DE19718231C1 - Schalterstecker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalterstecker mit in Kontaktkammern eines Isolierkörpers angeordneten Kontaktelementen, wobei die Kontaktelemente mindestens einen federelastischen Arm innerhalb der Kontaktkammern auf­ weisen, wobei Kontaktmesser eines entsprechenden Gegensteckers in die Kontaktkammern einführbar sind und dabei mit den Kontaktelementen in Kontakt gelangen und bei dem mindestens eine Kurzschlußbrücke vorgese­ hen ist, die zwei Kontaktelemente bei nicht gestecktem Gegenstecker kurz­ schließt und wobei beim Einführen der Messerkontakte in die Kontaktkam­ mern der Kurzschluß aufgehoben wird.

Derartige Schalterstecker werden in elektronischen Systemen verwendet, in denen beim Trennen einer Steckverbindung ausgewählte Kontakte bzw. Kontaktelemente des einen Steckverbinders, nämlich des Schaltersteckers, nicht als "offene" Kontakte (Signalleitungen) enden dürfen, sondern mitein­ ander verbunden werden müssen.

Aus der US 5 352 129 A ist ein Schalterstecker bekannt, dessen Kontakt­ kammern der Buchsenleiste jeweils mit einem zweischenkligen Federkontakt bestückt sind, der die Aufnahme und Kontaktierung der Messerkontakte des Gegensteckers gewährleistet. Die Federschenkel zweier benachbarter, mit­ einander zu schaltenden Federkontakte weisen an je einem der beiden Fe­ derschenkel Schaltfahnen auf, die in den geöffneten Raum zwischen diesen Kontaktkammern so hineinragen, daß sich die Schaltfahnen bei nichtge­ steckter Messerleiste überlappen und miteinander eine elektrische Verbin­ dung eingehen. Bei gesteckter Messerleiste werden die Federschenkel der Buchsenkontakte in der Art ausgelenkt, das sich die Schaltfahnen zwischen den Kontaktkammern voneinander wegbewegen und die elektrische Verbin­ dung zwischen diesen beiden Kontakten aufgehoben ist.

Dabei ist es auch bekannt, in den geöffneten Raum zwischen den benach­ barten, miteinander zu schaltenden Federkontakten ein starres Kontaktele­ ment einzusetzen, das die Funktion der sich überlappenden Schaltfahnen erfüllt. Bei nichtgesteckter Messerleiste kontaktieren dabei die vier Feder­ schenkel der benachbarten Federkontakte mit diesem Kontaktelement und stellen eine elektrische Verbindung zwischen diesen beiden Federkontakten her. Mit gesteckter Messerleiste werden alle vier Federschenkel der beiden Federkontakte von dem besagten Kontaktelement wegbewegt und die elek­ trische Verbindung ist aufgehoben.

Daneben ist aus der DE 21 31 171 B2 ein Steckverbinder mit einer Kurz­ schlußbrücke bekannt, wobei zwei nebeneinanderliegende Buchsenkontakte in nicht gestecktem Zustand eines Gegensteckers durch eine Kurzschluß­ brücke leitend verbunden sind. Beim Stecken des Gegensteckers wird der Kurzschluß durch Einwirken eines isolierten Betätigungsgliedes auf die Kurzschlußbrücke geöffnet.

Um eine in der technischen Anwendung geforderte sichere Schaltfunktion zu gewährleisten, müssen Signalinformationsfehler durch Prellimpulse beim Ein- und Ausschaltvorgang, sowie zu große Kontaktwiderstände im geschal­ teten Zustand vermieden werden, was nur durch eine ausreichend große Kontaktkraft mittels der Federelemente erreicht werden kann. Eine sichere Trennung der elektrischen Verbindung im nichtgeschalteten Zustand muß über einen ausreichend großen Kontaktabstand (Luft- und Kriechstrecken) gesichert sein.

Bei den vorstehend erwähnten Lösungen korrelieren die Kontaktkraft im kurzgeschlossenen Zustand und die Kontaktabstände im nicht kurzge­ schlossenen Zustand. Im nicht kurzgeschlossen Zustand, d. h. bei gesteck­ ter Messerleiste, werden die Federschenkel um je < ½ Messerbreite ausge­ lenkt, so daß nur ein maximaler Kontaktabstand entsprechend der Messer­ dicke, abzüglich der Dicke der Kontaktelemente, entstehen kann. Eine Ver­ größerung der Kontaktabstände kann nur durch eine Verringerung der Kon­ taktelementdicke erreicht werden, was dann jedoch gleichzeitig kleinere Kontaktkräfte im kurzgeschlossenen Zustand zur Folge hat.

Die in technischen Anwendungen derartiger Schalterstecker geforderte Funktionssicherheit wird mit den bekannten Lösungen somit nicht in optima­ ler Weise erfüllt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalterstecker der ein­ gangs genannten Art dahingehend auszubilden, daß das Prellverhalten wäh­ rend des Steckvorganges, der Kontaktwiderstand im geschalteten Zustand, sowie der Kontaktabstand im nichtgeschalteten Zustand auf ein für techni­ sche Anforderungen wesentlich verbessertes Niveau gebracht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kurzschluß­ brücke als starres Kontaktteil ausgebildet und mit mindestens einem Kon­ taktschenkel versehen ist, der zwischen den federelastischen Armen der Kontaktelemente angeordnet ist, und daß jedem zu schaltenden Kontakte­ lement jeweils ein mit einem Schaltfederschenkel versehenes Schaltelement zugeordnet ist, dessen Schaltfederschenkel derart auf den federelastischen Arm des jeweiligen Kontaktelementes einwirkt, daß dieser ausgelenkt wird, bis der Schaltfederschenkel an dem Kontaktschenkel der Kurzschlußbrücke zur Anlage gelangt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 angegeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein verringertes Prellverhalten beim Ein- und Aussteckvorgang und somit Informationsfehlerimpulse vermieden werden, wobei kleinere Kontaktwider­ stände durch hohe Kontaktkräfte im geschalteten Zustand, und größere Kontaktabstände (Luft- und Kriechstrecken) im nichtgeschalteten Zustand vorhanden sind. Dabei wird ein sicheres und eindeutiges Schaltverhalten erzielt.

Weiterhin werden optimierte Funktionsbedingungen durch Aufteilung der Kontaktfunktion zur Messerleiste und der Schaltfunktion, auf drei Funktion­ selemente, sowie eine sichere Kurzschlußfunktion durch drei Kontaktpunkte je Kontaktkammer erzielt, wobei keine zusätzlichen, isolierende Funktionstei­ le für die Trennung der Kurzschlußverbindung benötigt werden.

Ferner können bereits vorhandene, zweischenkelige Federkontakte verwen­ det werden, indem lediglich einer der beiden Federschenkel entfernt wird und es können auch handelsübliche, vorhandene Gegensteckverbinder ver­ wendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 Eine Teilansicht eines Schaltersteckers,

Fig. 2 Eine vergrößerte Teilansicht des Schaltersteckers gem. Fig. 1 mit geöffneten Schaltkontaktkammern,

Fig. 3 Eine Schnittansicht des Schaltersteckers gem. Fig. 1 mit Kon­ taktelementen in den beiden unterschiedlichen Schaftzustän­ den,

Fig. 4 Einen Kontaktkammerdeckel mit umspritzter Kurzschlußbrücke,

Fig. 5A, 5B Eine Darstellung der Kontaktelemente in kurzgeschlossenem Zustand, und

Fig. 6A, 6B Eine Darstellung der Kontaktelemente in nicht kurzgeschlosse­ nem Zustand bei gesteckten Messerkontakten.

Der in Fig. 1 dargestellte Schalterstecker besteht im Wesentlichen aus ei­ nem Isolierkörper 1, der mit Kontaktkammern 2A, 2B versehen ist, in die Kontaktelemente 3 von der Unterseite 4 her montiert und befestigt sind, wo­ bei die Kontaktelemente 3 als Kontaktfederschenkel 5 ausgebildet sind. Die Kontaktkammern 2 sind in Reihen und Spalten angeordnet, und die Form und Steckgeometrie des Schaltersteckers ist so, daß ein entsprechender Gegenstecker mit Messerkontakten damit steckbar ist. Die Steckergeometrie ist insgesamt entsprechend handelsüblicher DIN-Steckverbinder ausgebil­ det.

Zwei benachbarte, miteinander zu schaltende Kontaktkammern sind mit je einem zusätzlichen Schaltelement 6 versehen, die bei nichtgesteckten Mes­ serkontakten 7 die Kontaktfederschenkel 5 in diesen Kontaktkammern über eine Kurzschlußbrücke 8 kurzschließen und die bei gesteckten Messerkon­ takten 7 von der Kurzschlußbrücke 8 wegbewegt werden, so daß der Kurz­ schluß aufgehoben ist.

Die Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des Schaltersteckers aus Fig. 1 mit offenen Kontaktkammern 2A, 2B an der Isolierkörperoberseite 9 des Iso­ lierkörpers 1. Durch die Öffnung 10 werden die zusätzlichen Schaltelemente 6 in die Kontaktkammern 2A, 2B montiert sowie die Kurzschlußbrücke 8 durchgehend durch beide Kontaktkammern positioniert.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des Schaltersteckers durch die mit den Schaltelementen bestückten Kontaktkammern 2A, 2B. In der Kontaktkammer 2A ist der geschaltete Kurzschlußzustand und in der Kontaktkammer 2B der nichtgeschaltete Zustand bei gesteckten Messerkontakten 7 dargestellt. Die von der Isolierkörperoberseite 9 aus in die Öffnungen 10 montierten Schalte­ lemente 6 bestehen aus einem Schaltfederschenkel 11 und einem Befesti­ gungsschenkel 12, der mit seitlich ausgeformten, harpunenartigen Rastha­ ken 13 oder mit seitlichen Befestigungsfederelementen ausgestattet ist. Da­ bei ist das Schaltelement insgesamt U-förmig gebogen, wobei die beiden Schenkel 11 und 12 nebeneinander angeordnet sind. Damit kann das Schaltelement 6 durch die Öffnungen 10 in die Kontaktkammern 2A, 2B ein­ gepreßt und positioniert werden. Die Kurzschlußbrücke 8 ragt in Höhe der Kontaktpunkte der Feder- und Schaltkontakte durch beide Kontaktkammern durch und ist in den Deckel 14 wie in Fig. 4 gezeigt eingesetzt, der zum Schließen der Öffnung 10 dient.

Es kann vorgesehen sein, daß der Deckel als Kunststoffspritzteil hergestellt ist, wobei die Kurzschlußbrücke mit dem Deckelmaterial umspritzt ist.

Ebensogut kann vorgesehen sein, daß die Kurzschlußbrücke in den Isolier­ körper eingesetzt ist.

Die Kurzschlußbrücke 8 ist so positioniert, daß sich ihre Kontaktschenkel 15 auf einem Niveau mit den ausgelenkten, belasteten Kontaktfederschenkeln 5 befinden. Sie wird zum einen über den Deckel 14 und zum anderen mit Sacklöchern in den Kammerwänden 16, in die die verlängerten Kontakt­ schenkel 17 der Kurzschlußbrücke 8 hineinragen, fixiert.

In Fig. 5A, 5B und Fig. 6A, 6B wird die Schaltfunktion verdeutlicht. Die Kurz­ schlußbrücke 8 ist so ausgeformt, daß sie um die Kontaktfederschenkel 5 herumgeführt ist und nicht direkt mit ihnen kontaktieren kann. Zwischen den Kontaktschenkeln 15 und den Kontaktfederschenkeln 5 befindet sich eine Isolierwand 18 des Deckels 14 wodurch der Kontaktabstand und damit die Kriechstrecken immer gesichert sind. Wie erwähnt befinden sich die Kon­ taktschenkel 15 der Kurzschlußbrücke 8 auf dem Niveau der ausgelenkten Kontakfederschenkel 5. Im kurzgeschlossenen Zustand (Fig. 5A, 5B) werden die Kontakfederschenkel 5 durch die Schaltelemente 6 soweit ausgelenkt, bis die Schaltfederschenkel 11 gegen die Kontaktschenkel 15 der Kurz­ schlußbrücke 8 anschlagen. In dieser Position sind die Kontaktelemente 3 mittels der Schaltelemente 6 über die Kurzschlußbrücke 8 kurzgeschlossen. 1 m nichtgeschalteten Zustand (Fig. 6A, 6B) bei gesteckten Messerkontakten, bleiben die Kontakfederschenkel 5 von den Messerkontakten 7 ausgelenkt und die Schaltfederschenkel 11 der Schaltelemente 6 werden von der Kurz­ schlußbrücke 8 um jeweils eine Messerdicke wegbewegt. Die Summe der Kontaktabstände beträgt somit 2 × Messerdicke und es gibt keine elektrische Verbindung mehr zwischen den Kontakfederschenkeln 5 und der Kurz­ schlußbrücke 8. Der Kurzschluß ist somit aufgehoben. Durch das Einbringen der Schaltelemente 6 ist die Korrelation von Kontaktkraft und Kontaktab­ stand aufgehoben.

Obwohl vorstehend davon ausgegangen wurde, daß zwei direkt benachbar­ te Kontaktelemente geschaltet (kurzgeschlossen) werden, kann ggf. vorge­ sehen sein, daß die zu schaltenden Kontaktelemente nicht direkt nebenein­ ander liegen. Dabei ist dann die Kurzschlußbrücke so gestaltet, daß die Kontaktkammern der nicht zu schaltenden Kontaktelemente umgangen wer­ den.

Claims (9)

1. Schalterstecker mit in Kontaktkammern eines Isolierkörpers angeord­ neten Kontaktelementen, wobei die Kontaktelemente mindestens ei­ nen federelastischen Arm innerhalb der Kontaktkammern aufweisen, wobei Kontaktmesser eines entsprechenden Gegensteckers in die Kontaktkammern einführbar sind und dabei mit den Kontaktelementen in Kontakt gelangen und bei dem mindestens eine Kurzschlußbrücke vorgesehen ist, die zwei Kontaktelemente bei nicht gestecktem Ge­ genstecker kurzschließt und wobei beim Einführen der Messerkontak­ te in die Kontaktkammern der Kurzschluß aufgehoben wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kurzschlußbrücke (8) als starres Kontaktteil ausgebildet und mit mindestens einem Kontaktschenkel (15) versehen ist, der zwi­ schen den federelastischen Armen der Kontaktelemente (3) angeord­ net ist, und
daß jedem zu schaltenden Kontaktelement (3) jeweils ein mit einem Schaltfederschenkel (11) versehenes Schaltelement (6) zugeordnet ist, dessen Schaltfederschenkel (11) derart auf den federelastischen Arm des jeweiligen Kontaktelementes (3) einwirkt, daß dieser ausge­ lenkt wird, bis der Schaltfederschenkel (11) an dem Kontaktschenkel (15) der Kurzschlußbrücke (8) zur Anlage gelangt.

2. Schalterstecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der federelastische Arm des Kontaktelements (3) als Kontaktfe­ derschenkel (5) ausgebildet ist.

3. Schalterstecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Schaltelemente (6) vorgesehenen Kontaktkammern (2A, 2B) eine nach oben hinweisende Öffnung (10) aufweisen, die durch einen Deckel (14) verschließbar ist.

4. Schalterstecker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußbrücke (8) in dem Deckel (14) angeordnet ist.

5. Schalterstecker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußbrücke (8) in die Kontaktkammern (2A, 2B) einge­ setzt ist.

6. Schalterstecker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (6) aus einem Befestigungsschenkel (12) und dem federelastischen Schaltfederschenkel (11) bestehen und insge­ samt etwa U-förmig gestaltet sind.

7. Schalterstecker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Befestigungsschenkel (12) harpunenartige Rasthaken (13) vorgesehen sind.

8. Schalterstecker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußbrücken (8) so gestaltet sind, daß eine oder meh­ rere Kontaktkammern umgangen werden.

9. Schalterstecker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß miteinander zu schaltenden Kontaktelemente (3) aus den vor­ handenen Kontaktkammerpositionen frei wählbar sind.