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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbinder und
im spezielleren auf Verriegelungssysteme zum Befestigen von miteinander verbindbaren
elektrischen Verbindern aneinander.
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Es
sind verschiedene Verriegelungssysteme bekannt, um Gehäuse von
einander gegenüberliegenden
elektrischen Verbindern miteinander zu verriegeln, die miteinander
verbunden werden, um miteinander verbindbare Paare von darin befestigten Kontaktanschlüssen in
Eingriff zu bringen. Wenn es sich bei einem der Verbinder um einen
Rechtwinkel-Verbinder handelt, der an einer Schaltungsplatte angebracht
ist, muß das
Verriegelungssystem an einem der beiden Enden des Verbinders oder
entlang einer gemeinsamen Seite parallel zu einer Schaltungsplatte
vorgesehen werden. Zur Minimierung des Platzverbrauchs auf der Schaltungsplatte
ist es wünschenswerter,
ein Verriegelungssystem zu haben, das an einer gemeinsamen Seite
der Gehäuse vorgesehen
ist. Das US-Patent 5,344,335 offenbart ein solches Verriegelungssystem,
bei dem einer der Verbinder einen Verriegelungsarm mit einem voneinander
beabstandeten Paar von Verriegelungsgliedern aufweist, deren jedes
in Verriegelungsschlitzen an dem anderen Verbinder in der Nähe der seitlichen Enden
der Verbinder aufgenommen wird. Dieser Typ von Verriegelungssystem
benötigt
jedoch zusätzliche Höhe über die
Gehäuseumhüllende des
Verbinders hinaus, wobei dies ein enges Stapeln der Verbinder aneinander
beeinträchtigen kann.
In solchen Fällen, in
denen es wünschenswert
ist, eine Gruppierung von Verbindern in einer eng gestapelten Anordnung zu
haben, wie z. B. einem Kartenkäfig,
ist es wünschenswert,
ein Verriegelungssystem zu haben, das im wesentlichen innerhalb
der Umhüllenden
der Gehäusewände wirksam
ist, sowie ein Verriegelungssystem zu haben, das ferner eine klare
Anzeige dahingehend schafft, daß die
Gehäuse
in einem vollständig
verbundenen Zustand sind. Es ist auch wünschenswert, ein Verriegelungssystem
zu schaffen, das die Möglichkeit
einer unvollständigen
Verriegelung und einer unvollständigen
Verbindung auf ein Minimum reduzieren kann.
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In
US 5 137 466 ist ein elektrischer
Verbinder beschrieben, bei dem ein Paar von Verbindergehäusen miteinander
durch ein Verriegelungssystem beim Zusammenführen der Gehäuseteile
verrastet wird. Die Gehäuseteile
werden dabei entlang einer Verbindungsachse zusammengeführt, wobei
ein Gehäuse des
einen Verbinders ein Paar von Verriegelungsarmen aufweist, die voneinander
beabstandet sind. Die Verriegelungsarme sind dazu ausgebildet, mit
jeweiligen komplementären
Verriegelungserhebungen des anderen Gehäuses zusammenzuwirken, die
an einer entsprechenden Seitenfläche
des zweiten Gehäuses angeordnet
sind.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein Verriegelungssystem gerichtet
zum sicheren Verriegeln eines ersten und eines zweiten Verbinders
miteinander entlang einer Verbindungsachse. Der erste und der zweite
Verbinder beinhalten ein jeweiliges erstes und zweites Gehäuse. Ein
Paar Verriegelungsarme ist eine ausgewählte Distanz entlang einer
gemeinsamen Seite des ersten Gehäuses
voneinander beabstandet und erstreckt sich zu freien Enden. Die
Verriegelungsarme sind dazu ausgebildet, mit einer komplementären Verriegelungsfläche an einer
entsprechenden, gemeinsamen Seitenfläche des zweiten Gehäuses zusammenzuwirken.
Die jeweiligen freien Enden der Verriegelungsarme besitzen Verriegelungsvorsprünge. Die
gemeinsame Seitenfläche des
zweiten Gehäuses
weist ein Paar Erhebungen auf, die sich von dieser nach außen erstrecken.
Die Erhebungen sind in Ausrichtung mit den freien Enden der Verriegelungsarme
positioniert, und während
der Anfangsstadien der Verriegelung stoßen zuerst Steuerflächen der
freien Enden an diesen an. Die Verriegelungsarme sind dazu ausgebildet,
in Richtung auf die Enden des Gehäuses ausgelenkt zu werden, wenn
die Steuerflächen
gegen die Erhebungen drücken.
Bei fortschreitendem Verriegelungsvorgang passieren die Ver riegelungsvorsprünge die
Erhebungen und werden hinter diesen verriegelt. Die Verriegelungsarme
sind in einer zu der gemeinsamen Seite des ersten Gehäuses parallelen
Richtung auslenkbar, wodurch der zum Auslenken der Verriegelungsarme
erforderliche Freiraum angrenzend an das Gehäuse auf ein Minimum reduziert
wird.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die Erhebungen im wesentlichen L-förmig, und sie bilden Schenkel,
die sich von dem Gehäuse
eine zweite ausgewählte
Distanz über
eine Steckverbindungsseite hinaus nach außen zu freien Enden erstrecken,
sowie eine breitere blockartige Basis, die eine Auslenkung der Verriegelungsarme
erforderlich macht. Beim Verbinden der Verbinder miteinander stabilisieren
die freien Enden der Schenkel, die sich entlang von Oberflächenbereichen
der gemeinsamen Seite des zweiten Gehäuses sowie von diesen nach
außen
erstrecken, die axiale Ausrichtung und Orientierung der Verbinder
relativ zueinander während
der Endstadien der Verbindung. Die Schenkel bewegen sich während der
Anfangsstadien der Verbindung frei an den Verriegelungsarmen vorbei,
bis die Verbinder axial ausgefluchtet sind, wonach die Verriegelungsarme
während
der Endstadien der Verbindung verriegelt werden. Der blockartige
Bereich der L-förmigen
Erhebung erzeugt einen beträchtlichen
Widerstand gegen eine Verriegelung während des Verbindungsvorgangs,
wodurch die Aufbringung einer höheren
Kraft zum Auslenken der Arme nach außen erforderlich wird. Das
durch die gesteigerte Kraft erzeugte Moment beschleunigt den Verbindungsvorgang
der Verbinder, die sich rasch zusammenbewegen, bis die Verriegelungsarme
hinter dem Ende der entsprechenden Erhebung verriegelt werden. Wenn
die Verriegelungsabschnitte der Verriegelungsarme den vordersten
Radius der Erhebungen passieren, nimmt der Widerstand gegen eine
Verriegelung plötzlich
ab. Die Verriegelungsabschnitte setzen ihre Bewegung entlang der
ebenen Oberflächen der
Erhebungen fort, und beim Erreichen der Enden derselben werden sie
sofort hinter den Erhebungen verriegelt, wodurch die Verbinder aneinander
befestigt sind. Die Kraft, die zum Überwinden des Widerstands zwischen
den Verriegelungsarmen und der nach rückwärts weisenden Oberfläche der
Erhebungen beim Trennen der Verbinder erforderlich ist, führt zu einem
beschleunigten Trennungsvorgang, wodurch jegliche Beschädigung von
Anschlüssen
auf ein Minimum reduziert wird, falls die Verbinder voneinander
getrennt werden, während
das System stromführend
ist.
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Ein
Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verriegelungssystems,
das die axiale Ausrichtung und Orientierung der Verbinder vor dem Verbindungsvorgang
der darin vorgesehenen Anschlüsse
stabilisiert.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verriegelungssystems,
das sicherstellt, daß sowohl
die Verbindung als auch das Trennen der Anschlüsse des Verbinders rasch vonstatten gehen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die
Begleitzeichnungen beschrieben; darin zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht eines steckerartigen und eines buchsenartigen
Verbinders vor der Verbindung, wobei der buchsenartige Verbinder
von der Schaltungsplatte und dem Rahmen einer Platte weggezogen
dargestellt ist;
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2 bis 6 Darstellungen
der Abfolge der Verbindung der Verbinder und des Verriegelungssystems;
darin zeigen:
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2 eine
ebene Draufsicht unter Darstellung der ursprünglichen Ausfluchtung der Verbinder mit
Führungszapfen
an dem Ende der Verbinder zur Schaffung der Ausfluchtung;
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3 eine
der 2 ähnliche
Ansicht unter Darstellung einer teilweisen Verbindung, bei der die Erhebungen
in die entsprechenden Öffnungen
neben dem zugehörigen
Verriegelungsarm eingeführt
sind;
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4 eine
der 2 ähnliche
Ansicht unter Darstellung einer weitergehenden Verbindung der Verbinder,
wobei die Enden der Verriegelungsarme an dem breiteren Bereich der
Erhebungen angreifen;
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5 eine
der 2 ähnliche
Ansicht, in der die Verbinder nahezu vollständig verbunden sind und die
Verriegelungsglieder um die Erhebungen herum ausgelenkt sind;
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6 eine
der 2 ähnliche
Ansicht unter Darstellung der Verbinder, nachdem diese vollständig miteinander
verbunden sind und die Verriegelungsarme um die Verriegelungserhebungen
herum in Eingriff sind.
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Zum
Zweck der Veranschaulichung der Erfindung ist das Verriegelungssystem
in Verwendung mit einem Anschlußblockverbinder
dargestellt, der mit einem buchsenartigen Verbinder verbindbar ist, welcher
als Stiftsockel dargestellt ist und zur Anbringung in einem Kartenkäfig gedacht
ist. Es versteht sich, daß das
Verriegelungssystem auch bei anderen Verbindern verwendet werden
kann.
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Wie
in den 1 bis 6 gezeigt ist, beinhaltet der
buchsenartige Verbinder 120 ein Gehäuse 122 mit Seitenwänden 124 und
Endwänden 130,
die zusammen mit der Basis 132 einen Steckeraufnahmehohlraum 134 bilden,
der an der Steckverbindungsseite 133 offen ist. Eine Mehrzahl
von Anschlüssen 138 ist
in dem Hohlraum 134 angeordnet, wobei jeder Anschluß 138 einen
ersten Anschlußbereich 140 aufweist,
der zur Verbindung mit den komplementären Anschlüssen 90 des damit
verbindbaren Verbinders 20 angeordnet ist. Wie in 1 zu
sehen ist, handelt es sich bei dem buchsenartigen Verbinder 120 um
einen Rechtwinkel-Verbinder, der zweite Verbindungsbereiche 142 aufweist,
die zur elektrischen Verbindung mit Anschlußflächen einer Schaltungsplatte 160 ausgebildet
sind. Die der Plattenbefestigungsseite 135 gegenüberliegende
Seitenwand 124 beinhaltet ein Paar Verriegelungsarme 126,
die in einer ausgewählten
Distanz entlang der gemeinsamen Wand voneinander beabstandet sind und
sich zu freien Enden 127 in der Nähe der Steckverbindungsseite 133 erstrecken.
Wie hierin gezeigt ist, sind die Verriegelungsarme 126 in
Vertiefungen 125 der Seitenwand 124 derart angeordnet,
daß sie im
wesentlichen innerhalb der Dicke der Seitenwand 124 enthalten
sind, wodurch eine Anordnung des Verbinders 120 in einer
Ummantelung 150 zur Verwendung in einem Kartenkäfig oder
dergleichen ermöglicht
ist, wie dies in 1 veranschaulicht ist. Die Seitenwand 124 beinhaltet
ferner eine gegen Überbelastung
vorgesehene Erhebung 129 in der Nähe des vorderen Endes des Verriegelungsarms 126. Das
Gehäuse 122 weist
ferner ein Paar Führungszapfen 131 auf,
die sich in der Nähe
der Endwände 130 von
der Steckverbindungsseite 133 nach außen wegerstrecken, um eine
anfängliche
Ausfluchtung herzustellen.
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Wie
nunmehr unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 zu
sehen ist, beinhaltet der steckerartige Verbinder 20 ein
Gehäuse 22 mit
einem Steckerbereich 40, der in einem Ummantelungsbereich 24 verschiebbar
aufgenommen ist. Der Steckerbereich 40 besitzt Seitenwände 48.
Ein Paar Verriegelungserhebungen 50 mit Schenkeln 52 erstreckt
sich entlang einer gemeinsamen Seitenwand 48 nach außen von
dem Gehäuse 22 weg über eine
zweite ausgewählte
Distanz über
die Steckverbindungsseite 46 hinaus zu freien Enden 53.
Die Erhebungen 50 sind im wesentlichen L-förmig, wobei
die Schenkel 52 schmaler sind als der hintere, blockartige
Abschnitt der Erhebung 50. Der blockartige Abschnitt beinhaltet
eine Verriegelungseingriffsfläche 51 in
der Nähe der
Steckverbindungsseite 46 sowie eine nach hinten weisende
Verriegelungsfläche 54.
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2 veranschaulicht
den ersten und den zweiten Verbinder 120, 20 in
Ausrichtung zur Verbindung, wobei die jeweiligen Führungszapfen 131 mit den
entsprechenden Öffnungen 33 in
dem Stecker 20 ausgefluchtet sind und die vorderen Enden 53 der Schenkel 52 in
der Nähe
der Steckverbindungsseite 133 des buchsenartigen Verbinders 120 angeordnet sind.
In 3 sind die Verbinder 120, 20 näher zusammenbewegt,
so daß die
Schenkel 52 in die Räume 123 zwischen
den nach vorne gerichteten, vorderen Enden 127 der Verriegelungsarme 126 eintreten und
sich frei neben den Verriegelungsarmen 126 vorbeibewegen,
bis die abgeschrägten
Flächen
der vorderen Enden 127 der Verriegelungsarme 126 an
den Verriegelungseingriffsflächen 51 der
Erhebungen 50 angreifen, wie dies in 4 gezeigt
ist. In diesem Stadium der Verbindung ist der Widerstand gegen eine
Bewegung durch den Eingriff der Flächen 127 und 51 erhöht, so daß eine erhöhte Kraft
erforderlich ist, um den Stecker 20 mit dem Buchsenelement 120 zu
verbinden. Das durch die Kraft erzeugte Moment beschleunigt die
Geschwindigkeit, mit der die Verbinder in Verbindung gebracht werden.
Während
die Kraft zunimmt, werden die Verbinder näher zusammengebracht und die
Verriegelungsarme 126 werden durch die Erhebungen 50 nach
außen
verlagert, bis die Verriegelungsabschnitte den vordersten Radius der
Erhebungen passieren und der Widerstand gegen eine Verriegelung
plötzlich
geringer wird. Die Verriegelungsabschnitte bewegen sich entlang
der ebenen Oberflächen
der Erhebungen, bis die Verriegelungsarme die Verriegelungsfläche 54 erreichen, wonach
die Verriegelungsarme 126 in ihre ursprüngliche Position zurückfedern,
wobei die Verriegelungsfläche 128 an
der Verriegelungsfläche 54 der
Erhebungen 50 angreift, um die beiden Verbinder 20, 120 sicher
zusammenzuhalten. Wie in den 2 bis 6 gezeigt
ist, beinhalten die Seitenwände 124 ebenfalls
nach oben ragende Erhebungen 129, die als gegen Überbelastung
wirkende Merkmale wirken, um eine Auslenkung der Verriegelungsarme 126 nach
außen über ihren
Bruchpunkt hinaus zu verhindern. 6 zeigt
die beiden Verbinder 20, 122 in dem vollständig miteinander
verbundenen Zustand.
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Das
Verriegelungssystem der vorliegenden Erfindung bietet eine Reihe
von Vorteilen. Die Formgebung der Erhebung 50 und die Verriegelungsarme 126 sind
derart dimensioniert, daß eine
gesteigerte Kraft zum Verbinden oder Trennen der Verbinder erforderlich
ist. Diese Extrakraft ist ausreichend, die Arme 126 derart
auszulagern, daß dann,
sobald die Auslenkung begonnen hat, die Beendigung des Verbindungs-
oder Trennungsvorgangs rasch durchgeführt wird, um dadurch zur Gewährleistung
beizutragen, daß die
Verbinder 20, 120 vollständig miteinander verbunden
oder voneinander getrennt werden. Die Geschwindigkeit, mit der die
Verbindung oder die Trennung stattfindet, reduziert eine Beschädigung der
Anschlüsse
in den Verbindern auf ein Minimum, wenn oder falls die Ver binder
verbunden oder getrennt werden, während Strom fließt oder
sie "heiß" sind.
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Die
zusätzliche
Länge der
Schenkel 52 an den Erhebungen 50 stellt sicher,
daß der
steckerartige Verbinder 20 in eine korrekte und stabilisierte
axiale Ausfluchtung und Orientierung in bezug auf den buchsenartigen
Verbinder 120 geführt
wird, bevor die Verbindung der Buchsenanschlüsse mit den Stiftanschlüssen des
Sockels stattfindet. Während
die Führungszapfen 131 die
Ausfluchtung beginnen, stellen die Schenkel 52 sicher,
daß die
beiden Verbinder 20, 120 nicht in einem Winkel
zueinander in Verbindung gebracht werden. Die Oberflächen 51 der
Erhebungen 50 befinden sich in einer ausreichenden Distanz von
der Steckverbindungsseite 46 des Steckers 20, um
sicherzustellen, daß sich
die Anschlüsse 138, 90 nicht
berühren,
bis der steckerartige Verbinder 20 unter der erhöhten Kraft
zum Überwinden
des Widerstands zwischen der Verriegelungseingriffsfläche 51 der
Erhebungen 50 und den vorderen Enden 127 der Verriegelungsarme 126 beginnt,
sich schneller zu bewegen. Während
des Lösungsvorgangs
benötigt
der Widerstand der Erhebungen 50 und der Verriegelungsfläche 54 derselben
gegenüber
der Verriegelungsfläche 128 des
Verriegelungsarms 126 ebenfalls eine ausreichende Kraft,
um die Verriegelungsarme 126 nach außen zu verlagern und dadurch
sicherzustellen, daß die
Verbinder 20, 120 wiederum rasch voneinander getrennt
werden, um jegliche Beschädigung
der Anschlüsse
auf ein Minimum zu reduzieren, wenn diese unter "heißen" Bedingungen voneinander
getrennt werden.
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Der
Verriegelungsarm der vorliegenden Erfindung arbeitet im wesentlichen
innerhalb der Umhüllenden
der Seitenwand des Verbinders, so daß Verbinder 120 nebeneinander
angeordnet werden können,
ohne daß zusätzlicher
Raum für
eine Verriegelungseinrichtung an der Seite vorgesehen werden muß oder zusätzliche
Fläche
auf der Schaltungsplatte für
Endverriegelungseinrichtungen erforderlich ist. Alternativ hierzu
können
die Verbinder 120 in jeweilige äußere Ummantelungen 150 eingesetzt
werden, wie sie z. B. in 1 gezeigt sind, und beispielsweise in
einem Kartenkäfig
oder dergleichen verwendet werden.