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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische
Steckverbinder.
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Aus IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 22 No. 6
November 1979, Seiten 2309-2310 ist ein Steckverbinder
in Form eines bolzenförmigen Steckers bekannt, der
eine Grundplatte und ein Gehäuse besitzt. Eine
Vielzahl von Kontaktstiften erstreckt sich von der
Grundplatte durch eine Isolierplatte und eine Erdungsplatte
ins Gehäuse. Die Erdungsplatte hat federnde Zungen,
die am Stecker selbst keinem Zweck dienen, sondern nur
dann nützlich sind, wenn mehrere Steckverbinder in
Form von bolzenförmigen Steckern in einer
Rahmenvorrichtung befestigt sind und eine
Mehrfachsteckeranordnung bilden. Die einzelnen Teile eines Steckers sind
vermutlich durch Vorsprünge, die in entsprechende
Vertiefungen im Gehäuse eingreifen, auf der
Grundplatte zusammen gehalten, aber dies wird nicht deutlich
gezeigt oder erläutert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein
Steckverbinder vorgesehen, mit einem Gehäuse aus elektrisch
leitendem Material, das ein Paar gegenüberliegender
Seiten aufweist und an jeder Seite eine Schulter und mit
einer Klammer in Eingriff stehende und unmittelbar
hinter den Schultern liegende Flächen bildet, mit
einem Körper aus isolierendem Material innerhalb des
Gehäuses, mit einer Vielzahl von Kontakten, die im
Körper gehalten sind und mit einer Klammer aus
elektrisch leitendem Material, die einen im wesentlichen
ebenen Mittelbereich und gegenüberliegende Enden
aufweist, die gegenüber dem ebenen Mittelbereich gebogen
sind und von denen jedes an einer Schulter anliegt,
wobei der Körper, die Kontakte und die Klammer einen
Steckmodul bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die
Enden der Klammer in einem Winkel von weniger als 90º
von der Ebene der Klammer gebogen sind, so daß sie
sich in eine Richtung nach außen biegen und an den mit
der Klammer in Eingriff stehenden Flächen federnd
anliegen, wobei die Enden der Klammer Kanten bilden,
die an den Schultern anliegen und dadurch das Modul im
Gehäuse halten.
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Die Klammer kann sich über den größten Teil des
Querschnitts innerhalb des Gehäuses erstrecken, um als
elektromagnetischer Störschutz zu dienen, falls der
Steckverbinder von einem anderen Steckverbinder
getrennt wird. Die gebogenen Klammerenden stellen den
elektrischen Kontakt mit dem Gehäuse nahe der Stelle,
an der die Klammerenden an den Gehäuseschultern
anliegen, her. Die Klammer kann es dem Isolierkörper und
den darin gehaltenen Kontakten ermöglichen, zu
"schwimmen", um sich seitlich etwas zu bewegen, was
beim Zusammenstecken eines Steckverbinderpaares
erforderlich ist. Die Klammer kann in einem
Steckmodul, welches den Isolierkörper und die darin
eingebrachten Kontakte enthält, zum schnellen Einbauen
in ein Gehäuse oder zum schnellen Ausbauen aus einem
Gehäuse, beständig eingebracht sein.
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Konstruktive Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die
beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei
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Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines
Steckverbinders gemäß vorliegender Erfindung
ist,
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Fig. 2 eine Ansicht längs der Linie 2-2 der Fig. 1
einschließlich einer Schnittdarstellung
eines Werkzeugs zur Demontage ist,
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Fig. 3 eine detailiertere Schnittdarstellung des
Steckverbinders von Fig. 2 ist, der
benachbart mit einem dazu passenden
steckverbinder gezeigt ist,
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Fig. 4 ein Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 3,
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Fig. 5 eine Draufsicht der Klammer nach Fig. 2 ist,
jedoch vor dem vor dem Biegen der
Klammerenden aus der Mittelebene heraus,
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Fig. 6 eine teilweise Draufsicht der Klammer nach
Fig. 5, nach dem Biegen eines Klammerendes
ist,
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Fig. 7 ein Schnitt längs der Linie 7-7 der Fig. 6
ist, und
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Fig. 8 ein Schnitt längs der Linie 8-8 der Fig. 7
ist.
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Fig. 1 zeigt einen Steckverbinder 10, der ein
rechteckiges Gehäuse 12 aufweist, das ein Paar
gegenüberliegender kurzer Seiten 14, 16 und ein Paar
gegenüberliegender längerer Seiten 18, 20 hat. Das
Gehäuse bildet einen Raum 22 mit rechteckiger
Querschnittsfläche, wenn es in Vorwärtsrichtung 24
oder in entgegengesetzter Richtung 25 betrachtet wird,
entlang der der steckverbinder mit einem
entsprechenden zweiten Steckverbinder verbunden und
von diesem getrennt wird. Diese Richtungen werden im
folgenden als Steck-Trenn-Richtungen oder als
vertikale Richtungen bezeichnet (wenn der
Steckverbinder in der dargestellten Orientierung ist,
in der die gegenüberliegenden Seiten mit horizontalem
Abstand angeordnet sind). Das dargestellte Gehäuse hat
mehrere solcher Räume 22, von denen jeder ein Modul
mit zahlreichen Kontakten aufnehmen kann. Wie in Figur
2 dargestellt ist, enthält der Steckverbinder einen
Körper 26 aus elektrisch isolierendem Material, der
eine im wesentlichen flache Rückfläche 28 und eine
Vielzahl elektrischer Kontakte 29 besitzt, die in dem
Isolierkörper gehalten sind und die mit entsprechenden
Kontakten eines anderen Steckverbinders in Eingriff
kommen können.
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Die Klammer 30, die aus einem Metallblech hergestellt
ist, erstreckt sich zwischen gegenüberliegenden Seiten
14,16 des Gehäuses. Die Klammer hat einen im
wesentlichen flachen Mittelbereich 32, der in einer Ebene 34
und stirnseitig an der Körperrückfläche 28 liegt. Die
Klammer weist ebenfalls ein Paar gegenüberliegender
Enden 36,38 auf, die aus der Ebene 34 herausgebogen
sind. Das Gehäuse bildet ein Paar Schultern 40,42, die
in die rückwärtige Richtung 25 zeigen. Die
Klammerenden bilden Kanten 44,46, welche an den Schultern 40,42
zumindest dann liegen, wenn die Klammer in
Vorwärtsrichtung 24 gezogen wird. Es ist möglich, die Klammer
in den Isolierkörper einzubetten.
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Das Gehäuse 12 enthält an seinen gegenüberliegenden
Seiten 14,16 Schlitze 50,52, die sich über Bereiche
erstrecken, die sonst durch die Schultern 40,42
eingenommen sind. Jeder Schlitz erstreckt sich rückwärts
(Richtung 25) gegenüber der dazugehörigen Schulter
40,42. Dies ermöglicht einem Demontagewerkzeug 54, daß
es mit einem Paar von Elementen 56,58 an den
gegenüberliegenden Enden 36,38 der Klammer angesetzt wird.
Die Elemente 56,58 können aufeinander zu bewegt
werden, damit die Klammerenden nach innen, weg von den
Schultern 40,42, gebogen werden, um die Klammer von
den Schultern zu lösen, damit sie und daran befestigte
Teile von dem Gehäuse 12 entfernt werden können.
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Wie in der Figur 3 dargestellt ist, können der
Isolierkörper 26 und die Kontakte 29 Teil eines
Steckmoduls 60 bilden, das ohne weiteres vom Gehäuse 12
abgenommen und ersetzt werden kann. Der Isolierkörper
26 des Steckmoduls beinhaltet verschiedene
Isolierschichten 62,64,66, die miteinender und mit dem
Mittelbereich 32 der Klammer verbunden sind. Um das Modul
60 in das Gehäuse 12 einzusetzen, werden Drähte oder
andere Anschlußvorrichtungen (nicht dargestellt), die
mit den hinteren Enden der Kontakte 29 verbunden sind,
durch den Raum 22 geführt, und das Modul 60 wird in
rückwärtiger Richtung gedrückt, bis die Klammerenden
36,38 hinter die Schultern 40,42 des Gehäuses in
Position rasten. Das Gehäuse bildet auch ein Paar nach
vorn weisender Schultern 70,72, die rückwärtig und
innerhalb (in der Richtung der Pfeile 25 und I) der
vorderen Schultern 40,42 liegen. Die Endbereiche 32c
des Mittelbereichs der Klammer ruhen an den Schultern
70,72, um die Rückwärtsbewegung des Moduls zu
begrenzen. Die Klammer hält somit das Modul im Gehäuse und
verhindert sowohl die Vorwärts- als auch die
Rückwärtsbewegung des Moduls, um es an seinem Platz
festzuhalten, und doch können die Klammerenden auf
einander zu bewegt werden, damit das Modul leicht aus dem
Gehäuse entfernt werden kann. Wenn das Modul ersetzt
wird, wird auch die Klammer (als Teil des neuen
Moduls) automatisch mit ersetzt.
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Die Klammer 30 sorgt für eine elektrisch geerdete
Ebene oder Erdungsplatte, die den größten Bereich der
Querschnittsfläche des Raums 22 im Gehäuse bedeckt.
Die Enden 36,38 der Klammer bilden Federn, die
vorgespannt sind, so daß sie sich in eine durch die
Pfeile O angedeutete Richtung nach außen gegen die mit der
Klammer in Eingriff stehenden Oberflächen 74,76 des
Gehäuses, die direkt unter oder hinter den Schultern
40,42 liegen, biegen. Das Gehäuse 12 ist üblicherweise
geerdet. Die Tatsache, daß der Mittelbereich 32 der
Klammer sich über den größten Teil des Raums 22 des
Gehäuses erstreckt, bewirkt, daß die Klammer als
elektromagnetischer störschutz dient, der die Induktion
unerwünschter Überlagerungen in den Drähten, die zu
den Kontakten 29 führen, begrenzt, wenn der
Steckverbinder 10 von einem anderen steckverbinder gelöst wird
und deshalb der Raum 22 offen ist. Es sei angemerkt,
daß der Mittelbereich 32 der Klammer eine Anzahl von
Perforationen 80 um die Kontakte 29 enthält, um ein
Erden der Kontakte zu vermeiden (außer den Kontakten,
die absichtlich geerdet sind, wie mittels einer
Lötverbindung zwischen dem Kontakt und dem Mittelbereich
der Klammer).
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Obwohl die Position des steckmoduls 60 genau
kontrolliert wird, ist es dennoch erforderlich, daß das Modul
in einem Bereich von bspw. 0,254 mm (0.010 inch) in
Querrichtung (angedeutet durch die Pfeile L in Figur
4) ,1schwimmt". solch ein "Schwimmen" ist erforderlich,
um es den Kontakten 29 zu ermöglichen, sich während
des Zusammensteckens der Verbinder gegenüber den
Kontakten 82 des dazugehörigen zweiten steckverbinders
auszurichten und eine Verschiebung zwischen den zwei
Steckverbindern nach dem Einstecken zu ermöglichen, z.
B. wegen des Anbringen eines Kühlkörpers. Die Enden
36,38 der Klammer haben eine Gleitfläche geringer
Reibung. Es ist ebenfalls erforderlich, dem steckmodul
ein "Schwimmen" in Längsrichtung (angedeutet durch die
Pfeile M in Figur 3) um einen Weg von bspw. 0,1016 mm
(0.004 inch) zu ermöglichen, um die Ausrichtung der
Kontakte während des Einsteckens zu ermöglichen. Die
Enden 36,38 der Klammer können ausreichend gebogen
werden, um solch eine Längsbewegung des Moduls zu
ermöglichen.
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Der zweite steckverbinder 84 ist mit einem Gehäuse 86
und einem Steckmodul 88 versehen, das einen
Isolierkörper 90 und die im Körper befestigten Kontakte 82
aufweist. Der Steckmodul weist ebenfalls eine
kombinierte Erdungsplatte und eine Sicherungsklammer 92
auf, die einen Mittelbereich 94 hat, der stirnseitig
an den Stirnflächen 96,98 der Isolierschichten 100,102
des Isolierkörpers liegt. Die Klammer hat ebenfalls
Enden oder Finger 104,106, die nach außen gegen das
Gehäuse vorgespannt sind und die Kanten 108,110
bilden, die an entsprechenden Schultern 112,114 des
Gehäuses anliegen. Bei diesem Ausführungsbeispiel der
Erfindung verhindert das Anliegen der Klammerenden an
den Schultern die Bewegung des Steckmoduls in eine
rückwärtige Richtung 116 gegenüber dem zweiten
Steckverbinder 84. Wie in Figur 4 dargestellt ist, bildet
eine der Isolierschichten 102 ein Paar vorspringender
Ränder 118 an ihrer gegenüberliegenden längeren Seite
120,122, die an den entsprechenden Schultern 124 des
Gehäuses anliegen, um eine Bewegung des vorderen
Bereichs des Steckmoduls 88 in Vorwärtsrichtung 126 zu
verhindern.
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Figuren 5-8 zeigen Einzelheiten einer Klammer 30, die
durch den Anmelder für einen steckverbinder entworfen
wurde. Figur 5 zeigt das Aussehen der Klammer 30A vor
dem Biegen der Enden 36,38 aus der Ebene des
Mittelbereichs 32. Der Mittelbereich ist vorzugsweise im
wesentlichen eben, damit seine Enden 36,38 im
wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene 34 liegen, jedoch
ist es auch möglich, daß der mittlere Bereich der
Klammer Biegungen aufweist. Wie in Figur 7 dargestellt
ist, sind die Enden in einem Winkel A von 84º aus der
Ebene 34 des Mittelbereichs der Klammer gebogen, so
daß die Enden in einem Winkel B von 6º zur
Vorwärtsrichtung 24 stehen und die Ecken 44,46 weiter entfernt
sind, als die Endbereiche 32c des Mittelbereichs. Bei
einer bevorzugten Form ist die Länge L des
Mittelbereichs
32 der Klammer (an der Außenseite der
Biegungen, die sie mit den Enden verbindet) 27,432 mm (1.080
inches) während die Länge C zwischen der Außenseite
der Enden 28,346 mm (1.116 inches) hat. Der Abstand
zwischen den Oberflächen 74,76 (Figur 3), die die
Klammerenden berühren, beträgt weniger als 28,346 mm
(1.116 inches), bspw. 27,635 mm (1.088 inches), um
jedes Klammerende um etwa 0,3556 mm (14 mil; 1 mil
entspricht 1/1000 inch) zu biegen. Dies stellt sicher,
daß die Klammerenden gebogen bleiben, wenn sie in dem
Gehäuse sind, und "schwimmen" können. Die Klammer hat
die Dicke D von 0,2032 mm (8 mil) und wird aus
rostfreiem Stahl hergestellt. Sie weist achtzig
Perforationen 80 auf für einen steckmodul mit dieser Anzahl
von Kontakten. Das Gehäuse 12 (Figur 1) besitzt vier
Räume 22 zur Aufnahme von vier solcher steckmodule.
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Somit schafft die Erfindung einen Steckverbinder mit
einer verschiedene Funktionen erfüllenden Klammer von
jeweils einfacher und betriebssicherer Bauart. Die
Klammer besitzt einen Mittelbereich, der gegen einen
Isolierkörper drückt, der die Kontakte hält, und
Enden, die mit dem Gehäuse des steckverbinders in
Eingriff stehen. Der Isolierkörper und die Kontakte sind
Teil einer Steckeinheit, die so ausgelegt ist, daß sie
einfach aus dem Steckverbindergehäuse entfernt und
ausgetauscht werden kann. Die Klammerenden sind um
mehr als 60º und vorzugsweise nahe (innerhalb von 15º)
90º vom Mittelbereich der Klammer abgebogen, wobei der
Mittelbereich vorzugsweise im wesentlichen eben ist.
Die Klammerenden bilden Kanten, die am den
entsprechenden Schultern am Gehäuse anliegen können, um ein
Entfernen der Klammer und des damit verbundenen
Isolierkörpers, zu verhindern. Die Klammerenden sind
vorzugsweise vorgespannt, somit leicht gebogen, wenn
sie ins Gehäuse eingebracht sind, um den Kontakt mit
dem Gehäuse sicherzustellen und die Klammer am Gehäuse
zu erden. Die Klammer bedeckt vorzugsweise den größten
Teil des Rahmens innerhalb des Gehäuses, um einen
elektromagnetischen Störschutz zu bilden. Es sei
angemerkt, daß die Vielzahl von Löchern in der Klammer,
durch die sich die Kontakte erstrecken, von geringer
Größe sind und den Durchtritt elektromagnetischer
Energie durch die Klammer größtenteils verhindern.
Falls jeder Kontakt ein koaxialer Kontakt ist, kann
der äußere Leiter jedes Kontaktes direkt am Störschutz
angelötet sein. Die gebogenen Enden der Klammer können
etwas stärker gebogen werden, damit der Modul
,"schwimmen", d. h. in Längsrichtung etwas beweglich sein
kann, was zum Zusammenstecken der Kontakte zweier
Steckverbinder erforderlich ist. Die Klammerenden
können ebenfalls gleiten, damit der Modul auch in
Querrichtung "schwimmen" kann. Bei einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung stützen säch die Enden des
Klammermittelbereichs an einem weiteren Paar von
Schultern ab, die an einem Gehäuse gebildet sind und
die sich weiter innen als die Schultern erstrecken, an
denen die Kanten der Klammerenden sich abstützen. Bei
einem derartigen Aufbau verhindert die Klammer eine
Bewegung des Isolierkörpers sowohl in Vorwärts- als
auch in Rückwärtsrichtung.