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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen Stecker, der zwischen einem verbundenen
und einem nicht verbundenen Zustand durch den Betrieb von Nocken
schaltet.
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ZIF
(Null-Einführungs-Kraft)
genannte Stecker sind herkömmlich
bekannt gewesen. Stecker dieser Art sind z.B. offenbart in der Veröffentlichung der
ungeprüften
japanischen Patentanmeldung JP 2000-306642 A und in der Veröffentlichung
der ungeprüften
japanischen Patentanmeldung JP 2000-286025 A. Diese Stecker beinhalten
jeweils eine drehbare Nocke und einen Schieber, der in Eingriff
ist mit der Nocke. Durch den Drehbetrieb der Nocke wird der Schieber
gezwungen, so zu rutschen, dass ein Schalten zwischen einem verbundenen
Zustand und einem nicht verbundenen Zustand bezüglich eines passenden Steckers
durchgeführt
wird. Dies ermöglicht
Verbinden oder Trennen des Steckers mit einer äußerst geringen Betätigungskraft.
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Wenn
jedoch der Stecker einem Stoß, Schwingung
oder dergleichen in einem verbundenen Zustand ausgesetzt ist, ist
zu erwarten, dass die Nocke aufgrund des Einflusses davon gedreht
werden kann. Wenn die Nocke gedreht wird, besteht die Möglichkeit,
dass der Schieber derart rutschen kann, dass er das Schalten von
dem verbundenen Zustand in den nicht verbundenen Zustand bewirkt.
Umgekehrt kann das Schalten von dem nicht verbundenen Zustand in
den verbundenen Zustand verursacht werden. In jedem Fall gibt es
ein Problem dahingehend, dass der verbundene Zustand oder der nicht verbundene
Zustand des Steckers nicht zuverlässig aufrecht erhalten werden
kann.
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Es
ist daher Aufgabe dieser Erfindung, einen Stecker bereitzustellen,
der einen verbundenen Zustand oder einen nicht verbundenen Zustand
zuverlässig
aufrecht erhalten kann, selbst wenn er einem Stoß, Schwingung oder dergleichen
ausgesetzt ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, die vorhergehende Aufgabe
durch einen Mechanismus zu realisieren, der leicht zu bedienen ist.
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Es
ist weiter eine Aufgabe dieser Erfindung, die vorhergehende Aufgabe
ohne Komplizieren einer Anordnung zu realisieren.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Stecker bereitgestellt,
der einen Isolator und einen Nockenmechanismus beinhaltet, der beweglich
an den Isolator montiert ist zum Schalten zwischen einem verbundenen
Zustand und einem nicht verbundenen Zustand bezüglich eines passenden Steckers,
wobei der Stecker dadurch gekennzeichnet ist, dass der Nockenmechanismus
umfasst: eine erste Nocke, die um eine Achse bewegbar ist und zwischen
einer ersten Position und einer zweiten Position in einer vorbestimmten
Richtung parallel zu der einen Achse verrutschbar ist, eine zweite
Nocke, die mit der ersten Nocke zusammen derart gedreht ist, dass
entweder der verbundene Zustand oder der nicht verbundene Zustand
als Antwort auf einen Drehwinkel davon bereitgestellt ist, und ein elastisches
Element, das die erste Nocke in Richtung der ersten Position vorspannt,
wobei der Isolator einen Sperrabschnitt beinhaltet und die erste
Nocke einen zu sperrenden Abschnitt umfasst, der mit dem Sperrabschnitt
in einer Drehrich tung davon in Eingriff gebracht ist, wenn er an
der ersten Position angeordnet ist, während er aus der Sperrposition
ausgekoppelt ist, wenn er sich in der zweiten Position befindet.
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Weitere
Vorteile und Zweckmäßigkeiten
der Erfindung ergeben sich anhand der Beschreibung der Ausführungsbeispiele
zusammen mit den beigefügten
Figuren.
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Von
den Figuren zeigen:
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1 einen
Sperrmechanismus eines Buchsensteckers einer Ausführungsform
dieser Erfindung, wobei (A) eine Rückansicht, (B) eine Draufsicht,
(C) eine Vorderansicht und (D) eine Seitenansicht ist;
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2 einen
Stiftstecker zum Verbinden mit dem Buchsenstecker, wobei (A) eine
Vorderansicht, (B) eine Draufsicht und (C) eine Seitenansicht ist;
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3 einen
Kontakt des Buchsensteckers, wobei (A) eine Vorderansicht, (B) eine
Seitenansicht, (C) eine Rückansicht
und (D) eine Bodenansicht ist;
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4 Schnittansichten
entlang der Linie E-E in 1(B), wobei
(A) einen nicht verbundenen Zustand vor dem Einpassen des Stiftsteckers
und (B) einen verbundenen Zustand nach Einpassen des Stiftsteckers
zeigt;
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5 vergrößerte Schnittansichten
des Hauptteils bevor und nachdem der Buchsenstecker und der Stiftstecker
miteinander verbunden sind; wobei (A) den Zustand vor dem Einpassen
und vor dem Verrutschen eines Aktuators zeigt und (B) den Zustand
nach dem Einpassen und nach dem Verrut schen des Aktuators zeigt;
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6 den
Sperrmechanismus des Buchsensteckers, wobei (A) eine Draufsicht
des nicht verbundenen Zustandes (offene Position), (B) eine Schnittansicht
entlang der Linie A-A in (A), (C) eine Schnittansicht des Zustandes,
in dem eine obere Nocke in eine Abdeckung in (B) gedrückt ist,
(D) eine Draufsicht des verbundenen Zustandes (geschlossene Position),
(E) eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in (D) und (F) eine
Schnittansicht des Zustandes ist, in dem die obere Nocke in (E)
rückgestellt
ist;
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7 vergrößerte Schnittansichten
entlang der Linie C-C oder der Linie D-D in 6(B),
wobei (A) den Zustand entlang der Linie C-C zeigt (außer, dass
die obere Nocke nicht dargestellt ist), (B) den nicht verbundenen
Zustand entlang der Linie C-C zeigt, (C) den verbundenen Zustand
entlang der Linie C-C zeigt und (D) den Zustand entlang der Linie
D-D zeigt.
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Mit
Bezug auf die 1 bis 7 wird ein Stecker
gemäß einer
Ausführungsform
dieser Erfindung beschrieben werden.
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In
den 1, 4 und 6 ist ein
Stecker 1 ein Buchsenstecker, der im allgemeinen ein ZIF-Stecker
genannt wird. Der Buchsenstecker 1 umfasst ein isolierendes
Gehäuse 2,
eine isolierende Abdeckung 3, die das Gehäuse 2 abdeckt,
und durch die Abdeckung 3 gehaltene leitende Buchsenkontakte 4.
Das Gehäuse 2 und
die Abdeckung 3 sind zusammen durch ein Paar von Schrauben
miteinander verbunden. Die Buchsenkontakte 4 haben Spitzenabschnitte,
die jeweils durch eine Mehrzahl von Vorsprungslöchern 3a hindurch
freiliegend sind, welche in der Abdeckung 3 vorgesehen
sind. Das Gehäuse 2 ist
mit einer Mehrzahl von Einführlöchern 2a zum Einführen einer
Mehrzahl von Stiftkontakten eines Stiftsteckers versehen. Hierbei
werden das Gehäuse 2 und
die Abdeckung 3 gemeinsam ein Isolator genannt.
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Ein
isolierender Aktuator 5 ist verrutschbar in dem Gehäuse 2 montiert.
Der Aktuator wird durch Betrieb eines Nockenmechanismus 6 zum
Rutschen gebracht. Der Nockenmechanismus 6 umfasst eine erste
Nocke, d.h. eine obere Nocke 6a, die drehbar und isolierend
ist, sowie eine zweite Nocke, d.h. eine untere Nocke 6b,
die isolierend ist und sich zusammen mit der oberen Nocke 6a bewegt.
Eine zylindrische Druckschraubenfeder 8 ist zwischen die
obere Nocke 6a und die untere Nocke 6b als ein
elastisches Element eingebracht. Die obere Nocke 6a ist
um eine Achse drehbar und verrutschbar zwischen einer ersten und
einer zweiten Position in einer vorbestimmten Richtung parallel
zu der einen Achse. Wie später
beschrieben wird, ist die untere Nocke 6b in Eingriff mit der
oberen Nocke 6a, so dass sie zusammen mit der oberen Nocke 6a gedreht
wird.
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2 zeigt
einen Stiftstecker 11 als einen passenden Stecker, der
mit dem Buchsenstecker 1 zu verbinden ist. Der Stiftstecker 11 umfasst
einen Isolator 12 und eine Mehrzahl von Stiftkontakten,
die von dem Isolator 12 gehalten sind. Jeder Stiftkontakt 13 besitzt
einen stiftförmigen
Anschluss 13a, der von einer Seite des Isolators 12 hervorsteht,
zum Verbinden mit einer Leiterplatte, und einen Stift 13b in
der Form einer dünnen
Platte, der von der anderen Seite des Isolators 12 hervorsteht
zum Verbinden mit dem Buchsenkontakt 4.
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In
den 3 und 5 ist jeder Buchsenkontakt 4 ganzheitlich
und durchgehend so ausgebildet, dass er einen mit dem Gehäuse 2 zu
verbindenden festen Abschnitt 4a, einen an einem ersten
Kontaktpunkt P gebogenen Abschnitt 4b, einen im wesentlichen
U-förmigen
Abschnitt 4c, einen an einem zweiten Kontaktpunkt P gebogenen
Abschnitt 4d, einen durch den Aktuator 5 zu drückenden
beweglichen Abschnitt 4e und einen von dem festen Ab schnitt 4a hervorstehenden
Anschlussabschnitt 4f besitzt. Der erste Kontaktpunkt P
und der zweite Kontaktpunkt P stehen sich derart gegenüber, dass
ein Spalt dazwischen bereitgestellt wird. Auf den äußeren Seiten
des ersten Kontaktpunktes P und des zweiten Kontaktpunktes P sind
jeweils Führungen 4b1 und 4d1 symmetrisch
vorgesehen. Die Führungen 4b1 und 4d1 dienen
zum Einführen
des Stifts 13b des entsprechenden Stiftkontakts 13 in
den Spalt zwischen den Kontaktpunkten P, sodass der Stift 13b die
Kontaktpunkte P ohne Einführkraft
kontaktiert ohne Knicken, dass aufgrund der Störung des Stifts 13b durch
den entsprechenden Buchsenkontakt 4 hervorgerufen ist.
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Wenn
die untere Nocke 6b sich in einer Pfeilrichtung in 4(A) dreht, rutscht der Aktuator in einer
Pfeilrichtung zu einer in 4(B) gezeigten
Position. In diesem Fall versetzt der Aktuator 5 die beweglichen
Abschnitte 4e der Buchsenkontakte 4. Das heißt, dass
der Aktuator 5 nach der Drehung der unteren Nocke 6b derart
rutscht, dass er die Buchsenkontakte 4 antreibt, wodurch
ein Schalten zwischen einem verbundenen Zustand und einem nicht
verbundenen Zustand des Buchsensteckers 1 und des Stiftsteckers 11 durchgeführt wird.
Wie aus der Beschreibung weiter unten klar werden wird, realisieren die
Kontaktpunkte P daher eine ZIF-Funktion des Einschließens des
Stifts 13b jedes Stiftkontakts 13 unter Druck.
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In 5(A) ist ein großer Teil jedes Buchsenkontakts 4 in
einer Kontaktfuge 2c aufgenommen. Ein vorderes Ende und
eine Seitenfläche
des festen Abschnittes 4a liegen an einem Stopper 2d bzw.
an einer Fixierungswand 2e des Gehäuses 2 an. Der bewegliche
Abschnitt 4e ist in einer Antriebsrille 5a des Aktuators 5 aufgenommen.
Die Führungen 4b1 und 4d1 sind
in einer Führungsrille 2f des
Gehäuses 2 aufgenommen.
Hierbei ist der Spalt g zwischen den Kontaktpunkten P derart gestaltet,
dass er größer ist als
eine Dicke t des Stifts 13b.
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In
dem Fall, in dem der Stiftstecker 11 mit dem Buchsenstecker 1 verbunden
ist, drehen sich, wenn der Aktuator 5 von einer Position
in 5(A) zu einer Position in 5(B) rutscht, die obere Nocke 6a und
die untere Nocke 6b zusammen damit nach rechts (siehe 1(A) und 4(A)).
Da der bewegliche Abschnitt 4e jedes Buchsenkontakts eine
Kraft F1 von einer Ecke 5b einer
geneigten Fläche
der Antriebsrille 5a des Aktuators 5 empfängt, wird
der Buchsenkontakt 4 elastisch deformiert. Dabei empfängt die
Seitenfläche
des festen Abschnittes 4a eine Rückstellkraft von der Fixierwand 2e des
Gehäuses 2 und
daher empfangen die Kontaktpunkte P Kräfte f2 und
f3 von beiden Oberflächen des Stifts 13b des Stiftsteckers 11 während er
ihn dazwischen unter Druck einschließt.
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Der
Buchsenstecker 1 besitzt einen Sperrmechanismus, der den
Betrieb des Nockenmechanismus 6 sperren kann. Mit Bezug
auf die 6 und 7 wird der
Sperrmechanismus beschrieben werden.
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Wie
in 6(A) und (B) gezeigt,
besitzt die obere Nocke 6a im Querschnitt im wesentlichen
eine runde Form. In dem oberen Teil eines kreisförmigen Nockeneinführlochs 3b,
das in der Abdeckung 3 vorgesehen ist, ist die obere Nocke 6a so
montiert, dass sie um 90° zwischen
einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung drehbar
ist. Die obere Nocke 6a besitzt eine gerade Rille, d.h.
eine Minusrille 6a1, an einem Ende in der vorhergehend
vorbestimmten Richtung, d.h. auf der von außen erreichbaren Oberfläche, ein
Paar von zu sperrenden Ansätzen 6a2 an umfangsseitigen
symmetrischen Positionen und einen eckigen Ansatz 6a3 an
dem anderen Ende in der vorbestimmten Richtung, d.h. auf der Rückseite.
Die Minusrille 6a1 ermöglicht
den Drehbetrieb der oberen Nocke 6a durch die Verwendung
eines so genannten Minustreibers. Die zu sperrenden Ansätze 6a2 stehen
radial nach außen
hervor und werden gemeinsam hier ein zu sperrender Abschnitt genannt.
Der eckige Ansatz 6a3 hat eine rechteckige Form im Querschnitt.
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Die
untere Nocke 6b is so angeordnet, dass sie der oberen Nocke 6a in
der vorbestimmten Richtung gegenüberliegt
und durch das Gehäuse 2 und die
Abdeckung 3 so gehalten wird, dass Sie um die vorhergehende
eine Achse um 90° drehbar
ist. Die untere Nocke 6b besitzt ein eckiges Loch 6b1 auf
einer oberen Fläche
davon, ein Federaufnahmeloch 6b2, das an das eckige Loch 6b1 anschließt, sowie ein
Drehungsmittenloch 6b3 auf einer unteren Oberfläche davon.
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Der
eckige Ansatz 6a3 der oberen Nocke 6a ist in das
eckige Loch 6b1 der unteren Nocke 6b so eingepasst,
dass er in der vorhergehend vorbestimmten Richtung verrutschbar
ist. Natürlicherweise sind
die obere Nocke 6a und die untere Nocke 6b wegen
der Einpassung zwischen dem eckigen Ansatz 6a3 und dem
eckigen Loch 6b1 miteinander in Eingriff in der Drehrichtung,
so dass sie sich zusammen miteinander drehen.
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Um
die vertikale Bewegung der oberen Nocke 6a zu erlauben,
ist das Nockeneinführloch 3b der Abdeckung 3 mit
Spielräumen 3b1 und 3b2 versehen.
Wie weiter in 7(A) gezeigt, ist das
Nockeneinführloch 3b mit
einem Paar von Sperransatzrillen 3b3 versehen zum Ineingriffbringen
mit dem Paar von zu sperrenden Ansätzen 6a2 der oberen
Nocke 6a in der offenen Stellung (vor dem Einpassen) und einem
Paar von Sperransatzrillen 3b4 zum Ineingriffbringen damit
in einer geschlossenen Stellung (nach dem Einpassen). Das Paar von
zu sperrenden Ansätzen 6a2 unterscheidet
sich in der Phase um 180° während sich
die zwei Paare der Sperransatzrillen 3b3 und 3b4 in
der Phase um 90° unterscheiden. Diese
Sperransatzrillen 3b3 und 3b4 erstrecken sich in
radialen Richtungen und werden gemeinsam hier ein Sperrabschnitt
genannt.
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Das
Gehäuse 2 ist
mit einem Aktuatoreinführloch 2b versehen
(siehe 5(B)), um dem Aktuator 5 zu
ermöglichen,
zu rut schen. Der Aktuator 5 ist mit einem Einführloch 5c für die untere
Nocke versehen (siehe 4(A)), um der
unteren Nocke 6b zu ermöglichen,
sich zu drehen. Weiter ist das Gehäuse 2 mit einem Trägerschaft 2g versehen
zum Aufnehmen des Drehungsmittenlochs 6b3 der da herum
eingepassten unteren Nocke 6b.
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Nun
wird der Betrieb des Sperrmechanismus beschrieben werden.
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In 6(A) und (B) und 7(B) sind
das Paar von zu sperrenden Ansätzen 6a2 in
das Paar von Sperransatzrillen 3b3 der Abdeckung 3 eingesetzt.
In diesem Zustand wird die obere Nocke 6a an der Drehung
gehindert, so dass sie gesperrt ist. In diesem Fall sind der Buchsenstecker 1 und
der Stiftstecker 11 in dem nicht verbundenen Zustand. Da
die obere Nocke 6a gesperrt ist, wird der nicht verbundene
Zustand zuverlässig
aufrechterhalten.
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Zum
Schalten von dem nicht verbundenen Zustand in den verbundenen Zustand,
wird der Minustreiber (nicht dargestellt) zuerst eingesetzt in die Minusrille 6a1 der
oberen Nocke 6a und drückt
die obere Nocke 6a zu dem Inneren des Nockeneinführlochs 3b der
Abdeckung 3. Dann bewirkt die obere Nocke 6a das
Zusammendrücken
der Druckschraubenfeder 8, um den Zustand aus 6(C) zu erreichen. Daher werden die zu
sperrenden Ansätze 6a2 aus
dem sperrenden Eingriff mit dem Paar von Sperransatzrillen 3b3 der
Abdeckung 3 freigegeben. In anderen Worten entkommen die
zu sperrenden Ansätze 6a2 aus
den Sperransatzrillen 3b3.
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Wenn
dann die obere Nocke 6a nach rechts um 90° gedreht
wird, erreicht die obere Nocke den Zustand aus 6(D) und
(E) und 7(C). Da in diesem Fall der
eckige Ansatz 6a3 der oberen Nocke 6a und das
eckige Loch 6b1 der unteren Nocke 6b zusammen
gepasst sind, wie in 7(D) gezeigt,
ist auch die untere Nocke 6b um 90° nach rechts gedreht. Daher
bewirkt die untere Nocke 6b wie in 4(A) gezeigt,
dass der Aktuator 5 in der Pfeilrichtung verrutscht, um
dadurch den in 4(B) gezeigten Zustand
zu erreichen, so dass der Buchsenstecker 1 und der Stiftstecker 11 in
dem verbundenen Zustand angeordnet sind. In diesem verbundenen Zustand übt die untere
Nocke 6b eine Wirkung einer Kraft f4 auf
den Aktuator 5 aus, während
der Aktuator 5 eine Wirkung der Kraft f1 von
jedem Buchsenkontakt 4 aufnimmt.
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Wenn
anschließend
der Minustreiber aus der Minusrille 6a1 der oberen Nocke 6a entfernt
wird, erreicht die obere Nocke 6a den in 6(F) gezeigten Zustand
aufgrund einer Rückstellkraft
der Druckschraubenfeder 8. In diesem Fall tritt das Paar
von zu sperrenden Ansätzen 6a2 in
das Paar von Sperransatzrillen 3b4 der Abdeckung 3 ein.
Daher wird die obere Nocke 6a an der Drehung gehindert,
so dass sie gesperrt ist und als ein Ergebnis wird der verbundene
Zustand zuverlässig
aufrechterhalten.
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Obwohl
das Gehäuse 2 und
die Abdeckung 3 in der Form von separaten Komponenten bei
dieser Ausführungsform
sind, ist es auch möglich,
die Gestaltung so zu ändern,
dass sie als eine einzelne Komponente ausgebildet sind.
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Zusammenfassung
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Ein
Stecker zum Schalten zwischen den Zuständen der Verbindung und der
Nicht-Verbindung mit einem passenden Stecker durch einen Nockenmechanismus
(6), der beweglich in die Isolatoren (2, 3)
eingebaut ist, wobei der Nockenmechanismus eine erste Nocke (6a)
und eine zweite Nocke (6b) umfasst. Die erste Nocke ist
drehbar um eine Achse, verrutschbar zwischen einer ersten und einer
zweiten Position in einer Richtung parallel zu der Achse und wird
in Richtung der ersten Position durch ein elastisches Element (8)
betätigt.
Die zweite Nocke ist zusammen mit der ersten Nocke derart gedreht,
dass sie entweder den verbundenen Zustand oder den nicht verbundenen
Zustand gemäß eines
Drehwinkels bereitstellt. Die erste Nocke umfasst ein gesperrtes
Teil (6a2), das in Eingriff ist mit dem Sperrteil (3b3)
des Isolators in der Drehrichtung davon, wenn es in der ersten Position
angeordnet ist, und von dem Sperrteil ausgekuppelt ist, wenn es
in der zweiten Position ist.