DE2420819A1

DE2420819A1 - Elektrischer verbinder

Info

Publication number: DE2420819A1
Application number: DE2420819A
Authority: DE
Inventors: Chesley Jones
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1973-05-02
Filing date: 1974-04-30
Publication date: 1974-11-21
Also published as: AU6706474A; NL7405466A; GB1435038A; CH585976A5; US3815081A; FR2228310B1; JPS5015092A; IT1007966B; FR2228310A1; BR7402839D0; CA995324A

Description

Γ AT3 NT AN Λ^ΑΙΑΈ

dr. ing. H. NEGENDANK (-1973) · dipping. H. HATJCK · dipx.-phys. W. SCHMITZ DIPL.-ING. E. GRAALFS · dipping. W. WEHNERT 242081

HAMBURG-MÜNCHEN ZUSTEEI/PNGSANSCHRIFT; HAMBURG 33 · NEUER WAXI. 41

IEI. 30 74 28 UND 3β 41 19

TELEGH. TiBGEDAPATENT HAMBURG

Illinois Tool Works Inc.

MÜNCHEN" 15 · MOZARTSTR. S3

8501 West Higgins Road . ^ΤΕ1·^838οι>8β

IBIEGR. NEGEDAPATENT MÜNCHEN Chicago, Illinois 60631/üSÄ

2 3 APR. 1974

HAMBURG, *" ^J<

Elektrischer Verbinder

Bines der Hauptziele bei der Auslegung steckbarer elektrischer Verbinder, insbesondere solcher Verbinder für den Einsatz in miniaturisierter Umgebung, ist die Maximierung eines aggressiven elektrischen Kontaktes zwischen dem Buchsen- und Steckglied bei Minimierung der körperlichen Abmessungen der Verbindung. Dem Stand der Technik entsprechende Bemühungen zur Auslegung solcher elektrischen Verbindungen gehen im wesentlichen Ton dem Konzept aus, ein Federelement Torzusehen, das einwärts auf die Achse des Steckbuchsengliedes zu gebogen ist und radial zusammengedrückt wird, wenn das Steckerglied durch die Bohrung des Buchsengliedes geführt wird. Ein solches System liefert eine Teränderliche Federauslenkung und einen τοη den Toleranzen der Teile abhängigen Oberflächenkontakt. Ein anderer dem Stand der Technik entsprechender Verbinder benutzt zwei freitragende V-förmige Federn, die sich quer statt längs zu dem Steckerglied erstrecken, wodurch ein niedriger linearer Angriff des Federgliedes an dem Steckerglied sichergestellt werden soll, um die Abmessungen der Verbindung zu Terringern.

— 2 —

409847/0864

Der erfindungsgemäße Buchsenver"binder liefert in vorteilhafter Weise auf ein zugeordnetes Steckerglied wirkende Torsionsfederkräfte _s die dazu dienen, den elektrischen Kontakt und die Haltekräfte in der Verbindung zu erhöhen* Die einzigartigen Torsionskräfte werden durch den Einsatz mehrerer Schienen geschaffen, die entlang eines sich in Längsrichtung erstreckenden Teiles des Buehsengliedes verdreht sind. Die Schienen weisen innere Angriffsflächen auf, die Spurelemente "bilden, um das Steckerkontaktglied "bei dessen Einführung in die Bohrung des Buchsenkontaktes zwangsläufig' mit ■Verdrehungskräften zu "beaufschlagenο

Kurz gefaßt sieht die Erfindung ein elektrisches Steckbuchsenkontaktglied toi, das einen unrunden Buchsendurchgang aufweist und zur Aufnahme des Steckergliedes von in gleicher Weise unrunder Querschnittsauslegung ausgelegt ist. Das Buchsenkontaktglied v/eist mehrere verdrehte Schienen mit inneren Spurflächen auf, die zur Ausübung einer Torsionskraft auf den zugeordneten Steckerkontakt bei dessen Einführung durch den Durchgang ausgelegt sind.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, einen Buchsenkontakt zu schaffen, der eine Torsions- oder Verdrehungskraft auf ein Stiftglied ausübt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine zwangsweise festgreifende Verbindung zu schaffen, die über eine verhältnis-

— 3 — 409847/0864

mäßig große Kontaktfläche mit einem entsprechenden Steckerkontaktglied wirkt.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der Einsatz verdrehter Spurglieder, um den Stift in der Buchse zu halten und einen aggressiven elektrischen Kontakt zwischen den "beiden Gliedern zu schaffen.

Diese und andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden "beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich werden.

In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die eine typische Anwendung der Verbinder der vorliegenden Erfindung zeigt;

Figo 2 ein Längsteilschnitt einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbinders vor der Einführung des Stekkerkontaktes ;

Fig« 3 ein Querschnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 2j

Fig. 4 ein Längsteilschnitt des Verbinders gemäß Fig. 2 nach der Zusammenfügung des Buchsenverbinders mit einem Steckerkontakt;

409847/0864 " ⁴

Pig. 5 ein Querschnitt der Verbindung gemäß der Linie 5-5 der Pig. 4;

Fig. 6 ein Längsteilschnitt des Eontaktes gemäß Pig. 2 in einer um etwa 45 gegenüber der der Pig. 2 gedrehten Längsebene;

Pig. 7 ein Längsteilschnitt oner anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;

Pig. 8 ein Querschnitt gemäß der Linie 8-8 des Kontaktes gemäß Pig. 7;

Pig. 9 eine teilweise geschnittene Draufsicht des Verbinders gemäß Pig. 7;

Pig. 10 eine Seitenansicht ähnlich der der Pig. 7 bei in das Kontaktglied eingeführtem Steckerverbinder;

Pig. 11 ein Querschnitt gemäß der Linie 11-11 der Pig. 10;

Pig. 12 ein Längsteilschnitt einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung;

Pig. 15 ein Querschnitt gemäß der Linie 13-13 der Pig. 12;

Pig. 14 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf den Verbinder gemäß Pig. 12 nach der Einführung eines

Steckerkontaktgliedes in den Buchsenverbinder. 409847/0864

—5 —

Pig. 1 zeigt ein Paar von Verhindereinheiten 10 und 12, die eine typische Anwendung der Kontaktbuchse der vorliegenden Erfindung darstellen. Die Einheit 10 weist mehrere solcher Buchsenglieder 14 auf, die zum Zusammenfügen mit Steckerkon-' taktgliedern 16 in der Einheit 12 angeordnet sind. Geeignete Leiterdrähte 18 sind mit den Buchsen- und Stiftgliedern 14 bzw. 16 verbunden.

Die !Figuren 2-6 zeigen deutliche eine Ausgestaltung der Kontaktbuchse 14. Die Buchse 14 weist einen vorderen Hülsenoder Klinkenringabschnitt 22 und einen hinteren„Hülsen- oder Klinkenringabschnitt 24 auf, die durch mehrere Schienenglieder 26 verbunden sind. Pig. 3 zeigt, daß die Schienen 26 langgestreckte, kanalartige Glieder sind, die in Umfangsrichtung auf Abstand voneinander um die Achse der sich durch die Buchse erstreckenden Bohrung angeordnet sind. Die Klinkenringabschnitte 22 und 24 sind als Tiereck mit vier Seiten gezeigt, wobei die Schienen 26 im wesentlichen Fortsetzungen der Ecken 30 und 32 der jeweiligen vorderen und hinteren Hülsen sind. Mit bezug auf Pig. 3 ist es wichtig, zu erkennen, daß die Schienen winklige Glieder mit inneren Oberflächen sind, die durch sich in Längsrichtung erstreckende flache Flächen gebildet werden, die an einem Scheitel 28 aufeinandertreffen. Diese inneren Oberflächen und Scheitel 28 bilden Spuren, in denen die zugeordneten Ecken des rechteckförmigen · Stiftes 16 laufen, wenn dieser durch die Buchse gesteckt wM, Die hintere Hülse 24 ist winklig verdreht oder aus der Pluch-

- 6 409847/0864

tung mit der vorderen Hülse 22 gedreht gezeigt. Die Schienenglieder 26 sind in gleicher ¥eise außer Fluchtung mit den Ecken 30 der vorderen Hülse verdreht. Der Kontakt 14, der hintere Abschnitt 24 und die Schienen 26 befinden sich vor der

gezeigten

Einführung eines.Stiftes in der in Fig. 2/verdrehten Stellung, und wenn der Stift 16 hierdurch eingeführt wird, werden die Schienen aus der in Fig. 3 gezeigten Lage gedreht, um die Lage gemäß Fig. 5 anzunehmen. Da die Schienen jedoch in Richtung auf ihre verdrehte Stellung vorgespannt sind, üben sie vermittels des formschlüss.igen Eingriffes der Scheitel 28 und der zugeordneten inneren Oberflächen der Schienen 26 mit den Ecken des Stiftes 16 eine konstante Dreh- oder Torsionskraft auf den Stift 16 aus. Diese auf den Stift ausgeübte Torsionskraft dient dazu, einen festen, aggressiven elektrischen Kontakt zwischen den beiden Kontaktgliedern und eine starke mechanische Greifkraft zu schaffen, die den Stift 16 in der Buchse zu halten sucht.

Fig. 6 ist eine weitere. Seitenansicht deB Verbinders gemäß Fig. 2, jedoch aus einer um etwa 45° gegenüber der Längsebene der Fig. 2 gedrehten Ebene. Wie hieraus ersichtlich, sind die vorderen und hinteren Buchsenabschnitte 22 und 24 von gleicher Gestalt, aber nicht winklig miteinander ausgerichtet. Die Änschlußfahneneinrichtung 25, die sich nach hinten von dem hintern Buchsenabschnitt erstreckt, ermöglicht in her-. kömmlicher Weise eine Befestigung des Leiters 18 an dem Kontakt 14.

- 7 -409847/0864

Die Schienenglieder 26 sind in IJmfangsrichtung durch Öffnungen 35 voneinander getrennt. Zwischen mindestens zwei Schie- · nen 26 sind jedoch sich zwischen diesen erstreckende, einendig freitragende Sprei-^federglieder 34 vorgesehen, die normalerweise radial von dem .Kontaktglied 14 nach außen vorgespannt sind. Der in den Figuren 2-6 gezeigte Kontakt ist zur Einführung und Verriegelung in einem- Block 38 oder einer Einheit wie 10 in Pig. 1 ausgelegt. Der Block 38 kann einen Hohlraum mit einem vorderen und hinteren Abschnitt 40 "bzw. 42 aufweisen. Der vordere Hohlraum 40 weist eine Querschnittsanordnung auf, die komplementär zu der vieleckigen Querschnittsform

wird der Hülse 22 und 24 ist. Der Kontakt 14'von links gemäß

Fig. 2 in den Hohlraum eingeführt, Ms die !Federglieder 34 hinter einer Schulter zwischen den vorderen und hinteren Hohlräumen nach außen schnappen, und "bis die Anschlaglappen 36 mit der Außenfläche des Blockes zur Anlage kommen. Die Haltefedern .34 und die Iiappen 36 dienen solcherart dazu, das Glied in dem Hohlraum zu verriegeln. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Ausgestaltung der Erfindung "bei der Einführung in den Hohlraum verdreht wird, aber ohne weiteres ihre normale vorgespannte Lage einnimmt, sobald sie in der in Fig. 2 gezeigten Weise angeordnet ist.

be-

Die Fig. 7-10 schreiben eine weitere Ausgestaltung der Erfindung unter Verwendung der oben beschriebenen grundsätzlichen Prinzipien. Der Buchsenkontakt 14a weist vordere und hintere Klinkenringabschnitte 22a und 24a auf, die durch einen Torsionsfederabschnitt mit mehreren Schienen 26a verbunden sind.

- 8 - . 40984 7/0864

2420813

In dieser Ausgestaltung sind die Ecken des vorderen und hinteren Klinkenringes miteinander ausgerichtet, während die

Je-Schienen 26a außer Fluchtung mit den Ecken des Klinkenringabschnittes verdreht sind. Die inneren Oberflächen der Schienen treffen sich wiederum an einem Scheitel 28a und dienen als Spuroberflächen für das zugeordnete Stiftglied 16a in einer zu der oben beschriebenen ähnlichen Weise. Der Hohlraum in dem Gehäuse 38a ist von einer zu der Querschnittsauslegung des Kontaktes 14a komplementären vieleckigen Form, wobei der hintere Abschnitt des Vorraumes selbstverständlich eine ausreichend große Querschnittsfläche aufweist, um eine Drehung der Schienen 26a während der Einführung eines Stekkerkontaktgliedes zu gestatten.

Das Kontaktglied 14a ist zur Einführung von der Vorderseite der Einheit oder der rechten Seite des in Fig. 7 gezeigten Hohlraumes ausgelegt. Federglieder 34a werden beim Eintreten in den Hohlraum zusammengedrückt und springen in verriegelnden Eingriff mit einer Schulter des Hohlraumes zurück. Diese Federglieder 34a werden außerdem in einen längsgerichteten Schlitz 44 gehalten und stabilisieren so den Kontakt in dem Hohlraum. Lappenglieder 36a dienen zur -Begrenzung der Einführung des Kontaktes in den Hohlraum und schaffen eine sich leicht nach außen erweiternde Öffnung, die bei der Einführung des Stiftes in die Buchse hilft. Bei der Einführung des Kontaktes 14a in den komplementären Hohlraum müssen sich die Schienenabschnitte 26a gegen ihre normale Vorspannung verdrehen und in die Position gemäß Fig. 7

409847/086A - 9 -

zurückkehren. Die Figuren 10 und 11 zeigen die Gestalt des Kontaktes bei Zusammenfügung mit einem Stiftglied. Die Schienen 26a üben auf einen solchen Stift eine konstante Verdrehkraft aus.

Noch eine weitere, in den Figuren 12-14 gezeigte Ausgestaltung der Erfindung ist zur Einführung von der Hinterseite . der Einheit oder des Gehäuses geeignet. Das Eontaktglied 14b ist Ton links gem. Fig. 12 einführbar, wobei es erst einen hinteren Hohlraum 42b durchläuft und durch Federn nachgiebige Federhalterungsglieder 34b in eine Betriebslage gehalten wird. Die Glieder 34b werden in Schlitzen 44b und dem vorderen Hohlraum 40b gehalten und befinden sich mit einer Schulter zwischen dem vorderen und hinteren Hohlraum in Anlage. Anschlaglappen 36b begrenzen die axiale Einführung des Kontaktgliedes in den Hohlraum, und sind, wie in Fig. 14 gezeigt, in sich radial erstreckenden Schlitzen angeordnet, wobei die Halteglieder 34b und 36b auch dazu dienen, eine relative Drehung des Kontaktes in dem Hohlraum zu verhindern.

Der Kontakt selbst weist vordere und hintere Klinkenringabschnitte 22b und 24b von vieleckiger Gestalt und mit Eckabschnitten 30b und 32b auf. Die Eckabschnitte der vorderen und hinteren Buchsen sind eingangs winklig außer Fluchtung, wie deutlich in den Figuren 12 und 13 gezeigt. Die Klinkenringabschnitte sind einstückig durch den Torsionsfederab-

- 10 -

409847/0864

schnitt mit mehreren schienenartigen Gliedern 26b miteinander verbunden. Die schienenartigen Glieder weisen in ähnlicher Weise, wie "bei den oben beschriebenen Ausgestaltungen, innere Spur ob er flächen auf, die im wesentlichen "Verlängerungen der inneren Ecken der Buchsenabschnitte sind.

Die Erfindung ist oben in Verbindung mit verschiedenen Ausgestaltungen beschrieben worden, gedoch ist dem Fachmann ersichtlich, daß die Erfindung nicht notwendigerweise auf die hier beschriebenen Ausgestaltungen beschränkt ist und daß nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf solche Ausgestaltungen zu beschränken. Es.sollen im Gegenteil alle Alternativen, Abänderungen und Äquivalente geschützt werden, die im Gedanken und Rahmen der Erfindung liegen.

Pa tentansprüche - 11 -

409847/0864

Claims

Pat en tans ρ r ü c h e :

. !Elektrisches Steckbuchsenkontaktglied zur Aufnahme eines ^-^ entsprechenden Steckerkontaktgliedes mit mindestens einem eine vieleckige Durchgangsbohrung aufweisenden Hülsenabschnitt, mehreren sich von dem Hülsenabschnitt in Längsrichtung erstreckenden Schienen, von denen jede eine sich in Längsrichtung erstreckende Verlängerung eines Ekkenabschnitts der vieleckigen Bohrung bildet, wobei die Eckenabschnittverlängerungen auf zumindest einem Teil ihrer Länge verdreht sind und dadurch winklig gegenüber den jeweiligen Ecken des Hülsenabschnitts verlagert sind, so daß die Einführung des entsprechenden Steckergliedes

diese

durch die Hülse und die Schienen An Fluchtung mit den Ecken der Bohrung dreht und eine im wesentlichen über die gesamte Kontaktlänge des Steckergliedes mit den verdrehten Schienen auf das Steckerglied wirkende Torsionsbelastung bewirkt.
2. Kontaktglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen vorderen und einen hinteren Hülsenabschnitt aufweist, die durch die Schienen verbunden sind.
3. Kontaktglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die vieleckige Bohrung einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

- 12 409847/0864
4..Kontaktglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsenabschnitte an den entgegengesetzten Enden der Bohrung angeordnet und durch die Schienen verbunden sind, wobei die Hülsenabschnitte winklig relativ zu der Achse der Bohrung verlagert sind.
5. Kontaktglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, •daß sich einendig freitragende Federglieder radial von

dem Hülsenabschnitt erstrecken, um das Kontaktglied in ei-.nem geeigneten Hohlraum zu halten.
6. Kontaktglied nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich radial von dem Hülsenabschnitt erstreckende Anschlaglappen aufweist, um eine axiale Bewegung des Kontaktgliedes in einer Richtung zu begrenzen, während das einendig freitragende Federglied die axiale Bewegung in der anderen Richtung begrenzt.
7. Kontaktglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei vieleckige Hülsenabschnitte an entgegengesetzten Enden der Bohrung vorgesehen sind, wobei sich die Ecken der Hülsenabschnitte in winkliger Ausrichtung miteinander befinden .
8. Elektrisches Steckbuchsenkontaktglied, das zur Verwendung mit einem zugeordneten Stiftglied ausgelegt ist und mindestens einen einstückig mit einem Torsionsfederabschnitt

- 13 409847/0864

verbundenen Buchsenabschnitt aufweist, wobei an dem Torsionsfederabschnitt Spureinrichtungen vorgesehen sind, die eine Yerdrehkraft auf den Stift ausüben, wenn der Stift ' durch den Buchsenabschnitt in Kontakt mit der Spureinrichtung tritt.
9. Buchsenkontaktglied nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spureinrichtung zwei im allgemeinen planare, aufeinanderstoßende Oberflächen aufweist, die innere Ecken bilden, und daß der Stiftglied äußere Eckenoberflächen aufweist, die zum Eingreifen in die inneren Ecken ausgelegt sind, um die planaren Oberflächen gegen deren normale Vorspannung zu drehen.
10. Buchsenkontaktglied nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Buchsenabschnitt und das Stiftglied zum Eingriff miteinander ausgelegte, vieleckige Querschnitte aufweisen.
11. Buchsenkontakt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsfederabschnitt mehrere schienenartige Glieder aufweist, die sich in längsriehtung von dem Buchsenabschnitt erstreden, wobei zumindest ein Teil jedes schienenartigen Gliedes um eine Längsachse verdreht ist.
12. Buchsenkontakt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spureinrichtung und das Stiftglied sich in Längsrichtung erstreckende, komplementäre Kraftübertragungsflach en aufweisen.

409847/0864 - 14 -
13. Buchsenkontakt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Federabschnitt mehrere langgestreckte Winkelglieder aufweist, die sich in Richtung auf die Mittelachse des Kontaktes öffnen und in Umfangsrichtung auf Abstand voneinander um die Achse herum angeordnet sind.
14. Kontaktglied nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein längsabschnitt jedes Winkelgliedes um eine Längsachse verdreht ist.
15. Buchsenkontakt mit einem sich in Längsrichtung durch denselben erstreckenden Durchgang zur Aufnahme eines zugeordneten Steckerkontaktes, das an einem seiner' Enden einen unrunden Buchsenabschnitt aufweist, von dem sich Torsionsschieneneinrichtungen allgemein entlang des Durchganges erstrecken, wobei die inneren Oberflächen der Schieneneinrichtungen Spureinrichtungen aufweisen, die dem zugeordneten Steckerkontakt, der einen komplementären unrunden Querschnitt aufweist, ermöglichen, die Torsionsschieneneinrichtungen entgegen deren normale Vorspannung zu drehen und eine aggressive elektrische Verbindung zwischen den . Kontaktgliedern herzustellen.
16. Kontaktglied nach Anspruch 15 in Kombination mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse einen Hohlraum zur Aufnahme des Kontaktgliedes aufweist und der Hohlraum einen sich axial

- 15 409847/0864

erstreckenden Abschnitt enthält, der eine zu dem unrunden Buchsenabschnitt des Kontaktes allgemein komplementäre Querschnittsgestalt hat, um den Buehsenabschnitt darin gegen relative Drehbewegungen zu haltern, wenn der. zugeordnete Steckerkontakt in diesen eingeführt wird.
17. Kombination nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum eine Schultereinrichtung aufweist, die sich radial in denselben erstreckt, und daß der Kontakt eine nachgiebige Federeinrichtung aufweist, die sich radial nach außen erstreckt und zum radial Zusammendrücken bei der Einführung des Kontaktes durch die Schultereinrichtung zur Schaffung einer Einrichtung, die eine Entfernung der Buchse aus dem Hohlraum verhindert, ausgelegt ist.

409847/0864

/4

Leerseite