlichen Gehäuseteils.
- 23 ist eine Vorderansicht des männlichen Gehäuseteils mit einem darin gezeigten männlichen Anschluss.
- 24 ist eine isometrische Ansicht der männlichen Abdeckung mit einem darin gezeigten männlichen Anschluss.
- 25 ist eine Rückansicht der männlichen Abdeckung mit einem darin gezeigten männlichen Anschluss.
- 26 ist eine Seitenansicht der männlichen Abdeckung mit einem darin gezeigten männlichen Anschluss.
- 27 ist eine Vorderansicht der männlichen Abdeckung mit einem darin gezeigten männlichen Anschluss.
- 28 ist eine isometrische Ansicht des weiblichen Gehäuseteils.
- 29 ist eine Vorderansicht des weiblichen Gehäuseteils, wobei einer von drei weiblichen Anschlüssen gezeigt ist, während die anderen beiden weiblichen Anschlüsse der Einfachheit halber nicht dargestellt sind.
- 30 ist eine Seitenansicht des weiblichen Gehäuseteils.
- 31 ist eine Rückansicht des weiblichen Gehäuseteils mit einem darin gezeigten weiblichen Anschluss.
- 32 ist eine isometrische Ansicht der weiblichen Abdeckung mit einem darin gezeigten weiblichen Anschluss.
- 33 ist eine Vorderansicht der weiblichen Abdeckung mit einem darin gezeigten weiblichen Anschluss.
- 34 ist eine Seitenansicht der weiblichen Abdeckung mit einem darin gezeigten weiblichen Anschluss.
- 35 ist eine Rückansicht der weiblichen Abdeckung mit einem darin gezeigten weiblichen Anschluss.
- 36 ist eine Schnittansicht eines montierten Steckverbinders durch die komplementären männlichen und weiblichen Anschlüsse, wobei zwei eingesteckte Leiter schematisch dargestellt sind.
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1 und 2 zeigen den montierte elektrischen Steckverbinder der vorliegenden Erfindung, der allgemein durch das Bezugszeichen 10 angegeben ist. Der vollständige Steckverbinder umfasst zwei Gehäuse. Ein erstes Gehäuse umfasst einen männlichen Gehäuseteil 12 und eine männliche Abdeckung 14 . Das zweite Gehäuse umfasst ein weibliches Gehäuseteil 16 und eine weibliche Abdeckung 18 . Alle diese Teile sind aus einem geeigneten, nicht-leitenden Material ausgebildet. Jeder der Gehäuseteile 12, 16 umfasst eine hintere Schale und eine vordere Erweiterung 78, 80, 82, 134, 136 und 138. Die Schale weist eine Rückseite auf, die sich zu einem hohlen Innenraum öffnet. Die Abdeckungen 14, 18 weisen jeweils Randteile auf, die in die Schale passen und in derselben gehalten werden. Die Abdeckungen 14, 18 weisen jeweils auch Querendwände auf, die die ansonsten offenen hinteren Enden der Gehäusteile 12, 16 mit Ausnahme von Leitereingangsöffnungen und der Testfühleröffnungen schließen. In der vorliegenden Ausführungsform sind drei männliche elektrische Anschlüsse 20 (3) in dem ersten Gehäuse montiert und sind drei weibliche elektrische Anschlüsse 22 ( 9) in dem zweiten Gehäuse montiert. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch andere Anzahlen von Anschlüssen verwendet werden oder können mehr als eine Leitereingangsöffnung pro Anschluss vorgesehen sein. Es ist zu beachten, dass sich die Bezeichnung der Gehäuseteile 12, 16 als männlich oder weiblich auf die darin montierten Anschlüsse bezieht und nicht auf die Beziehung zwischen den Gehäuseteilen 12, 16 verweist. Als Rückseite eines Gehäuseteils 12, 16 oder einer Abdeckung 14, 18 wird der Teil bezeichnet, der dem Punkt am nächsten ist, an dem die Leiter 24, 26 eingeführt werden, während als Vorderseite eines Gehäuseteils 12, 16 oder einer Abdeckung 14, 18 der Teil bezeichnet wird, der dem anderen Gehäuseteil 12, 16 am nächsten ist, wenn die zwei Gehäuseteile 12, 16 miteinander verbunden sind. Die Gehäuse definieren eine Längsachse A (2) des Steckverbinders.
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Elektrische Leiter 24 sind mechanisch und elektrisch mit den männlichen Anschlüssen 20 verbunden, während elektrische Leiter 26 entsprechend mit den weiblichen Anschlüssen 22 verbunden sind, und zwar jeweils mittels weiter unten beschriebenen Eindrückverbindern. Abisolierte Leiter an den Enden der Leiter 24, 26 werden in und durch Öffnungen in den Abdeckungen 14, 18 gedrückt und mit dem Federfinger und der Sammelschiene eines Anschlusses verbunden. Die vorderen Enden der Gehäuseteile 12 , 16 können lösbar ineinander gesteckt werden, um die Anschlüsse durch eine Seite-an-Seite-Veribndung der männlichen Zunge 42 mit der weiblichen Zunge 56 zu verbinden. Eine Anschlusshalterung 28 (15) verbindet die Zungen 42, 56 miteinander und klemmt sie gegeneinander, um einen zuverlässigen elektrischen Kontakt sicherzustellen, was weiter unten ausführlicher erläutert wird.
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Im Folgenden werden Details der oben genannten Komponenten beschrieben. Die Gehäuseteile 12, 16 und die Abdeckungen 14, 18 sind in den Figuren mit jeweils nur einem männlichen und einem weiblichen Anschluss in der Anschlusshalterung 28 gezeigt. Um die Figuren zu verdeutlichen, werden zuerst die Anschlüsse und die Halterung beschrieben. Zuerst wird der männliche Anschluss 20 von 3 - 8 beschrieben. Der Anschluss 20 umfasst zwei aneinander montierte Teile, nämlich eine Feder 30 und eine männliche Sammelschiene 32 . Es ist ein zweiteiliger Anschluss gezeigt, wobei der Anschluss jedoch auch aus einer anderen Anzahl von Teilen bestehen kann. Zum Beispiel kann die Feder aus mehreren Teilen ausgebildet werden. Die Feder weist einen Fuß 34 und einen nach oben gerichteten Schenkel 36 auf. Der Schenkel weist einen Uförmigen Schlitz, der eine Öffnung in dem Schenkel definiert, sowie einen Federfinger 38 auf. Angeln 39 auf beiden Seiten des Fingers verbinden den Schenkel 36 mit dem Fuß 34 . Der Federfinger 38 ist etwas gebogen, sodass er sich wie am besten in 4 zu erkennen aus der Ebene des restlichen Schenkels heraus erstreckt. Der Federfinger übt elastisch eine Kraft auf einen eingesetzten Leiter (24, 26) aus, der sich durch die Öffnung in dem Schenkel erstreckt. Die Feder ist aus rostfreiem Stahl ausgebildet, sodass die ausgeübte Kraft ausreichend stark ist, um einen zuverlässigen Kontakt zwischen dem Leiter und der Sammelschiene sicherzustellen. Die männliche Sammelschiene 32 weist einen Kontaktteil 40 und eine männliche Zunge 42 auf, die an einem Drehpunkt 44 miteinander verbunden sind. Ein geringfügiger Vorsprung 46 erstreckt sich über die männliche Zunge 42. Zwei kleinere Buckel 47 sind zu dem entfernten Ende der Zunge 42 hin ausgebildet. Der Kontaktteil ist etwas breiter als die Zunge 42 und bildet Flügel 48 . Der Fuß 34 entspricht der Breite des Kontaktteils, wobei diese beiden Komponenten fest miteinander verbunden sind. In der gezeigten Ausführungsform sind der Fuß und der Kontaktteil an dem Bezugszeichen 49 durch Nieten miteinander verbunden, wobei aber auch ein anderes Verbindungsverfahren verwendet werden kann. 8 zeigt, dass der Kontaktteil eine leichte Vertiefung 50 in der Nähe des Federfingers 38 und einen Vorsprung 51 in der Nähe des Drehpunkts 44 aufweist. Der Zweck dieser Einrichtungen ist in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/763,096 vom 14. Juni 2007 erläutert, die hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
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Der weibliche Anschluss 22 ist in 9 - 14 gezeigt. Er ist dem männlichen Anschluss 20 darin ähnlich, dass er aus zwei Teilen besteht, nämlich aus einer Feder 30 und einer weiblichen Sammelschiene 52 . Die gezeigte weibliche Sammelschiene unterscheidet sich etwas von der männlichen Sammelschiene, wobei zu beachten ist, dass die männliche und die weibliche Sammelschiene auch identisch sein können. Die Feder für den weiblichen Anschluss kann identisch mit derjenigen sein, die in dem männlichen Anschluss verwendet wird. Die weibliche Sammelschiene 52 umfasst einen Kontaktteil 54 und eine weibliche Zunge 56 , die an einem Drehpunkt 58 miteinander verbunden sind. Zwei kleine Buckel 57 stehen von der Oberfläche der weiblichen Zunge 56 vor. Flügel 60 sind an den Kanten des Kontaktteils 54 ausgebildet. Der Fuß 34 der Feder entspricht der Breite des Kontaktteils 34 , wobei diese beiden Komponenten an dem Bezugszeichen 59 durch Nieten miteinander verbunden sind. 14 zeigt, dass der Kontaktteil 54 eine kleine Vertiefung 50 in der Nähe des Federfingers und einen Vorsprung 51 in der Nähe des Drehpunkts aufweist.
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15 - 19 zeigen die Anschlusshalterung 28 . Die Anschlusshalterung 28 bildet einen Kanal bzw. einen Raum zum Aufnehmen der Zungen 42, 56 . Die Halterung ist ein einstückiges Stahlblech, das zu einem allgemein rechteckigen Kanal mit einer oberen Wand 62 , Seitenwänden 64 und unteren Flanschen 66 gebogen ist. Die Flansche können voneinander beabstandet sein, um ein Flexibilität für die Halterung vorzusehen. Eine elastische Druckplatte 68 ist in der oberen Wand 62 ausgebildet. Wie aus 17 und 19 deutlich wird, erstreckt sich die Druckplatte 68 in den durch die Halterung gebildeten Kanal. Der Zweck der Druckplatte besteht darin, die darin aufgenommenen Zungen 42, 56 in eine zuverlässige elektrische Verbindung miteinander zu drücken, sodass sie einen relativ hohen Strom in der Größenordnung von 20 A führen können. Der Kanalaufbau der Anschlusshalterung 28 ist vorteilhaft, weil er beide Zungen 42, 56 positiv Seite an Seite anordnet, wobei er eine der Zungen 42, 56 (in diesem Fall die weibliche Zunge 56) hält und die andere Zunge in eine Verbindung mit der ersten Zunge drückt. Es können jedoch auch andere Anordnungen der Anschlusshalterung 28 verwendet werden, wie etwa eine Anordnung, in der die Anschlusshalterung 28 nur eine der Zungen 42, 56 gegen die andere Zunge drückt, die gegen die Vorspannkraft des Gehäuseteils 12, 16 gehalten wird. Die Anschlusshalterung 28 ist aus einem Material ausgebildet, das sich von demjenigen der Zungen 42, 56 unterscheidet, weil die für die Zungen 42, 56 verwendeten leitenden Materialien nicht die gewünschten mechanischen Eigenschaften aufweisen, die für die Anschlusshalterung 28 erforderlich sind.
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Im Folgenden werden die Gehäuse des Steckverbinders beschrieben, wobei das männliche Gehäuseteil 12 in 20 - 23 gezeigt ist. Das Gehäuseteil 12 weist eine allgemein rohrförmige Schale 70 auf, die drei flache Außenwände 70A umfasst, die durch drei gekrümmte Wände 70B verbunden sind. Es ist zu beachten, dass diese annähernd dreiseitige Form gewählt ist, um drei Anschlüsse aufzunehmen. Es können aber auch andere Formen verwendet werden, insbesondere wenn eine andere Anzahl von Anschlüssen in dem Gehäuseteil 12 aufgenommen werden soll. Eine Querwand 72 vervollständigt die Schale. Die gekrümmten Wände 70B weisen jeweils längliche Vertiefungen auf, dies sich von der Querwand 72 teilweise zu der hinteren Kante der Schale erstrecken. Die Vertiefungen sind durch vertiefte Wände 74 definiert, die in der Endansicht von 21 und 23 U-förmig sind. Die vertieften Wände erstrecken sich nicht über die vollständige Länge der Vertiefungen, sodass Öffnungen 76 (22) vorgesehen sind.
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Das männliche Gehäuseteil 12 weist weiterhin drei Erweiterungen 78 , 80 und 82 auf, die mit der Schale 70 verbunden sind. Jeder der Erweiterungen weist drei Wände einschließlich eines äußeren Teils, eines langen Schenkels und eines kurzen Schenkels auf, die wie in 23 gezeigt einen allgemein U-förmigen Querschnitt bilden. Die Wände der Erweiterungen 78, 80 und 82 werden durch entsprechende Buchstaben unterschieden, die an die Bezugszeichen angehängt werden. Es sind also äußere Teil 78A , 80A und 82A , lange Schenkel 78B , 80B und 82B und kurze Schenkel 78C , 80C und 82C vorgesehen. Ausschnitte 84 sind in dem Ende jedes äußeren Teils 78A , 80A und 82A ausgebildet.
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Wie in 23 gezeigt, umfasst der interne Aufbau der Erweiterungen eine zentrale Kleeblattwand 86 , die sich über die vollständige Länge der 78, 80 und 82 erstreckt. Zusammen mit den drei Erweiterungen 78, 80 und 82 definiert die Kleeblattwand drei Fächer zum Aufnehmen der männlichen Zungen 42, von denen eine durch das Bezugszeichen 42 angegeben ist. Die Zungen 42 erstrecken sich durch Durchgänge 88 in der Querwand 72 . Neben jedem Durchgang 88 ist ein Absatz 90 vorgesehen, der sich über eine kurze Strecke von der Querwand erstreckt, um die männlichen Zungen 42 42 zu halten. Der Absatz umgibt den Durchgang 88 auf drei Seiten und ist mit dem geschlossenen Ende eines Leiteraufnahmekastens 92 verbunden. Die offene Seite des Aufnahmekastens 92 ist in 21 gezeigt, wobei die innere Endwand bzw. ein Sitz durch das Bezugszeichen 93 angegeben ist. Diese Kästen definieren eine hohle Kammer, die mit dem Innenraum der Schale kommuniziert, um das Ende eines Leiters aufzunehmen, der in das Gehäuseteil 12 eingesetzt ist. Die Kammer beschränkt einen Leiter auf einen eingeschlossenen Bereich. Dies ist insbesondere bei verlitzten Leitern von Bedeutung, weil dadurch verhindert werden kann, dass die Leiter abgeflacht werden oder sich spreizen, wodurch die Haltekraft der Einsteckverbindungselemente reduziert werden könnte. Eine Rippe 94 erstreckt sich von dem Aufnahmekasten 92 über die vollständige Länge der Erweiterungen 78, 80 und 82. Eine kürzere Kehle 96 verbindet den Aufnahmekasten mit einem benachbarten kurzen Schenkel wie etwa dem durch das Bezugszei chen 78C angegebenen.
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Die Erweiterungswände (z. B. 78A, 78B, 78C) und die Kleeblattwand 86 umgeben allgemein die vollständige Länge der Zungen 42, sodass wenn die Gehäuse voneinander getrennt werden, keine Gegenstände in Kontakt mit den Zungen 42 kommen und diese kurzschließen können. Eine alternative Ausführungsform des männlichen Gehäuseteils 12 weist eine Klinke an der Außenfläche auf, die in eine komplementäre Klinke an dem weiblichen Gehäuseteil 16 eingreifen kann. Diese Klinken können derart angeordnet sein, dass eine geringe Kraft zum Verbinden der Gehäuse, aber eine sehr große Kraft zum Trennen der Gehäuse aufgewendet werden muss. Dadurch wird eine versehentliche Trennung der Gehäuse verhindert.
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Der interne Aufbau der Schale 70 ist in 20 und 21 gezeigt. Es sind drei U-förmige Federhalterungen 98 gezeigt, die sich von der Querwand 72 zu dem hinteren Ende der Schale erstrecken. Die obere Ebene der Halterungen ist mit einem Winkel in Entsprechung zu dem Winkel des Federschenkels 36 vorgesehen. Eine Rippe 100 in der Mitte der Federhalterungen 98 begrenzt eine Biegung des Federfingers 38 . Vorzugsweise kann der Steckverbinder der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit Leitern 24, 26 in einem Bereich zwischen 12 AWG und 18 AWG verwendet werden. Bei größeren Leitergrößen kann eine plastische Verformung der Federfinger während des Einsteckens des Leiters 24, 26 auftreten. Die Rippe 100 ist in dem Bewegungspfad des Federfingers vorgesehen, um eine Biegung der Federfinger unter der Elastizitätsgrenze desselben zu halten. Eine Kleeblattwand 102 in der Mitte der Schale verbindet die Federhalterungen miteinander und erstreckt sich etwas über die Halterungen hinaus, aber nicht bis zu dem offenen Ende der Schale. Eine Wand 92A des Leiteraufnahmekastens erstreckt sich wie in 21 gezeigt etwas in den Durchgang 88 . Ein Paar von Vertiefungen 104 in der Querwand 72 beschränkt diese Wand 92A an der Basis der Halterungen 98 . Diese Vertiefungen nehmen die Flügel 48 der männlichen Anschlüsse auf, um die Position der Anschlüsse zu fixieren. Schließlich erstrecken sich drei keilförmige Klinken 106 von der hinteren Kante der Schale zu den Öffnungen 76 . Diese Klinken greifen in Stopps an der Außenfläche der männlichen Abdeckung 14 ein, um die Abdeckung 14 in dem Gehäuseteil 12 zu halten.
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Im Folgenden wird die männliche Abdeckung 14 beschrieben, wobei Details dieser Komponente in 24 - 27 gezeigt sind. Die Abdeckung umfasst eine Querendwand 108 , die ähnlich wie die Schale 70 geformt ist und drei flache äußere Kanten aufweist, die durch drei gekrümmte Kanten miteinander verbunden sind. Die gekrümmten Kanten weisen jeweils einen ausgeschnittenen Teil 110 auf. Die Leiteröffnungen 112 erstrecken sich durch die Endwand. An dem hinteren Ende oder der äußeren Fläche der Endwand sind die Öffnungen durch nach oben vorstehende zylindrische Leitereingangsführungen 114 umgeben. Neben jeder Öffnung 112 ist eine Testfühleröffnung 116 vorgesehen, die Zugriff auf den männlichen Anschluss gewährt. An der Innen- oder Vorderfläche der Endwand sind drei Längskammern 118 , 120 und 122 vorgesehen. 27 zeigt eine der Kammern, nämlich die Kammer 118 , die durch einen komplexen Satz von Wänden gebildet wird. Zu diesen Wänden gehören eine lange Radialwand 118A mit einer Lasche 118B , eine Umfangswand 118C , die mit der Radialwand 118A verbunden ist, wobei ein Teil der Umfangswand 118C an einer konkav gekrümmten Wand 118D endet, und eine kurze Radialwand 118E , die mit der nächsten Kammer verbunden ist. Die Kammer 118 weist weiterhin eine Vertiefung 118F an der Verbindung zwischen der langen Radialwand 118A und der Umfangswand 118C auf. Der Teil der Umfangswand zwischen der gekrümmten Wand 118D und der Endwand 118 weist eine Vertiefung 1 18G auf, die einen Stopp 118H definiert. Die Vertiefung nimmt die Klinke 106 des männlichen Gehäuseteils 12 auf, um die Klinke gegen den Stopp 118H zu sperren. Die Kammern 120 und 122 weisen einen ähnlichen Aufbau auf. Es ist zu beachten, dass die drei Laschen 1188 , 1208 und 1228 einen Aufnahmeraum bilden, der die Kleeblattwand 102 der Schale 70 aufnimmt, wenn die Abdeckung 14 an dem Gehäuseteil 12 platziert ist.
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In jeder Kammer ist ein Federhalteblock 124 vorgesehen, der sich von der Endwand über einen Teil der Länge der Kammern erstreckt. Er weist eine winkelige obere Fläche auf, um einen winkeligen Federschenkel 36 aufzunehmen. Die Leiteröffnungen 112 erstrecken sich durch den Halteblock. Die Öffnungen verjüngen sich, wie am besten in 36 zu erkennen ist, um den Leiter 24, 26 zu führen, wenn dieser durch die Öffnung eingesteckt wird. Neben der Öffnung 112 ist ein Leiterführungsblock 126 vorgesehen, der sich über den Halteblock hinaus erstreckt. Die Federangeln 39 sind auf beiden Seiten des Leiterführungsblocks angeordnet. Einer der Flügel 48 passt in die Vertiefung (z. B. 118F). Der andere Flügel wird durch die Laschen (z. B. 118B ) begrenzt. Der Federschenkel 36 ruht auf dem Federhalteblock 124, wobei ein Teil desselben mit der Testfühleröffnung 116 ausgerichtet ist.
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Das weibliche Gehäuseteil 16 ist in 28 - 31 gezeigt. Wie das männliche Gehäuseteil 12 weist auch das weibliche Gehäuseteil 16 eine Schale 128 mit drei flachen Außenwänden 128A auf, die durch drei gekrümmte Wände 128B miteinander verbunden sind. Diese werden weiterhin durch eine Querwand 130 miteinander verbunden, wodurch die Schale vervollständigt wird. Die gekrümmten Wände 128B weisen jeweils längliche Vertiefungen auf, die sich von der Querwand 130 teilweise zu dem hinteren Rand der Schale erstrecken. Die Vertiefungen werden durch vertiefte Wände 132 definiert, die in den Endansichten von 29 und 31 U-förmig sind. Die vertieften Wände erstrecken sich nicht über die vollständige Länge der Vertiefungen, sondern lassen Öffnungen 133 (30) frei.
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Das weibliche Gehäuseteil 16 umfasst weiterhin drei Erweiterungen 134 , 136 und 138 , die mit der Querwand 130 der Schale verbunden sind. Jeder der Erweiterungen 134 , 136 und 138 weist drei Wände auf, nämlich eine Innenwand, eine Außenwand und eine Endwand, die wie in 29 gezeigt einen allgemein rechteckigen Querschnitt mit offenen Enden bilden. Die Wände der Erweiterungen 134 , 136 und 138 werden durch Buchstaben unterschieden, die an die jeweiligen Bezugszeichen angehängt werden. Es sind also Innenwände 134A , 136A und 138A , Außenwände 134B , 136B und 138B und Endwände 134C , 136C und 138C vorgesehen. Es ist zu beachten, dass die inneren Enden der Innen- und Außenwände nicht aufeinander treffen, sondern einen Schlitz 140 frei lassen. Wie in 28 und 29 gezeigt, sind Leiteraufnahmekästen 142 der Innenwand jeder Erweiterung 134, 136 und 138 benachbart. Das Innere des Aufnahmekastens ist in 31 gezeigt, wobei die Endwand oder der Sitz durch das Bezugszeichen 143 angegeben ist. Dieser Kasten nimmt das Ende eines in das Gehäuseteil 16 eingesteckten Leiters auf. Eine Rippe 145 erstreckt sich von dem Aufnahmekasten 142 zu der nächsten Erweiterung 134 , 136 und 138 . Mit zwei Ebenen versehene Vertiefungskästen 144 sind auf beiden Seiten der Aufnahmekästen 142 vorgesehen. Der äußerste der Vertiefungskästen bildet Vorsprünge 146 . Die Vorsprünge greifen wie in 1 und 2 gezeigt in die Ausschnitte 84 des männlichen Gehäuseteils 12 ein, wenn die zwei Gehäuse miteinander verbunden werden. Die weiblichen Zungen 56 erstrecken sich durch die Durchgänge 148 in der Querwand 130 und in die Erweiterungen 134 , 136 und 138 . Eine Anschlusshalterung 28 ist in der Nähe des äußeren Endes jeder Erweiterung 134 , 136 und 138 angeordnet, wobei die weibliche Zunge 56 in dem Inneren der Anschlusshalterung 28 angeordnet ist. Die Erweiterungswände umgeben allgemein die vollständige Länge der weiblichen Zungen 56 und der Anschlusshalterung 28, sodass bei einer Trennung der Gehäuse verhindert wird, dass Gegenstände in Kontakt mit den Zungen 56 kommen und diese kurzschließen.
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Der interne Aufbau der Schale 128 ist in 31 gezeigt. Die Merkmale sind denjenigen des männlichen Gehäuseteils 12 ähnlich. Es sind drei U-förmige Federhalterungen 150 vorgesehen, die sich von der Querwand 130 der Schale nach hinten erstrecken. Die obere Ebene der Halterungen ist mit einem Winkel in Entsprechung zu dem Winkel des Federschenkels 36 vorgesehen. Eine Rippe 152 in der Mitte der Federhalterungen 148 begrenzt die Biegung des Federfingers 38 . Eine Kleeblattwand 154 in der Mitte der Schale ist mit den Federhalterungen verbunden erstreckt sich etwas über die Halterunen hinaus, aber nicht bis zu dem offenen Ende der Schale. Eine Vertiefung 156 ist in dem Innenraum jedes Vertiefungskastens 144 ausgebildet. Diese Vertiefungen nehmen die Flügel 60 der weiblichen Anschlüsse auf, um die Position der Anschlüsse zu fixieren. Drei keilförmige Klinken 158 (31) erstrecken sich von der hinteren Kante der Schale zu den Öffnungen 133 . Diese Klinken greifen in Stopps auf der Außenfläche der weiblichen Abdeckung 18 ein, um die Abdeckung in dem Gehäuseteil 16 zu halten.
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Im Folgenden wird die weibliche Abdeckung 18 beschrieben, wobei Details derselben in 32 - 35 gezeigt sind. Die weibliche Abdeckung 18 weist eine spiegelbildlichen Aufbau zu der männlichen Abdeckung 14 auf, sodass sie hier nicht näher beschrieben zu werden braucht. Entsprechende Teile werden durch gleiche Bezugszeichen wie bei der Beschreibung der männlichen Abdeckung 14 angegeben. Es ist zu beachten, dass der Drehpunkt 58 der weiblichen Zunge 56 etwas länger als derjenige der männlichen Zunge 42 ist. Der Grund hierfür liegt darin, dass die weibliche Zunge 56 auf die Außenseite der männlichen Zunge 42 gepasst wird und deshalb mit einem größeren Abstand angeordnet werden muss als die weibliche Zunge 56. Wie weiter oben genannt, können die Steckverbindungskomponenten jedoch auch derart angeordnet sein, dass die männlichen und die weiblichen Zungen 42, 56 identisch sind.
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Es ist zu beachten, dass die Wände der Erweiterungen 78, 80, 82, 134, 136, 138 in beiden Gehäuseteilen 12, 16 jeweils zwischen zwei Zungen 42, 56 angeordnet sind, um eine direkte Verbindung zwischen benachbarten Zungen 42, 56 zu verhindern. Mit anderen Worten gehen imaginäre Linien quer zu der Achse des Gehäuseteils 12, 16, die zwei Kontakte schneiden, durch wenigstens eine Trennwand hindurch. Dank der Trennwände gibt es keine direkte Verbindung von einem Kontakt zu einem benachbarten Kontakt. Das gilt sowohl für den verbundenen Zustand als auch für den voneinander getrennten Zustand. Die Trennwände sind weiterhin derart angeordnet, dass ein direkter Zugriff von außen auf die Anschlüsse verhindert wird und kein Kurzschluss zu externen Kontakten hergestellt werden kann, sodass also der Steckverbinder sicher gehandhabt werden kann. Dadurch wird ein zusätzlicher Schutz gegen ein Kurzschließen der Kontakte vorgesehen, unabhängig davon, ob das Gehäuseteil 12, 16 mit einer Stromversorgung oder einer Last verbunden ist.
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36 zeigt, wie die montierten Komponenten der Gehäuse zusammenwirken. Insbesondere sind in dem männlichen Gehäuseteil 12 der Federfuß 34 und der Kontaktteil 40 dem oberen Teil des Leitersführungsblocks 126 benachbart. Der Feder schenkel 36 wird zwischen dem schrägen Federhalteblock 124 und der Federhalterung 98 des männlichen Gehäuseteils 12 gehalten. Die Umfangswand 1 18C und die Abdeckungskammer sind zwischen die Federhalterung 98 und die flache Außenwand 70A der Gehäuseschale 70 eingepasst.
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36 zeigt, wie die montierten Gehäuse zusammenwirken, wenn sie miteinander verbunden sind. Die Erweiterung 134 des weiblichen Gehäuseteils 16 ist in die Erweiterung 78 des männlichen Gehäuseteils 12 eingepasst. Die Enden der Erweiterungswände des männlichen Gehäuseteils 12 stoßen gegen die Querwand 130 des weiblichen Gehäuseteils 16. Weiterhin ist der weibliche Leiteraufnahmekasten 142 in die männliche Erweiterung 78 gepasst. Es ist außerdem zu beachten, dass der Aufnahmekasten 92 in dem männlichen Gehäuseteil 12 mit dem Aufnahmekasten 142 des weiblichen Gehäuseteils 16 ausgerichtet ist. Dadurch werden die Enden der Leiter 24 , 26 unmittelbar nebeneinander platziert, jeder in seinem eigenen Aufnahmekasten. Dadurch wird eine kürzere Länge für das Gehäuseteil 12, 16 ermöglicht, wodurch wiederum Material und Raum gespart wird.
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Im Folgenden werden die Nutzung, die Anwendung und die Funktion des Steckverbinders erläutert. Die Verbindung eines Leiters 24, 26 mit einem Gehäuse ist einfach. Ein abisoliertes Ende eines Leiters 24,26 wird in eine Leiteröffnung 112 der Abdeckung 14 oder 18 gesteckt. Wenn der Leiter in das Innere des Gehäuseteils 12 oder 16 eintritt, trifft er auf einen der Federfinger 38 und biegt diesen zur Seite, sodass der Leiter hindurchgehen kann. Durch die Biegung des Federfingers wird ein Druck auf den Leiter ausgeübt. Aufgrund des Winkels des Federfingers wird bei einem in der Entfernungsrichtung des Leiters wirkenden Zug der Federfinger gegen den Leiter gedrückt, sodass dieser in dem Gehäuseteil 12, 16 gehalten wird. Der Druck des Federfingers 38 sorgt für eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen dem Leiter und den Kontaktteilen 40 , 54 der Anschlüsse.
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Die Verbindung der zwei Gehäuseteile 12 , 16 wird wie folgt vorgenommen. Die zwei Gehäuseteile 12, 16 werden einander zugewandet angeordnet, wobei ihre zwei Achsen wie in 36 gezeigt miteinander ausgerichtet sind. Dabei ist zu beachten, dass es möglich wäre, eine Ausrichtungsvorrichtung hinzuzufügen, um sicherzustellen, dass die korrekten Schaltungen miteinander ausgerichtet werden. Die Erweiterungen 78 , 80 , 82 des männlichen Gehäuseteils 12 sind den Erweiterungen 134 , 136 , 138 des weiblichen Gehäuseteils 16 zugewandet. Der Benutzer drückt dann die zwei Gehäuseteile 12, 16 gegeneinander. Die Erweiterungen 134 , 136 , 138 passen in die Erweiterungen 78 , 80 , 82 . Dabei bewegen sich die Zungen 42 durch das Ende der Erweiterungen 134 , 136 , 138 in die Anschlusshalterung 28 . Dabei drücken die Druckplatten 68 die männlichen Zungen 42 in eine zuverlässige Verbindung mit den weiblichen Zungen 56 . Wenn sich die Vorsprünge 57 , 47 der Zungen 42, 56 aneinander vorbei bewegen, sehen sie eine taktile Rückmeldung dafür vor, dass die Steckverbindergehäuse vollständig miteinander verbunden sind. Insbesondere wird der Vorsprung 46 fest gegen die weibliche Zunge 56 gedrückt. Diese Verbindung gestattet, dass ein relativ hoher Strom in der Größenordnung von 20 A durch den Steckverbinder geführt wird.
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36 zeigt, wie die männlichen und weiblichen Zungen 42 und 56 einander überlappen, wenn sie miteinander verbunden sind. Der Überlappungsbereich definiert eine Verbindungszone Z. Es ist zu beachten, dass sich die inneren Endwände oder Sitze 93 , 143 der Leiteraufnahmekästen 92 und 142 innerhalb der Verbindungszone Z befinden. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind die Aufnahmekasten unmittelbar zueinander benachbart, obwohl sie auch etwas voneinander getrennt sein könnten. Die Anordnung der Aufnahmekästen nebeneinander in den verbundenen Gehäusen ermöglicht, dass die Länge des Steckverbinders möglichst klein vorgesehen wird. Dadurch werden nicht nur Material und damit Kosten gespart, sondern es wird auch ermöglicht, dass der Steckverbinder in engen Räumen verwendet wird, in die herkömmliche Steckverbinder nicht passen würden. Es ist weiterhin zu beachten, dass die Leiteraufnahmekästen der verbundenen Gehäuse axial miteinander ausgerichtet sind. Dadurch wird Raum gespart, und es können mehrere Sätze von Leitern 24, 26 in einem sehr kompakten Steckverbinder miteinander verbunden werden.
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Wenn der Steckverbinder getrennt werden soll, kann ein Benutzer einfach die beiden Gehäuse auseinander ziehen. Die männliche Zunge 42 zieht sich dabei von der Anschlusshalterung 28 zurück. Es ist zu beachten, dass die männliche und die weibliche Sammelschiene 32 , 52 aus einem verzinnten Kupfer ausgebildet sein können, um eine hervorragende Leitfähigkeit vorzusehen. Die Leitfähigkeit der Sammelschienen muss nicht beeinträchtigt werden, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern, weil die erforderlichen mechanischen Funktionen durch die Federn 30 und die Anschlusshalterungen 28 erfüllt werden. Entsprechend können diese mechanischen Teile aus einem rostfreien Stahl ausgebildet werden, weil sie keine elektrische Leitfähigkeit vorsehen müssen. Weiterhin können die männlichen und weiblichen Zungen 42, 56 einen relativ einfachen und flachen Aufbau aufweisen, weil die Anschlusshalterung 28 dafür sorgt, dass die Zungen 42, 56 in Kontakt miteinander bleiben.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Anordnung der Anschlüsse vor, mit der die Außenabmessungen der Gehäuse in einer Ebene quer zu der Längsachse minimiert werden können. In den gezeigten Gehäusen ist diese Dimension hauptsächlich eine radiale Dimension, wobei aber mit der Bezeichnung der Dimension als „radial“ nicht gemeint ist, dass die Außenwände der Gehäuseteile 12, 16 einen allgemein zylindrischen Querschnitt aufweisen müssen. Bei Steckverbindern mit drei Anschlüssen wird durch eine Platzierung der Anschlüsse in einer allgemein radialen Konfiguration in Bezug aufeinander ein kompakteres Gehäuseteil 12, 16 vorgesehen. Das heißt, die radiale Abmessung des Gehäuseteils 12, 16 kann reduziert werden, wenn die Anschlüsse derart angeordnet sind, dass die Ebenen der Zungen 42, 56 mit einem Winkel von 120° in einer Ebene quer zu der Längsachse voneinander entfernt sind. Die winkelige Anordnung der Zungen 42, 56 ist am deutlichsten in den Vorder- und Rückansichten von 21, 23 , 29 und 31 zu erkennen.
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Es wurde eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben, wobei zu beachten ist, dass viele Modifikationen, Ersetzungen und Änderungen vorgenommen werden können. Während zum Beispiel das gezeigte Gehäuseteil 12, 16 Steckverbindungen von drei Leiterpaaren 24, 26 aufnimmt, können auch andere Anzahlen von Fächern und Kontakten verwendet werden, um andere Anzahlen von Leiterpaaren 24, 26 miteinander zu verbinden. Vorzugsweise ist die Anschlusshalterung 28 in dem Gehäuseteil 16 mit der weiblichen Zunge 56 derart montiert, dass die weibliche Zunge 56 und die Anschlusshalterung 28 eine männliche Zunge 42 aus dem anderen Gehäuseteil 12 empfangen. Es wäre jedoch auch möglich, die Anschlusshalterung 28 an der männlichen Zunge 42 befestigt anzuordnen, sodass sie sich zu der weiblichen Zunge 56 bewegen kann. Natürlich müssten in diesem Fall auch die Erweiterung der Gehäuse 78, 80, 82, 134 , 136 und 138 modifiziert werden, um eine derartige Anordnung aufzunehmen. Ein weiterer möglicher alternativer Aufbau der Anschlusshalterung 28 sieht vor, dass die Anschlusshalterung 28 nur mit einem der Anschlüsse verbunden wird, um diesen zu dem anderen Anschluss zu drücken, wenn die Gehäuse miteinander verbunden werden. In diesem Fall muss der nicht durch die Anschlusshalterung 28 verbundene Anschluss durch das Gehäuseteil 12, 16 gehalten werden, um einem Druck von der Anschlusshalterung 28 entgegen zu wirken, sodass die Anschlüsse fest gegeneinander gehalten werden. Eine andere alternative Anordnung sieht vor, dass eine der Schaltungen vor allen anderen Schaltungen verbunden wird. Dadurch wird die Fähigkeit zu einer Verbindung bei stromführenden Leitern verbessert.
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Eine zusätzliche alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Leiteröffnungen und Anschlüsse mehrere Leiter 24, 26 aufnehmen, die mit einem einzelnen Pol bzw. Anschluss verbunden sind. Es können also mehrere Federn mit einer einzelnen Sammelschiene verbunden werden, wodurch eine Verkettung der Anschlüsse ermöglicht wird.
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Andere Alternativen für die Anschlusshalterung 28 können durch den gezeigten Kanal in Verbindung mit einer Druckplatte oberhalb und unterhalb des Kanals realisiert werden. Außerdem kann die Anschlusshalterung 28 ein allgemein U-förmiges Gehäuse aufweisen, wobei die Biegung des Gehäuses auf einer Seite der Achse der Anschlüsse liegt und die Anschlüsse zwischen den zwei Anschlüssen geklemmt werden.
