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Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung mit einem Stecker mit Kontaktbolzen oder Kontaktlamellen und mit einer Steckdose mit Steckkontakten nach dem Oberbegriff des Anspruchs.
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Die Erfindung ist in der Elektrotechnik und der Elektronik einsetzbar.
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Man kann sie für den Anschluss von Stromquellen an elektrotechnische und elektronische Einrichtungen und für die Einschaltung von elektrotechnischen und elektronischen Schaltungen verwenden, die beim Betrieb die Möglichkeit einer einfachen Abkopplung bzw. Ankopplung der Kontakte zwischen Stecker und Steckdose benötigen. Derartige Steckverbindungen finden in der Elektrotechnik und der Elektronik breite Verwendung. In der Regel bestehen sie aus einem Stecker mit Kontaktbolzen und einer Steckdose mit Steckbuchsen. Die Steckbuchse oder der Kontaktbolzen werden aus einem elastischen, leitfähigen Stoff hergestellt. Ihre Formen sind so ausgewählt, dass bei der Schaltung der Kontakte eine elastische Deformation eines dieser Elemente erfolgt. Darüber hinaus wird dann ein Anpressen gewährleistet, welches für einen guten Kontakt sorgt. Deswegen braucht man zwecks einer An- bzw. Abkopplung einer Steckverbindung einen bestimmten Kraftaufwand. Aus diesem Grund ist es manchmal kompliziert zu bestimmen, ob der Stecker in Bezug auf die Steckdose richtig angeordnet ist und die Kontaktelemente öfter einer nichtelastischen Deformation unterzogen werden. Dadurch wird die Steckverbindung außer Betrieb gesetzt.
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Um eine sicherere elektrische Verbindung und eine sicherere Fixierung der Steckverbindung zu gewährleisten, verwendet man zusätzliche Elemente in dieser Konstruktion. Die Elemente ordnen die Kontakte einander zu und pressen sie aneinander oder verbinden die Körper der Kontakte miteinander. Dabei wird das Anpressen durch zusätzliche Operationen gewährleistet (wie z. B. eine Verschraubung der Kontaktkörper, eine Verschiebung oder eine Drehung der Anpresselemente usw.). Vor der Abkopplung der Kontakte muss das Anpressen der Kontakte beendet oder eine zusätzliche Operation der Abkopplung der Kontaktkörper durchgeführt werden.
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Es ist eine Prozessor-ZIF-Steckverbindung (Zero Insertion Force) (
US 6164999 , 26.12.2000, 439/342) bekannt, die eine Matrix von Steckbuchsen auf einer gedruckten Hauptplatine eines Computers beinhaltet. Die Hauptplatine hat eine bewegliche Plattform mit Öffnungen für die Kontaktbolzen des Prozessors und einen Hebel für die Verschiebung der Plattform in Bezug auf die Matrix mit den Steckbuchsen. Bei der Einsetzung des Prozessors in die Steckverbindung steht der Hebel senkrecht zu der Hauptplatine. Dabei werden die Öffnungen der beweglichen Plattform an die Steckbuchsen angepasst. Die Kontaktbolzen des Prozessors passen frei in die Öffnungen der beweglichen Plattform hinein und sind daher in die Steckbuchsen einführbar. Das reduziert die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Kontaktelemente. Dann senkt sich der Hebel zu der Hauptplatine, und die Prozessor-Steckverbindung wird mit Hilfe von einem speziellen Vorsprung fixiert. Die bewegliche Plattform verschiebt die Kontaktbolzen des Prozessors quer zu den Steckbuchsen und presst sie an die Wände der Kontaktbuchsen durch die Kraft des fixierten Hebels an. In einer solchen Steckverbindung ist die Zuverlässigkeit jedes Kontaktes von der Präzision der Fertigung und der Montage der Matrix der Kontaktbuchsen auf der Hauptplatine und der Matrix der Kontaktbolzen auf dem Prozessor abhängig. Um die Einwirkung der Ungenauigkeit der Montage auszuschließen, erhöht man die Anpresskraft, die durch den Hebel erzeugt wird. Dadurch erhöht sich die Arbeitsaufwändigkeit bei der Fertigung und der Montage sowie der Preis des Prozessors und der Hauptplatine. Die Wahrscheinlichkeit einer Schiefstellung und einer unkorrekten Fixierung des Prozessors ist dabei dennoch hoch, da die Kraft des Anpressens der Kontaktbolzen an die Kontaktbuchsen viel höher als nötig ist. Bei einer Schiefstellung ist zudem eine Beschädigung der Kontaktbolzen des Prozessors möglich.
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Es ist eine Steckverbindung (Patent
RU 2 295 182 C1 und
US 6443 749 B2 ) bekannt, die als Prototyp ausgewählt wurde. Diese Steckverbindung beinhaltet einen Stecker und eine Steckdose. Auf der Steckdose ist ein Fixator befestigt. Der Fixator kann ein Gleitglied in einer Position festlegen, in der die Kontaktbolzen oder Kontaktlamellen frei in die Steckbuchsen der Steckdose hineinpassen. In der Mitte zwischen den Steckbuchsen, in der Zone des Einführens der Kontaktbolzen des Steckers, ist ein Knopf zum Auslösen des Fixators vorgesehen. Dieser Knopf, wenn er durch den Steckerkörper angepresst und der Steckerkörper in die Steckdose eingesteckt wird, kann den Fixator öffnen. Die Steckbuchsen sind als Klemmen aus einem elastischen Stoff in einer kurvigen Form hergestellt. Die Flächen in der Zone der Steckbuchse berühren einander oder befinden sich auf einem Abstand, der kleiner als die Stärke der Kontaktbolzen oder Kontaktlamellen ist. Ein Kontaktbolzen hat am Ende Vorsprünge. Die Vorsprünge befinden sich in Vertiefungen des Gleitstückes. Die Vertiefungen sind gerade für diese Vorsprünge bestimmt. Die Vorsprünge können das Gleitstück verschieben und an die Kontaktbolzen oder die Kontaktlamellen bei der Öffnung des Fixators anpressen. So eine Steckverbindung ist bequem im Betrieb. Hier wird mit einer Bewegung ohne Anstrengung eine Verbindung und Fixierung der elektrischen Kontakte durchgeführt. Dabei sind alle Kontaktbolzen in die Kontaktbuchsen auf eine nötige Tiefe eingeführt. Es wird ein nötiges Anpressen zwischen dem Kontaktbolzen und der Steckbuchse gewährleistet. Mit einem Druck auf den Hebel wird eine Abkopplung der elektrischen Kontakte und ein Herausziehen des Steckers aus der Steckdose ermöglicht. Die Kraft des Anpressens zwischen den Kontakten in jeder Kontaktbuchse wird durch die Elastizität dieser Kontaktbuchse bestimmt und ist von der Präzision der Montage der Matrize der Kontaktbuchsen und der Matrize der Kontaktbolzen oder Kontaktlamellen unabhängig. Dabei hat diese Konstruktion auch Nachteile. Die Fläche eines sicheren Kontaktes des Kolbens in der Buchse ist klein, weil das Anpressen nur durch die Flächen an den Enden der Kontaktbuchse gewährleistet ist. Die Kontaktlamellen des Steckers sollten eine größere Länge haben, da das Gleitstück es nicht erlaubt, die Kontaktbolzen in die Kontaktbuchsen in voller Länge einzustecken. Das führt zu einer Vergrößerung der Höhe der Steckverbindung, was nicht immer bequem und technologisch sinnvoll ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verbesserung des Kontaktes, eine Vereinfachung und eine Erhöhung der Kompaktheit der Konstruktion zu schaffen. Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs gelöst.
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Das technische Ergebnis wird dadurch gewährleistet, dass die Steckdose Folgendes aufweist:
- a) ein Gleitstück quer zu den Steckbuchsen bewegbar,
- b) einen Hebel oder einen Knopf zur Verschiebung des Gleitstücks,
- c) einen Fixator für die Festlegung des Gleitstücks in einer Position, in der die Kontaktbolzen oder Kontaktlamellen des Steckers frei in die Steckbuchsen hineinpassen,
- d) einen Knopf zum Auslösen des Fixators in der Mitte zwischen den Steckbuchsen, in der Zone des Einführens der Kontaktbolzen des Steckers.
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Dabei ist weiterhin vorgesehen:
- a) dass das Gleitstück in der Form eines Rahmens mit einem Gitter aus Gleitstücklamellen ausgeführt ist, die zwischen den Reihen der Steckbuchsen verlaufen,
- b) dass die Steckbuchsen als Klemmen aus einem elastischen Stoff in einer kurvigen Form ausgeführt sind, die eine dichte Umfassung der Kontaktbolzen oder der Kontaktlamellen ermöglicht,
- c) dass die einen Enden der Klemmen in dem unbeweglichen Teil der Steckdose fixiert sind. Die anderen Enden sind mit dem Gleitstück bewegbar. Diese Verschiebung erlaubt es, die Durchgänge der umfassenden Teile der Kontaktbuchse bis zu einer Abmessung zu vergrößern, dass die Kontaktbolzen oder Kontaktlamellen frei in die Steckbuchse hineinpassen, oder bis zu einer Abmessung zu reduzieren, dass die Steckbuchsen die Kontaktbolzen oder Kontaktlamellen dicht umfassen und
- d) dass es an den anderen Enden der Klemmenvorsprünge gibt. In den Gleitstücklamellen des Gitters gibt es Aussparungen für diese Vorsprünge. Bei der Öffnung des Fixators können die Vorsprünge der als Klemmen ausgebildeten Steckbuchsen das Gleitstück verschieben, was den Steckbuchsen erlaubt, die Kontaktbolzen oder Kontaktlamellen anzupressen.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 in Seitenansicht eine elektrische Steckverbindung in einem abgekoppelten Zustand und mit einem Schnitt entlang der Kante der Gleitstücklamelle, die einen Fixator beinhaltet.,
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2 in Seitenansicht eine elektrische Steckverbindung in einem angekoppelten Zustand und mit einem Schnitt entlang der Kante der Gleitstücklamelle, die einen Fixator beinhaltet,
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3 eine Draufsicht der Steckdose in einem abgekoppelten Zustand,
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4 eine Draufsicht der Steckdose in einem angekoppelten Zustand,
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5 einen Ausschnitt der Steckbuchse der elektrischen Steckverbindung in einem abgekoppelten Zustand und
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6 einen Ausschnitt der Steckbuchse der elektrischen Steckverbindung in einem angekoppelten Zustand.
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Die Steckverbindung funktioniert in folgender Weise:
In einem abgekoppelten Zustand (siehe 1, 3 und 5) befindet sich ein Vorsprung 1 an einem Ende 2 jeder der als Klemme 12 ausgebildeten Steckbuchsen 3 in einer Aussparung 4 der Gleitstücklamelle 5 des Gleitstückes 6. Der Kontaktbolzen 11 wird durch das Gleitstück 6 aufgehalten und erlaubt es nicht, sich dem Ende 2 der Steckbuchse 3 mit dem Vorsprung 1 wegen der Elastizitätskraft des Stoffes der Steckbuchsen 3 an das andere Ende 7 der Steckbuchse 3 anzunähern. Das andere Ende 7 der Steckbuchse 3 ist in dem unbeweglichen Teil der Steckdose 10 fixiert. Das Gleitstück 6 (siehe 1) wird durch den Fixator 8 in der geöffneten Position gegen eine Bewegung unter der Einwirkung der Elastizitätskraft der Steckbuchsen 3 aufgehalten. Diese Bewegung wird durch die Vorsprünge 1 der Steckbuchsen 3 übertragen.
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Bei der Einführung des Steckers 9 in die Steckdose 10 (siehe 2, 4 und 6) geht jeder der Kontaktbolzen 11 in eine Steckbuchse 3 hinein, indem der Kontaktbolzen 11 in den vergrößerten Durchlass der umfassenden Klemme 12 der Steckbuchse 3 frei hineinpasst. Bei einem vollen Eintauchen der Kontaktbolzen 11 in die Steckbuchsen 3 drückt der Stecker 9 mit seiner Frontfläche 13 (siehe 2) auf den Knopf 14 des Fixators 8 und gibt das Gleitstück 6 frei für eine Bewegung. Die beweglichen Enden 2 der Klemme 12 der Steckbuchsen 3 mit den Vorsprüngen 1 (siehe 6) verschieben die Gleitstücklamellen 5 des Gleitstückes 6 zwischen den Reihen der Steckbuchsen 3 (siehe 4). Die Gleitstücklamellen 5 verschieben sich zu dem Ende 7 der Klemmen 12 der Steckbuchse 3 hin, das in dem unbeweglichen Teil der Steckdose 10 fixiert ist. Das führt zu einer Reduzierung der Abmessungen der umfassenden Teile der Klemme 12 der Steckbuchsen 3 bis zu der Abmessung, die es erlaubt, die Kontaktbolzen 11 dicht zu umfassen. Die Korrektheit der Verbindung des Steckers 9 mit der Steckdose 10 wird nach dem Klicken des Fixators 8 bestimmt. Dabei ist die Möglichkeit einer Schiefstellung ausgeschlossen (alle Kontaktbolzen 11 sind in die Steckbuchsen 3 auf eine gleiche Tiefe eingetaucht), da der Knopf 14 des Fixators 8 sich in der Mitte der Steckdose 10 befindet und aktiv wird, wenn die Frontfläche 13 in der Mitte des Steckers 9 auf diesen Knopf 14 drückt.
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In einem angekoppelten Zustand sind die Kontaktbolzen 11 (siehe 2, 4 und 6) sicher in den Steckbuchsen 3 eingeklemmt, weil die Anpresskraft jedes Kontaktbolzens 11 in erster Linie durch die elastischen Eigenschaften des umfassenden Teils der Klemme 12 der Steckbuchse 3 bestimmt ist und nicht von der Präzision der Montage aller Kontaktelemente abhängt. Die Gleitstücklamellen 5 des Gleitstückes 6 werden durch die Vorsprünge 1 der Klemme 12 der Steckbuchsen 3 in einer Position festgehalten, die nicht verhindert, dass die Steckbuchsen 3 sicher mit den Kontaktbolzen 11 kontaktieren. Der Fixator 8 mit dem Knopf 14 wird durch das Gleitstück 6 in seinem eingetauchten Zustand festgehalten (siehe 2).
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Um den Stecker 9 aus der Steckdose 10 herauszuziehen (siehe 2), muss man auf den Hebel 15 zur Verschiebung des Gleitstückes 6 drücken (statt eines Hebels kann man einen Knopf benutzen, welcher das Gleitstück 6 entlang der Führungen verschiebt). Bei der Drehung verschiebt der Hebel 15 das Gleitstück 6 zusammen mit den Vorsprüngen 1 der Klemmen 12 an den Enden 2 der Steckbuchsen 3 und gibt die Kontaktbolzen 11 des Steckers 9 frei. Nachdem der Hebel 15 freigelassen wird, kehrt das Gleitstück 6 unter der Einwirkung der Elastizitätskräfte in eine Position zurück, in der dieses von dem Fixator 8 (siehe 1) festgehalten wird. Dabei hebt sich der Knopf 14 über der Steckdose 10. Die Steckverbindung ist dadurch in den anfänglichen abgekoppelten Zustand zurückgebracht (siehe 1, 3 und 5).
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Auf diese Art und Weise ist die vorgeschlagene Steckerverbindung bequem im Betrieb. Mit einer Bewegung ohne Anstrengung wird eine Verbindung und Fixierung der elektrischen Kontakte durchgeführt. Dabei sind alle Kontaktbolzen in die Steckbuchsen auf eine passende Tiefe eingetaucht. Es wird ein nötiges Zusammenpressen von den Kontaktbolzen und den Steckbuchsen gewährleistet. Mit einem Drücken auf den Hebel 15 wird eine Abkopplung der elektrischen Kontakte und ein Herausziehen des Steckers 9 aus der Steckdose 10 ermöglicht. Die Anpresskraft zwischen den Kontakten in jeder Steckbuchse 3 wird durch die Elastizität des umfassenden Teils dieser Steckbuchsen 3 bestimmt und ist von der Präzision der Montage der Matrize der Steckbuchsen 3 und der Matrize der Kontaktbolzen 11 oder Kontaktlamellen unabhängig. Das Gleitstück 6 in der Form eines Rahmens mit den Gleitstücklamellen 5 ragt aus den Steckbuchsen 3 nicht heraus. Das erlaubt, die Steckverbindung kompakt und technologisch sinnvoll auszuführen.
