DE3851935T2 - Steckverbinder und Steckdose. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf Stecker- und Buchsen-Steckverbindungen.
• In Hinblick auf die kontinuierliche zunehmende Miniaturisierung von Geräten und Bauteilen in der elektrischen Nachrichten- und Übertragungstechnik wird die Konstruktion von Stecker- und Buchsen-Steckverbindungen von ständig zunehmender Bedeutung, insbesondere hinsichtlich der Vergrößerung der Anzahl der elektrischen Verbindungen unter Beibehaltung oder Verringerung der mechanischen Abmessungen der Steckverbindung. Eine typische Stecker- und Buchsen-Steckverbindung für gedruckte Schaltungskarten ist von dem Typ mit D-Form, der die richtige Ausrichtung eines Steckerteils in einen Buchsenteil sicherstellt. Ein Beispiel einer elektrischen Steckverbindung dieser Art ist in der US-A-3 500 295 gezeigt, bei der eine Stecker- und Buchsen- Steckverbindung zur Verwendung auf gedruckten Schaltungskarten beschrieben ist.
• Während gedruckte Schaltungskarten oder Leiterplatten komplizierter werden und mehrere Schichten innerhalb einer Leiterplatte aufweisen, steigt die Vielzahl der Verbindungen, die für die Verbindung mit der Leiterplatte benötigt werden, an, während die auf der Leiterplatte für die Anbringung der Bauteile und Steckverbindungen zur Verfügung stehende Fläche verringert wird. Typische D-Form-Steckverbindungen weisen eine geringe Größe auf und werden als elektrische Subminiatur- D-Steckverbindungen bezeichnet. Diese Steckverbindungen tragen maximal bis zu 50 elektrische Kontakte. Für die elektrische Kommunikation zwischen Computergeräten und peripheren Bauteilen wird ein Kommunikations-Busprotokoll benötigt. Ein derartiges Protokoll, das von dem American National Standards Institute (ANSI) zugelassen ist, ist die Kleincomputer-Systemschnittstelle (SCSI). Es besteht ein wachsendes Interesse in der Industrie an einer Steckverbindung, die einen mehr als ein Byte breiten SCSI-Bus ergeben kann, jedoch gleichzeitig den gleichen Formfaktor oder die mechanischen Abmessungen einer vorhandenen Subminiatur-D-Steckverbindung mit 50 Kontakten beibehält. Es ist wünschenswert, sowohl eine Aufwärtsals auch eine Abwärts-Kompatibilität zwischen Steckverbindungen vorhandener und neuer Konstruktionen aufrechtzuerhalten.
• Die vorliegende Erfindung ist auf die Schaffung einer Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gerichtet, die einen mehr als ein Byte breiten SCSI-Bus führen kann, während der Formfaktor üblicher Subminiatur-D-Steckverbindungen mit 50 Stiften beibehalten wird. Die Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die mechanischen Außenabmessungen einer üblichen Subminatur-D-Seckverbindung mit 50 Stiften aufweisen, obwohl die Anzahl der elektrischen Kontakte, die in den gleichen Abstand hergestellt sind, verdoppelt ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Steckerverbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Buchsenverbinder mit dem gleichen Formfaktor geschaffen, wobei der Steckerverbinder folgende Teile umfaßt:
• eine Vielzahl von Steckerkontakten;
• ein langgestrecktes Tragteil aus elektrisch isolierendem Material zur Halterung jedes Steckerkontaktes;
• wobei jeder Steckerkontakt eine elektrische Verbindung mit einem entsprechenden einer Vielzahl von Buchsenkontakten des Buchsenverbinders ergibt;
• und dadurch gekennzeichnet, daß
• jeder Steckerkontakt in dem halben linearen Abstand angeordnet ist, der von jedem Buchsenkontakt in der langgestreckten Richtung eingenommen wird, so daß sich eine elektrische Verbindung zwischen jedem Buchsenkontakt und einem oder zwei Steckerkontakten ergibt.
• Weiterhin wird ein Buchsenverbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Steckerverbinder mit dem gleichen Formfaktor geschaffen, wobei der Buchsenverbinder folgende Teile umfaßt:
• eine Vielzahl von Buchsenkontakten;
• ein langgestrecktes Tragteil aus elektrisch isolierendem Material zur Halterung jedes Buchsenkontaktes;
• wobei jeder Buchsenkontakt eine elektrische Verbindung mit einem entsprechenden einer Vielzahl von Steckerkontakten des Steckerverbinders ergibt;
• und dadurch gekennzeichnet, daß
• jeder Buchsenkontakt in dem halben linearen Abstand angeordnet ist, der von jedem Steckerkontakt in der langgestreckten Richtung eingenommen wird, so daß sich eine elektrische Verbindung zwischen jedem Steckerkontakt und einem oder zwei Buchsenkontakten ergibt.
• Die Kontaktelemente des Steckerteils können in gestaffelten Reihen angeordnet sein. Abwechselnde Kontaktelemente des Steckerteils können eine L-Form aufweisen.
• Das Tragteil haltert vorzugsweise keine äußere Reihe der Kontaktelemente des Steckerteils.
• Der Steckverbinder kann ein Gehäuse zur Halterung des Tragteils aufweisen, wobei das Gehäuse in Draufsicht D-förmig ist.
• Das Tragteil des Buchsenteils weist vorzugsweise relativ große Abstandsstücke zwischen abwechselnden Kontaktelementen und relativ kleine Abstandsstücke zwischen den übrigen der Kontaktelemente auf.
• Jedes der Stecker- und Buchsenteile kann 100 Kontaktelemente aufweisen.
• Die Erfindung wird lediglich in Form eines Beispiels in den beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen:
• Fig. 1 eine isometrische Ansicht einer Subminiatur-D- Stecker- und Buchsen-Steckverbindung ist,
• Fig. 2a eine Schnittansicht eines Buchsenteils einer üblichen Stecker- und Buchsen-Steckverbindung ist,
• Fig. 2b eine Schnittansicht eines Buchsenteils einer Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
• Fig. 3a eine Draufsicht auf einen Steckerteil einer üblichen Stecker- und Buchsen-Steckverbindung ist,
• Fig. 3b eine Draufsicht auf einen Steckerteil einer Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
• Fig. 3c eine Draufsicht ist, die eine abgeänderte Ausführungsform eines Steckerteils einer Stecker- und Buchsensteckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
• Fig. 4a eine Unteransicht eines Buchsenteils einer üblichen Stecker- und Buchsen-Steckverbindung ist,
• Fig. 4b eine Unteransicht eines Buchsenteils einer Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
• Fig. 5 eine geschnittene Endansicht einer Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
• Fig. 6a eine teilweise Schnittansicht eines Steckerteils einer üblichen Stecker- und Buchsen-Steckverbindung ist, der in einen Buchsenteil einer Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesteckt ist, und Fig. 6b ineinandergesteckte Stecker- und Buchsen-Teile einer Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
• In Fig. 1 ist eine übliche Subminiatur-Stecker- und Buchsen- Steckverbindung mit D-Form gezeigt. Ein Buchsenteil 10 ist ein einstückiger Körper, der beispielsweise aus Stahl mit Zinkplattierung hergestellt sein kann. In gleicher Weise ist ein Steckerteil 12 eine einstückige Konstruktion und so ausgebildet, daß er mit dem Buchsenteil 10 in Eingriff kommen kann. Ein Metallgehäuse, das in Draufsicht D-förmig ist, bildet die Halterungsstruktur für jeden der Stecker- und Buchsenteile. Elektrische Kontakte 14 sind mit Abstand voneinander entlang der Länge des Buchsenteils angeordnet, und sie können aus einem Basismaterial aus Berylliumkupfer hergestellt sein und eine Plattierung aus Nickel-Gold aufweisen, um den elektrischen Widerstand längs einer Kontaktgrenzschicht zu verringern. Ein Träger 18 aus elektrisch isolierendem thermoplastischem Material, wie zum Beispiel einem Polymer, ergibt eine dielektrische Trennung zwischen dem Gehäuse des Buchsenteils 10 und den Kontakten 14. Eine elektrische Verbindung mit den elektrischen Kontakten 14 kann über Drähte 16 hergestellt werden, die so ausgelegt sind, daß sie direkt auf einer Leiterplatte befestigt werden können. Alternativ kann der Buchsenteil 10 mit elektrischen Drahtanschlüssen anstelle einer Leiterplatte verbunden werden. Der Steckerteil 12 der Steckverbindung weist Stifte 22 auf, die zum Anschluß einer elektrischen Drahtleitung, wie zum Beispiel einem Flachbandkabel oder einem diskreten Drahtbündel bestimmt sind. Die Stifte stehen mit den elektrischen Kontakten 14 in dem Steckerteil in Verbindung. Die elektrische Drahtleitung kann 50 Paare von Drähten mit 28 Gauge (0,32 mm) umfassen, die ein Bündel mit einem Durchmesser von ungefähr 1,3 cm (0,5 Zoll) bilden, das daher äußerst flexibel sind. Derartige Kabel sind von der Firma Madison Cable, 125 Goddard Memorial Drive, Worcester, MA 01603, USA, erhältlich.
• Bohrungen 20 können zur Befestigung des Steckerteils an dem Buchsenteil oder zur Befestigung an einer Leiterplatte verwendet werden. Weiterhin kann auch eine (nicht gezeigte) Verriegelung vom Bügeltyp für die Steckverbindung verwendet werden.
• Bei der Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung sind zwei elektrische Kontakte 14 innerhalb des gleichen linearen Abstandes wie ein Kontakt der Stecker- und Buchsen-Steckverbindung nach Fig. 1 angeordnet. Wie dies in Fig. 2a gezeigt ist, ist zur Aufrechterhaltung der seitlichen Trennung zwischen benachbarten elektrischen Kontakten 14 in der Stecker- und Buchsen-Steckverbindung nach Fig. 1 ein Abstandsstück 30, das einen einstückigen Teil des Trägers 18 bildet, zwischen diesen angeordnet. Wie dies in Fig. 2b gezeigt ist, sind Abstandsstücke 32, die ebenfalls einen einstückigen Teil des Trägers 18 bilden, zwischen schmaleren elektrischen Kontakten 14 der 100-Stift-Stecker- und Buchsensteckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet. Diese Abstandsstücke 32 erstrecken sich nicht so weit, wie die größeren Abstandsstücke 30 der Stecker- und Buchsensteckverbindung, wie dies in Fig. 2a gezeigt ist. Daher kann eine elektrische Verbindung beispielsweise zwischen einem 50-Stift-Steckerteil gemäß Fig. 3a hergestellt werden, der in ein 100-Stift-Buchsenteil der Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Verbindung eingesteckt ist, wie er in Fig. 2b gezeigt ist.
• Die Herstellung einer wirkungsvollen elektrischen Verbindung mit einem Steckerteil einer Stecker- und Buchsen-Steckverbindung kann sehr schwierig sein. Unabhängig davon, ob ein Flachbandkabel oder ein aus getrennten Drähten bestehendes Bündel verwendet wird, ist es in vielen Fällen wünschenswert, das Kabel mit den Stiften 22 des Steckerteils ohne die Verwendung von Lot zu verbinden. Aufgrund der vergrößerten Anzahl der Kontakte, die erforderlich ist, um ein Steckerteil einer Stecker- und Buchsensteckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen, wird eine gestaffelte Anordnung, wie sie in Fig. 3b gezeigt ist, verwendet. Diese Anordnung steht im Gegensatz zu der geradlinigen Anordnung (Fig. 3a) des Steckerteils 12 der Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß Fig. 1. Die Stifte 22 können erweiterte Bereiche zum Festkrimpen oder -quetschen an elektrischen Drähten aufweisen. Der Träger 18 trennt jeden Stift. Eine abgeänderte Ausführungsform eines Steckerteils einer Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3c gezeigt, bei der kein Teil des Trägers 18 zur Trennung der Stifte 22 verwendet wird, sondern bei dem die Trennung durch die gestaffelte Beziehung benachbarter Stifte erzielt wird. Dies ergibt eine einfachen Zugriff an die Stifte zum Festkrimpen oder Festquetschen von elektrischen Drähten an diesen.
• Bei der Querschnittsansicht nach Fig. 4a, die bei Betrachtung in Aufwärtsrichtung gewonnen wird, ist der Steckerteil der 50-Stift-Stecker- und Buchsen-Steckverbindung nach Fig. 1 im Kontrast zu dem Steckerteil einer 100-Stift-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung zu erkennen, der in Fig. 4b gezeigt ist. Wie dies in Fig. 4a zu erkennen ist, sind die elektrischen Kontakte 14 durch Abstandsstücke 30 getrennt, die sich dazu so weit wie die Kontakte nach außen erstrecken. In Fig. 4b sind jeweilige Paare von elektrischen Kontakten durch größere Abstandsstücke 30 voneinander getrennt, die von dem Mittelpunkt des Steckerteils aus nahezu so weit nach außen vorspringen, wie die elektrischen Kontakte, während jeder einzelne Kontakt durch ein kleineres Abstandsstück 32 des Trägers 18 getrennt ist. Die kleineren Abstandsstücke 32 erstrecken sich nicht so weit von der Mittellinie des Steckerteils, wie die größeren Abstandsstücke 30. Daher kann ein 100-Stift-Steckerteil einer 100-Stift-Stecker- und Buchsensteckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung mit den Buchsenteil einer 50-Stift-Stecker- und Buchsen-Steckverbindung zusammenpassen, wie er in Fig. 1 gezeigt ist.
• Eine Querschnittsansicht einer nicht zusammengesteckten Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt. Das Buchsenteil 10 enthält elektrische Kontakte 14 und elektrische Drähte 16, die isolierend in der Halterung 18 eingebettet sind. Das Steckerteil 12 weist Anschlüsse 22, 23 auf, die durch den Träger 18 hindurchgeführt sind, wie dies gezeigt ist. Es ist zu erkennen, daß jeder Anschluß 22 L-förmig ist, während jeder Anschluß 23 geradlinig ist. Dies ergibt sich aus der gestaffelten Form der elektrischen Kontakte 14 auf dem Steckerteil. Abwechselnde Anschlüsse sind L-förmig. Es ist wünschenswert, daß die Anschlüsse sehr leicht in dem Steckerteil mit Hilfe üblicher Maßnahmen festgelegt werden können, um eine einfache Herstellung der Stecker- und Buchsen-Steckverbindung zu fördern.
• Fig. 6a zeigt ein Steckerteil der 50-Stift-Stecker- und Buchsensteckverbindung nach Fig. 1, das in ein Buchsenteil einer 100-Stift-Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesteckt ist. Die elektrischen Kontakte 14, die miteinander in Eingriff stehen, sind seitlich durch die größeren Abstandsstücke 30 voneinander getrennt. Auf dem Buchsenteil trennen die kleineren Abstandsstücke 32 jeden elektrischen Kontakt, während die größeren Abstandsstücke jedes Paar von elektrischen Kontakten 14 voneinander trennen. Fig. 6b zeigt ein Steckerteil und ein Buchsenteil einer 100-Stift- Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung. Der elektrische Kontakt 14 des Steckerteil paßt direkt gegenüberliegend zu den elektrischen Kontakten 14 des Buchsenteils, wobei die größeren Abstandsstücke 30 und die kleineren Abstandsstücke 32 die Kontakte 14 voneinander trennen.
• Die vorstehend beschriebene Stecker- und Buchsen-Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt eine Kompatibilität zwischen einem 100-Stift-Stecker- oder Buchsenteil und einem 50-Stift-Buchsen- oder Steckerteil, so daß die ANSI-Forderungen für eine Abwärts- und Aufwärts-Kompatibilität von elektrischen Bauteilen erfüllt sind. Einige der 100-Stift-Steckverbinder können dazu verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein 100-Stift- Steckerteil mit einem anderen 100-Stift-Buchsenteil zusammenpaßt oder lediglich mit einem 50-Stift-Buchsenteil zusammenpaßt.

Claims (9)

1. Steckerverbinder (12) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Buchsenverbinder (10) mit dem gleichen Formfaktor, wobei der Steckerverbinder folgende Teile umfaßt:

eine Vielzahl von Steckerkontakten (22);

ein langgestrecktes Tragteil (18) aus elektrisch isolierendem Material zur Halterung jedes Steckerkontaktes;

wobei jeder Steckerkontakt eine elektrische Verbindung mit einem entsprechenden einer Vielzahl von Buchsenkontakten (14) des Buchsenverbinders ergibt;

dadurch gekennzeichnet, daß

jeder Steckerkontakt in dem halben linearen Abstand angeordnet ist, der von jedem Buchsenkontakt in der langgestreckten Richtung eingenommen wird, so daß sich eine elektrische Verbindung zwischen jedem Buchsenkontakt und einem oder zwei Steckerkontakten ergibt.

2. Buchsenverbinder (10) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Steckerverbinder mit dem gleichen Formfaktor, wobei der Buchsenverbinder folgende Teile umfaßt:

eine Vielzahl von Buchsenkontakten (14);

ein langgestrecktes Tragteil (18) aus elektrischem Isoliermaterial zur Halterung jedes Buchsenkontaktes,

wobei jeder Buchsenkontakt eine elektrische Verbindung zu einem entsprechenden einer Vielzahl von steckerkontakten (22) des Steckerverbinders ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß

jeder Buchsenkontakt in dem halben linearen Abstand angeordnet ist, der von jedem Steckerkontakt in der langgestreckten Richtung eingenommen wird, so daß sich eine elektrische Verbindung zwischen jedem Steckerkontakt und einem oder zwei Buchsenkontakten ergibt.

3. Steckerverbinder nach Anspruch 1, bei dem die Steckerkontakte (22) in gestaffelten Reihen angeordnet sind.

4. Steckerverbinder nach Anspruch 3, bei dem abwechselnde Steckerkontakte L-förmig sind.

5. Steckerverbinder nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das Tragteil (18) keine äußere Reihe von Steckerkontakten haltert.

6. Buchsenverbinder nach Anspruch 2, bei dem das Tragteil (18) relativ große Abstandsstücke (30) zwischen abwechselnden Buchsenkontakten und relativ kleinere Abstandsstücke (32) zwischen den übrigen Buchsenkontakten aufweist.

7. Eine Anordnung mit einem Steckerverbinder nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5 und einem Buchsenverbinder nach Anspruch 2 oder 6.

8. Anordnung nach Anspruch 7, bei der der Formfaktor des Steckerverbinders und des Buchsenverbinders D-förmig ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, bei der die beanspruchten Stecker- und Buchsen-Verbinder jeweils 100 Kontakte umfassen.