DE3883431T2

DE3883431T2 - Elektrische Kontaktanordnung.

Info

Publication number: DE3883431T2
Application number: DE88304990T
Authority: DE
Inventors: Leonard J Russell
Original assignee: Molex LLC
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 1987-06-01
Filing date: 1988-06-01
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2008-06-02
Also published as: EP0294169B1; EP0294169A2; JPH0415996B2; EP0294169A3; DE3883431D1; JPS643975A; US4781611A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen ineinandergreifenden elektrischen Kontaktaufbau und bezieht sich auf einen solchen Aufbau, der null oder geringe Einsteckverbindungskräfte besitzt.
Ineinandersteckbare elektrische Kontakte umfassen typischerweise einen Stecker- bzw. Einsteckanschluß und einen Buchsen- bzw. Aufnahmeanschluß. Der Aufnahmeanschluß kann einen zweifach gegabelten Kontakt bilden, der ein Paar beabstandeter vorkragender Kontaktausleger umfaßt. Aufnahmeanschlüsse dieser Art werden häufig als Stimmgabelkontakte bezeichnet. Die vorkragenden Kontaktausleger vorbekannter zweifach gegabelter Kontakte weisen typischerweise Bereiche auf, die voneinander in einem Abstand angeordnet sind, der kleiner ist als die Brite des Steckeranschlusses. Als Ergebnis werden durch das Einsetzen des Steckeranschlusses zwischen die Kontaktausleger des vorbekannten zweifach gegabelten Kontaktes zunächst die Kontaktausleger des Aufnahmeanschlusses auseinandergedrückt. Umgekehrt üben die Kontaktausleger des vorbekannten zweifach gegabelten Kontakts eine Normalkraft auf den Stecker aus. Die fortgesetzte Einsteckverbindungsbewegung des Steckers in den vorbekannten zweifach gegabelten Aufnahmeanschluß macht es erforderlich, daß die Reibkräfte zwischen den Kontaktauslegern und dem Steckeranschluß überwunden werden. Dabei bleibt während dieser Bewegung die Normalkraft zwischen den Kontaktauslegern des vorbekannten zweifach gegabelten Kontakts und dem Steckeranschluß im wesentlichen konstant.
Die oben beschriebene vorbekannte Kombination eines zweifach gegabelten Kontaktes und eines Steckeranschlusses ist mit mehreren Mängeln behaftet. Insbesondere sind die durch die Kontaktsausleger der vorbekannten zweifach gegabelten Aufnahmeanschlüsse ausgeübten Normalkräfte im wesentlichen auf ihrem Höchstwert, wenn der Steckeranschluß anfänglich in die Aufnahme eingesetzt wird. Diese Normalkräfte der Kontaktausleger erzeugen eine hohe Wahrscheinlichkeit der Beschädigung der kleinen und üblicherweise fragilen Kontaktglieder während des Beginns des Einsetzens. Des weiteren werden durch die während des Einsetzvorgangs ausgeübte Reibungskraft sowohl der Steckeranschluß als auch die Kontaktausleger der vorbekannten Kontaktanordnung potentiell beschädigt. Des weiteren wird bei der typischen vorbekannten Anordnung eines zweifach gegabelten Kontaktes und eines Anschlußsteckers eine im wesentlichen konstante Kraft während des gesamten Einsteckvorgangs aufrechterhalten. Daher führen Versuche, die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung in den Anfangsstadien des Einsetzens zu verringern, im allgemeinen zu einer geringeren als wünschenswerten Normalkraft zwischen den Kontaktauslegern des Aufnahmeanschlusses und des Steckeranschlusses beim vollständigen Einsetzen, mit einem daraus resultierenden nachteiligen Effekt auf die Qualität der elektrischen Verbindung.
Es sind zahlreiche Variationen von Verbindern mit null Einsteckkraft entwickelt worden, um den oben beschriebenen Problemen zu begegnen, die mit dem Einstecken eines verhältnismäßig fragilen Steckeranschlusses in eine ähnlich fragile zweifach vorkragende Federarmaufnahme verbunden sind. Der typische vorbekannte Verbinder mit null Einsteckkraft hat ein komplexes Gehäuse mit einer Vielzahl von Teilen, die relativ zueinander beweglich sind. Eine Vielzahl von Aufnahmeanschlüssen ist typischerweise in einem Teil des Gehäuses des vorbekannten Verbinders mit null Einsteckkraft angebracht. Diese Aufnahmeanschlüsse sind so angeordnet, daß die Steckerstiftanschlüsse vollständig in das Gehäuse eingesetzt werden können, ohne die entsprechenden Buchsen zu kontaktieren. Ein Betätigungsglied des Gehäuses wird dann bewegt, um die Stecker- und Aufnahmeanschlüsse in eine sichere elektrische gegenseitige Verbindung zu drücken. Obschon vorbekannte Verbinder mit null Einsteckkraft sehr gut arbeiten, sind diese Verbinderarten tendenziell verhältnismäßig komplex und teuer.
FR-A-2 367 360 beschreibt einen ineinandergreifenden elektrischen Kontaktaufbau, der aus einem zweifach gegabelten Aufnahmeanschluß und einem Steckeranschluß besteht. Der zweifach gegabelte Aufnahmeanschluß umfaßt eine Basis und zwei von der Basis vorkragende Kontaktausleger und weist Kontaktflächen mit nach innen weisender Grundausrichtung auf. Er ist ebenfalls vom Typ mit "null Einsteckkraft" und hat Nockenflächen in den Innenwänden des Gehäuses des Steckeranschlusses für ein Zusammenwirken mit den vorkragenden Auslegern des Aufnahmeanschlusses.
Mit Blick auf die obigen Ausführungen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen ineinandergreifenden elektrischen Kontaktaufbau zu schaffen, der ein sichere elektrische Verbindung mit geringer oder keiner auf die beiden Kontakte ausgeübten Einsteckkraft herbei führt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist auf einen ineinandergreifenden elektrischen Kontaktaufbau gerichtet, der durch null oder niedrige Einsteckkräfte und allmählich zunehmende Normalkräfte beim Einstecken der Kontakte in ihren Verbindungszustand gekennzeichnet ist. Des weiteren erreicht das Paar ineinandersteckbarer elektrischer Kontakte eine hohe Normalkraft im verbundenen Zustand ohne bewegliche Teile in ihren jeweiligen Gehäusen wie bei dem typischen vorbekannten Verbinder mit null Einsteckkraft.
Der ineinandergreifende elektrische Kontaktaufbau nach der vorliegenden Erfindung umfaßt einen zweifach gegabelten Aufnahmeanschluß der allgemeinen Art, die typischerweise als Stimmgabelkontakt bezeichnet wird, und einen dreifach gegabelten Steckeranschluß mit einem mittleren Kontaktstab und zwei auf gegenüberliegenden Seiten des mittleren Kontaktstabes angeordneten Nockenarmen.
Der zweifach gegabelte Aufnahmeanschluß umfaßt eine Basis und zwei vorkragende Kontaktausleger, die allgemein parallel zueinander verlaufen können. Die Kontaktausleger der zweifach gegabelten Aufnahme weisen jeweils eine Nockenfläche auf. Die Nockenflächen der zweifach gegabelten Aufnahme können auf Bereichen jedes Kontaktauslegers angeordnet sein, die von der Basis am weitesten entfernt und auf ihren nach außen weisenden Seiten liegen. Wie im Nachstehenden weiter ausgeführt wird, ermöglichen es die Nockenflächen jedes Kontaktauslegers an der zweifach gegabelten Aufnahme, daß die jeweiligen Kontaktausleger in eine Richtung gegeneinander gedrückt werden. Der Winkel der jeweiligen Nockenflächen in bezug auf die Längsrichtung der jeweiligen Kontaktausleger bestimmt sowohl die Größe und Geschwindigkeit der Bewegung der Kontaktausleger als auch die Größe der Normalkraft, die durch die Kontaktausleger aufgebracht werden kann.
Die zweifach gegabelte Aufnahmeanschluß kann ferner eine von einer ausgewählten Stelle an der Basis ausgehende Lötfahne umfassen. Typischerweise erstreckt sich die Lötfahne in eine den Kontaktauslegern entgegengesetzte Grunddichtung. Die Basis kann ferner mit Befestigungsmitteln versehen sein, damit der zweifach gegabelte Kontakt sicher an einem Gehäuse angebracht werden kann. Zum Beispiel kann die Basis mit zumindest einem Rasthaken versehen sein, der mit Preßsitz in eine entsprechend bemessene Öffnung eines Gehäuses eingesetzt werden kann. Ausgewählte Bereiche der Basis können mit einem Isoliermaterial überzogen sein, um dadurch die Basis des zweifach gegabelten Kontakts für eine Anbringung auf der Oberfläche einer Leiterplatte, eines Gehäuses oder dgl. gut geeignet zu machen.
Der dreifach gegabelte Steckeranschluß kann eine Basis umfassen, von der der mittlere Kontaktstab ausgeht. Der mittlere Kontaktstab kann eine Breite haben, die etwa gleich dem oder geringfügig kleiner ist als der Abstand zwischen den Kontaktauslegern des zweifach gegabelten Aufnahmeanschlusses. Der dreifach gegabelte Steckeranschluß kann ebenfalls zwei Nockenarme aufweisen, die von seiner Basis ausgehen. Die nach innen weisenden Ränder der Nockenarme an von der Basis entfernt liegenden Stellen können voneinander in einem Abstand angeordnet sein, der gleich dem oder geringfügig größer ist als der Abstand zwischen den nach außen weisenden Rändern der Kontaktausleger an dem zweifach gegabelten Aufnahmeanschluß. Vorzugsweise sind die nach innen weisenden Ränder der Nockenarme, die zu der Basis entfernt liegen, parallel zueinander. Jedoch weisen die nach innen weisenden Oberflächen der Nockenarme Nockenflächen auf, die zum mittleren Kontaktstab des dreifach gegabelten Steckeranschlusses an näher zur Basis hin gelegenen Stellen konvergieren. Somit sind die nach innen weisenden Nockenflächen der Nockenarme am weitesten voneinander an Stellen, die von der Basis abgelegen sind, und einander am nächsten an Stellen, die näher zur Basis liegen. Vorzugsweise gleicht der von den Nockenflächen der Nockenarme am dreifach gegabelten Steckeranschluß gebildete Winkel im wesentlichen den von den Nockenflächen der Kontaktausleger am zweifach gegabelten Aufnahmeanschluß gebildeten Winkeln.
Die Nockenarme haben vorzugsweise jeweils eine größere Länge als der mittlere Stab des dreifach gegabelten Steckerkontakts. Zusätzlich ist der Abstand zwischen der Basis des zweifach gegabelten Kontakts und den dortigen Nockenflächen größer als der Abstand zwischen den freien Enden der Nockenarme des dreifach gegabelten Kontakts und dessen Nockenflächen.
Im Gebrauch können die Nockenarme des dreifach gegabelten Steckeranschlusses effektiv über die Kontaktausleger des zweifach gegabelten Aufnahmeanschlusses ohne Normalkraft und mit geringer oder keiner Reibkraft zwischen ihnen geschoben werden. Zusätzlich führen die Nockenarme des dreifach gegabelten Kontakts dessen mittleren Steckkontaktstab zwischen den Kontaktauslegern des zweifach gegabelten Aufnahmekontakts ohne Normalkraft oder Reibungskräften zwischen dem mittleren Kontaktstab und den Kontaktauslegern. Wenn der dreifach gegabelte Kontakt seinen vollständigen Einsetzzustand in bezug auf den zweifach gegabelten Kontakt erreicht, kommen die Nockenflächen der Nockenarme mit den Nockenflächen der Kontaktausleger in Berührung. Die fortgesetzte Bewegung des dreifach gegabelten und des zweifach gegabelten Kontakts aufeinanderzu ruft eine Nockenwirkung zwischen den beteiligten Nockenflächen hervor. Durch die Wirkung dieser Nockenaktion werden die Kontaktausleger des zweifach gegabelten Kontakts in Richtung gegeneinander und in einen sicheren elektrischen Kontakt mit dem mittleren Kontaktstab des dreifach gegabelten Kontakts gedrückt. Des weiteren wird der Kontaktausleger fest in elektrischem Kontakt sowohl auf seiner Innenals auch auf seiner Außenseite gehalten, so daß dadurch eine gute elektrische Verbindung gewährleistet ist. Die Größe der Normalkräfte zwischen den Kontaktauslegern und dem mittleren Kontaktstab hängt von der Einstecktiefe ab, die durch die Kontakte und/oder deren Gehäuse ermöglicht ist, und ist ferner von den relativen Winkeln und Längen ihrer Nockenflächen abhängig. Bei allen Ausführungsformen können jedoch die Kontaktausleger die geforderte Normalkraft gegen den mittleren Kontaktstab des dreifach gegabelten Kontakts ohne eine Anfangskraft und ohne die Unterstützung eines komplexen Gehäuses mit verschiedenen beweglichen Gliedern erreichen.
Der resultierende ineinandergreifende elektrische Kontaktaufbau führt zu einem außerordentlich zuverlässigen redundanten elektrischen Vier-Punkt-Kontakt zwischen den ineinandergreifenden Aufnahme- und Steckeranschlüssen gemäß der Erfindung. Ein elektrischer Wischkontakt wird bei jedem Paar von Nockenflächen am Stecker- bzw. Aufnahmeanschluß erreicht. Zusätzlich üben die beiden Kontaktausleger des Aufnahmeanschlusses eine Hochdruck-Normalkontaktkraft unter Last auf gegenüberliegende Seiten des Mittelstabes des Steckeranschlusses aus.
Einige Wege der Ausführung der vorliegenden Erfindung werden nun im einzelnen als Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die spezielle Ausführungsformen zeigen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines Kontaktaufbaus nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines in Fig. 1 gezeigten Kontaktaufbaus;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht des Kontaktaufbaus nach der vorliegenden Erfindung in einem ineinandergreifenden Zustand und
Fig. 4 ist ein Querschnitt, der eine alternative Ausführungsform des Kontaktaufbaus nach der vorliegenden Erfindung, montiert in einem Gehäuse, zeigt.

Detaillierte Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen

Der ineinandergreifende elektrische Kontaktaufbau der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 1 bis 3 allgemein durch die Bezugszahl 10 gekennzeichnet. Der ineinandergreifende Kontaktaufbau 10 umfaßt einen zweifach gegabelten Aufnahmeanschluß 12 und einen dreifach gegabelten Steckeranschluß 14. Der zweifach gegabelte Aufnahmeanschluß 12 bildet eine Aufnahmebuchse, die allgemein als Stimmgabelbuchse bezeichnet wird. Der zweifach gegabelte Kontakt 12 und der dreifach gegabelte Kontakt 14 haben eine flache Grundkonstruktion, wie dies sehr deutlich in Fig. 2 gezeigt ist, und sind aus Stückeinheiten eines elektrisch leitenden Materials mit einer Dicke a von etwa 0,0203 cm (0,008 Zoll) stanzgeformt. Gemäß üblicher Industriepraxis, mit der der Fachmann auf diesem Gebiet gut vertraut ist, werden der zweifach gegabelte Aufnahmeanschluß 12 und der dreifach gegabelte Steckeranschluß 14 typischerweise derart gestanzt und geprägt, daß sie einstückig von jeweiligen Trägerstreifen abstehen. Die jeweiligen Trägerstreifen können aufrollbar sein und Indexöffnungen gemäß üblicher Praxis aufweisen.
Der zweifach gegabelte Kontakt 12 weist eine Basis 16 und eine von der Basis 16 ausgehende Lötfahne 18 auf. Wie in Fig. 1 veranschaulicht ist, sind die Basis 16 und die Lötfahne 18 symmetrisch. Eine solche Symmetrie ist jedoch nicht erforderlich, und die spezielle Gestaltung der Basis 16 und der Lötfahne 18 hängt allein von dem Anwendungsfall ab, in dem der zweifach gegabelte Kontakt 12 zum Einsatz kommt. Des weiteren können, obwohl eine Lötfahne 18 gezeigt ist, andere Kontaktelemente für eine elektrische Verbindung des zweifach gegabelten Aufnahmeanschlusses mit einem anderen Schaltungsglied von der Basis 16 ausgehen, wie es für den Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres ersichtlich ist.
Der zweifach gegabelte Kontakt 12 umfaßt ferner Kontaktausleger 20 und 22, die von der Basis 16 vorkragen und in einem parallelen Grundabstandsverhältnis voneinander angeordnet sind. Die Kontaktausleger 20 und 22 sind zum Teil durch eine allgemein ebene Außenfläche 24 bzw. 26 begrenzt, die im wesentlichen senkrecht zur Basis 12 verlaufen und voneinander durch ein Abstandsmaß b beabstandet sind sowie eine jeweilige Länge c, gemessen von der Basis 16, aufweisen. Die Kontaktausleger 20 und 22 umfassen ferner eine Nockenfläche 28 bzw. 30, die an den von der Basis 16 am weitesten entfernt liegenden Enden der Kontaktausleger 20 und 22 angeordnet sind und die die Außenfläche 24 bzw. 26 mit einem Winkel d schneiden. Mehr im einzelnen betrachtet besitzen die Nockenflächen 28 und 30 eine solche Winkelausrichtung, daß sie zueinander mit größeren Abständen von der Basis 16 konvergieren. Die Größe des Winkels d und die Länge e der Nockenflächen bestimmen zum Teil die Nockencharakteristik des zweifach gegabelten Kontaktes 12, wie es weiter unten ausgeführt wird. Die Kontaktausleger 20 und 22 umfassen ferner bogenförmige Kontaktflächen 32 und 34, die an den nach innen weisenden Seiten der Kontaktausleger 20 und 22 angeordnet sind und konvex bogenförmig zueinander verlaufen. Die Kontaktflächen 32 und 34 sind voneinander durch das Maß f beabstandet.
Der dreifach gegabelte Steckeranschluß 14 weist eine allgemein langgestreckte Basis 36 und eine Lötfahne 38 auf. Wiederum sind die Basis 36 und die Lötfahne 38 in Fig. 1 als allgemein symmetrisch veranschaulicht, jedoch ist eine solche Symmetrie nicht erforderlich. Wiederum können, obwohl ein Lötfahnenkontakt 38 gezeigt ist, andere Kontaktelemente verwendet werden, um den Steckeranschluß 14 mit einem anderen Schaltungsteil elektrisch zu verbinden. Der dreifach gegabelte Steckeranschluß 14 umfaßt ferner einen langgestreckten mittleren Kontaktstab 40 mit einer Breite g, die kleiner ist als der Abstand f zwischen den Kontaktflächen 32 und 34 am zweifach gegabelten Kontakt 12. Der Kontaktstab 40 steht von der Basis 36 mit einem Abstandsmaß h vor und läuft vorzugsweise in einem verjüngten Ende 42 aus.
Der dreifach gegabelte Kontakt 14 umfaßt ferner Nockenarme 44 und 46, die allgemein senkrecht von der Basis 36 abstehen und auf einander gegenüberliegenden Seiten des Kontaktstabs 40 angeordnet sind. Mehr im einzelnen betrachtet stehen die Nockenarme 44 und 46 von der Basis 36 mit einem Abstandsmaß i ab, das größer ist als die Länge h des Kontaktstabes 40. Die Nockenarme 44 und 46 weisen ein Ende 48 bzw. 50 und eine innere Oberfläche 54 bzw. 56 auf, die allgemein parallel verlaufen und einander zugewandt sind. Die inneren Oberflächen 54 und 56 erstrecken sich von den Enden 48, 50 mit einem Maß j zur Basis 36 hin. Die Länge j der inneren Oberflächen 54 und 56 ist kleiner als die Länge c der Außenflächen 24 und 26 der Kontaktausleger 20 und 22 am zweifach gegabelten Aufnahmeanschluß 12. Zusätzlich sind die inneren Oberflächen 54 und 56 voneinander um ein Maß k beabstandet, das geringfügig größer ist als der Abstand b zwischen den Außenflächen 24 und 26 der Kontaktausleger 20 und 22 am zweifach gegabelten Kontakt 12.
Die Nockenarme 44 und 46 weisen ferner Nockenflächen 58 und 60 auf, die von den inneren Oberflächen 54 und 56 ausgehen und zueinander mit kürzeren Abständen zur Basis 36 konvergieren. Mehr im einzelnen bilden die Nockenflächen 58 und 60 Winkel d mit den inneren Oberflächen 54 und 56, die im wesentlichen mit den Winkeln gleich sind, die von den Nockenflächen 28 und 30 mit den Außenflächen 24 und 26 des zweifach gegabelten Kontakts 12 gebildet werden.
Der zweifach gegabelte Kontakt 12 und der dreifach gegabelte Kontakt 14 werden wie in Fig. 3 gezeigt verbunden. Mehr im einzelnen wird die Verbindung zwischen dem zweifach gegabelten Kontakt 12 und dem dreifach gegabelten Kontakt 14 dadurch erreicht, daß die Kontakte aufeinander zu entlang Linien vorbewegt werden, die allgemein parallel zu den Kontaktauslegern 20 und 22 und den Nockenarmen 44 und 46 verlaufen. Die Nockenflächen 28 und 30 der Kontaktausleger 20 und 22 an der zweifach gegabelten Aufnahme 12 führen die Kontaktausleger 20 und 22 zwischen den Nockenarmen 44 und 46 des dreifach gegabelten Kontakts 14. Wie an früherer Stelle ausgeführt, ist der Abstand k zwischen den inneren Oberflächen 54 und 56 der Nockenarme 44 und 46 am dreifach gegabelten Kontakt 14 geringfügig größer als der Abstand b zwischen den Außenflächen 24 und 26 an den Kontaktauslegern 20 und 22 des zweifach gegabelten Kontakts 12. Zusätzlich ist der Abstand f zwischen den Kontaktflächen 32 und 34 der Kontaktausleger 20 und 22 geringfügig größer als die Breite g des mittleren Kontaktstabes 40 am dreifach gegabelten Kontakt 14. Als Ergebnis hiervon wird die Anfangsbewegung der Kontaktausleger 20 und 22 am zweifach gegabelten Kontakt 12 in den dreifach gegabelten Kontakt 14 hinein praktisch ohne Kraftanstrengung ausgeführt. Mehr im einzelnen haben die Kontaktausleger 20 und 22 nicht eine Anfangsnormalkraft zu überwinden, um sich um den mittleren Kontaktstab 40 des dreifach gegabelten Kontakts 14 zu bewegen, und es liegt praktisch null Reibungskraft während dieser gesamten Bewegung der Kontaktausleger 20 und 22 entlang dem mittleren Kontaktstab 40 vor.
Wie oben vermerkt wurde, ist die Länge c der Außenflächen 24 und 26 der Kontaktausleger 20 und 22 geringfügig größer als die Länge j der inneren Oberflächen 54 und 56 der Nockenarme 44 und 46. Als Ergebnis hiervon kommen an einem bestimmten Punkt während der Bewegung des zweifach gegabelten Kontakts 12 und des dreifach gegabelten Kontakts 14 aufeinander zu die Nockenflächen 28 und 30 des zweifach gegabelten Kontakts 12 mit den Nockenflächen 58 und 60 des dreifach gegabelten Kontakts 14 in Berührung. Dieses Zusammenwirken zwischen den Nockenflächen 28, 30 und 58, 60 bewirkt, daß die vorkragenden Kontaktausleger 20 und 22 des zweifach gegabelten Kontakts 12 nach innen in Richtung aufeinanderzu gedrückt werden. Diese Schwenkbewegung der Kontaktausleger 20 und 22 aufeinanderzu bewirkt, daß der Abstand zwischen den Kontaktflächen 32 und 34 kleiner wird als das Anfangsmaß f. Sobald sich dieser Abstand zwischen den Kontaktflächen 32 und 34 auf das Maß g verringert stellen die Kontaktflächen 32 und 34 eine mechanische und elektrische Verbindung mit der jeweils gegenüberliegenden Seite des Kontaktstabes 40 des dreifach gegabelten Kontakts 14 her. Jeder Kontaktausleger 20 und 22 hat somit elektrische Verbindung sowohl mit dem mittleren Kontaktstab 40 als auch mit den Nockenarmen 44 und 46, um eine sichere mechanische Verbindung und eine redundante elektrische Verbindung zu erreichen.
Die Normalkraft zwischen den Kontaktflächen 32 und 34 und dem Kontaktstab 40 hängt von mehreren Faktoren ab einschließlich des Winkels d der jeweiligen Nockenflächen 28, 30, 58, und 60, der jeweiligen Längen e und l der Nockenflächen 28, 30, 58 und 60 und des relativen Betrags der Axialbewegung der Kontakte 12 und 14, der nach dem Anfangseingriff der jeweiligen Nockenflächen 28, 30, 58 und 60 stattfinden kann. Die Größe dieser Axialbewegung nach dem Anfangseingriff der Nockenflächen 28, 30, 58 und 60 ist zum Teil abhängig von der Differenz zwischen der Länge c der Außenflächen 24 und 26 an den Kontaktauslegern 20 und 22 und der Länge j der inneren Oberflächen 54 und 56 an den Nockenarmen 44 und 46. In allen Situationen wird jedoch die Anfangsbewegung des zweifach gegabelten Kontakts 12 und des dreifach gegabelten Kontakts 14 aufeinanderzu praktisch ohne Kraftanwendung ausgeführt, und es werden keine Normalkräfte bis zum eigentlichen Ende des Einsteckens erzeugt, wenn die jeweiligen Nockenflächen 28 und 30 des zweifach gegabelten Kontakts 12 mit den Nockenflächen 58 und 60 des dreifach gegabelten Kontakts 14 in Eingriff kommen. Des weiteren können in praktisch allen Fällen die jeweiligen Winkel d der Nockenflächen 28, 30, 58 und 60 so gewählt werden, daß die gewünschten und/oder geforderten Normalkräfte zwischen den Kontaktauslegern 20, 22 und dem Kontaktstab 40 erreicht werden.
Die Fig. 4 zeigt eine geringfügig unterschiedliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mehr im einzelnen umfaßt das in Fig. 4 gezeigte Kontaktpaar einen dreifach gegabelten Kontakt 14, der im wesentlichen mit dem dreifach gegabelten, in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Steckeranschluß identisch ist. Insbesondere hat der dreifach gegabelte Kontakt 14 eine Basis 36, eine von der Basis 36 ausgehende Lötfahne 38, einen von einer gegenüberliegenden Seite der Basis 36 ausgehenden Kontaktstab 40 und zwei Nockenarme 44 und 46, die von der Basis 36 auf gegenüberliegenden Seiten des Kontaktstabes 40 ausgehen. Jedoch ist, wie in Fig. 4 veranschaulicht, der dreifach gegabelte Kontakt 14 in einem Gehäuse 64 fest montiert. Insbesondere ist das Gehäuse 64 mit einer Montageöffnung 66 versehen, die so bemessen ist, daß der dreifach gegabelte Kontakt 14 in der Weise aufgenommen wird, daß die Nockenarme 44 und 46 daran gehindert sind, voneinander fortgedrückt zu werden. In der typischen Ausführungsform ist eine allgemein parallele Anordnung dreifach gegabelter Steckeranschlüsse 14 im Gehäuse 64 zur Ausbildung eines Steckverbinders 68 montiert. Die dreifach gegabelten Steckeranschlüsse 14 werden vorzugsweise in das Gehäuse masseneingesetzt und können einen Preßsitz mit zwangsläufiger, durch Rasthaken (nicht gezeigt) erreichter Festlegung aufweisen. Statt dessen kann ein dielektrischer Trägereinsatz an eine parallele Anordnung dreifach gegabelter Steckeranschlüsse 14 angeformt werden, um eine Ausrichtungs- und Montageuntereinheit zu schaffen. Diese Ausrichtungs- und Montageuntereinheit kann ihrerseits in einem Verbindergehäuse ähnlich dem in Fig. 4 dargestellten Gehäuse 64 aufgenommen sein.
Das in Fig. 4 gezeigte Kontaktpaar umfaßt ferner einen zweifach gegabelten Aufnahmeanschluß 72, der dem oben beschriebenen und in den Fig. 1 bis 3 dargestellten zweifach gegabelten Aufnahmeanschluß 12 gleicht. Der zweifach gegabelte Aufnahmeanschluß 72 weist eine Basis 76 mit einer von dieser ausgehenden Lötfahne 78 auf. Zwei Kontaktausleger 80 und 82 gehen von der Basis 76 aus und sind im wesentlichen identisch mit den oben beschriebenen Kontaktauslegern 20 und 22. Insbesondere weisen die Kontaktausleger 80 und 82 allgemein parallele Außenflächen 84 und 86 und Nockenflächen 88 und 90 auf, wie in Fig. 4 dargestellt. Der zweifach gegabelte Aufnahmeanschluß 72 umfaßt ferner zwei Rasthaken 92 und 94, die von der Basis 76 auf gegenüberliegenden Seiten der Kontaktausleger 80 und 82 ausgehen.
Eine Mehrzahl zweifach gegabelter Aufnahmeanschlüsse 72 ist in einem Gehäuse 96 angebracht, um einen Aufnahmeverbinder zu bilden, der für eine Verbindung mit dem Steckverbinder 68 bemessen und gestaltet ist. Das Gehäuse 96 ist mit Verriegelungsöffnungen 102 und 104 versehen, die so bemessen sind, daß sie die Rasthaken 92 und 94 des zweifach gegabelten Aufnahmeanschlusses 72 sicher aufnehmen. Der das Gehäuse 96 und die Mehrzahl zweifach gegabelter Aufnahmeanschlüsse 72 umfassende Aufnahmeverbinder 98 kann auf einer Leiterplatte 106 montiert werden, wie in Fig. 4 gezeigt. Der Steckverbinder 68 und der Aufnahmeverbinder 98 können in den in Fig. 4 gezeigten Verbindungszustand gebracht werden. Mehr im einzelnen gewährleisten die jeweiligen Gehäuse 64 und 96, daß sich die Kontaktausleger 80 und 82 zwischen die Nockenarme 44 und 46 mit wenig oder keiner Anfangskraft zwischen ihnen bewegen. Wenn der Einsteck- und der Aufnahmeverbinder 68, 98 den voll eingesetzten Zustand erreichen, kommen jedoch die Nockenflächen 88 und 90 des zweifach gegabelten Aufnahmeanschlusses 72 mit den Nockenflächen 58 und 60 des dreifach gegabelten Steckeranschlusses 14 in Eingriff. Das Gehäuse 64 verhindert zwangläufig, daß die Nockenarme 44 und 46 des dreifach gegabelten Steckeranschlusses 14 nach außen und voneinander fort bewegt werden. Als Ergebnis hiervon werden die Kontaktausleger 80 und 82 des zweifach gegabelten Aufnahmeanschlusses 72 durch Nockenwirkung in Richtung aufeinanderzu gedrückt und werden so in den Kontaktstab 40 hineingedrückt. Als Ergebnis wird ein außerordentlich zuverlässiger redundanter elektrischer Vier-Punkt-Kontakt zwischen den eingesteckten dreifach gegabelten Steckeranschlüssen 14 und den zweifach gegabelten Aufnahmeanschlüssen 72 erreicht. Dieser Vier-Punkt-Kontakt umfaßt den elektrischen Wischkontakt zwischen den jeweiligen Nockenflächen und den Normalkontakt gegen die gegenüberliegenden Seiten des Kontaktstabes 40. Des weiteren erreichen, wie in Fig. 4 gezeigt, die Normalkräfte zwischen den Kontaktauslegern 80 und 82 und dem Kontaktstab 40 erwünscht hohe Werte während der Endstufen der Verbindung. Der Stecker- und der Aufnahmeverbinder 68, 90 können in ihrem verriegelten Zustand durch eine geeignete Anordnung mit zusammenwirkenden Verriegelungsmitteln (nicht gezeigt) gehalten werden.
Zusammenfassend ist eine elektrische Kontakteinheit mit null Einsteckkraft geschaffen, bestehend aus einem zweifach gegabelten Kontakt mit einer Basis, zwei von der Basis ausgehenden allgemein parallelen vorkragenden Kontaktauslegern, wobei die Kontaktausleger jeweils zwei nach innen weisende allgemein bogenförmige Kontaktflächen und zwei nach außen weisende im wesentlichen parallele, von der Basis ausgehende Außenflächen aufweisen und die Kontaktausleger ferner von ihren jeweiligen Außenflächen ausgehende und mit größeren Abständen von der Basis zueinander konvergierende Nockenflächen aufweisen, und aus einem dreifach gegabelten Kontakt mit einer Basis und einem von der Basis ausgehenden mittleren Kontaktstab, wobei der mittlere Kontaktstab eine Breite besitzt, die geringer ist als der Abstand zwischen den Kontaktflächen der Kontaktausleger, wobei der dreifach gegabelte Kontakt ferner zwei allgemein parallele Nockenarme umfaßt, die symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten des Kontaktstabs angeordnet sind und von der Basis ausgehen, die Kontaktarme nach innen weisende im wesentlichen parallele innere Oberflächen aufweisen, die voneinander in einem Abstand angeordnet sind, der größer ist als die von den parallelen Außenflächen der Kontaktausleger definierte Breite, und die Nockenarme ferner allgemein nach innen weisende Nockenflächen umfassen, die zwischen der jeweiligen inneren Oberfläche der Nockenarme und der Basis angeordnet sind und zueinander mit kleineren Abständen zur Basis konvergieren, wodurch die Kontaktausleger des zweifach gegabelten Kontakts anfänglich zwischen die Nockenarme des dreifach gegabelten Kontakts und auf gegenüberliegenden Seiten dessen mittleren Kontaktstabes mit im wesentlichen null Einsteckkraft eingesetzt werden können und wodurch die Nockenflächen des zweifach gegabelten Kontakts mit den Nockenflächen des dreifach gegabelten Kontakts bei ausreichender Einsetzbewegung in Eingriff kommen, um die Kontaktflächen in den mittleren Kontaktstab zu drücken.
Als Ergebnis dieser Nockenwirkung werden die vorkragenden Kontaktausleger in Richtung aufeinanderzu und in einen sicheren elektrischen Eingriff mit dem mittleren Kontaktstab des dreifach gegabelten Kontakts gedrückt. Die Größe der Normalkräfte, die zwischen den Kontaktauslegern und sowohl dem jeweiligen Nockenarm als auch dem Kontaktstab erzeugt werden, sind von den Abmessungen und Winkeln der Nockenflächen abhängig.

Claims

1. Ineinandergreifender elektrischer Kontaktaufbau (10), bestehend aus

einem zweifach gegabelten Aufnahmeanschluß (12) mit einer Basis (16) und zwei von der Basis (16) vorkragenden Kontaktauslegern (20, 22), wobei die Kontaktausleger (20, 22) Kontaktflächen (32, 34) mit nach innen weisender Grundausrichtung und Nockenflächen (28, 30) mit nach außen weisender Grundausrichtung aufweisen, die zueinander mit größeren, Abständen von der Basis (16) konvergieren, und

einem dreifach gegabelten Steckeranschluß (14) mit einer Basis (36), einem von der Basis (36) ausgehenden mittleren Kontaktstab (40), wobei der mittlere Kontaktstab (40) eine Breite (g) besitzt, die kleiner ist als der oder gleich dem Abstand (f) zwischen den Kontaktflächen (32, 34) der Kontaktausleger (20, 22) und der dreifach gegabelte Steckeranschluß (14) ferner zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Kontaktstabs (40) von der Basis (36) ausgehende Nockenarme (44, 46) umfaßt, wobei die Nockenarme (44, 46) Nockenflächen (58, 60) mit nach innen weisender Grundausrichtung aufweisen, die zueinander mit kleineren Abständen zur Basis (36) konvergieren, und die Nockenflächen (58, 60) des dreifach gegabelten Steckeranschlusses (14) So angeordnet sind, daß sie mit den Nockenflächen (28, 30) des zweifach gegabelten Steckeranschlusses (12) bei ausreichender Bewegung des Stecker- und des Aufnahmeanschlusses (14, 12) gegeneinander in Eingriff gelangen und die Kontaktflächen (32, 34) des zweifach gegabelten Aufnahmeanschlusses (12) mit dein mittleren Kontaktstab (40) des dreifach gegabelten Steckeranschlusses (14) in Eingriff drücken.

2. Ineinandergreifender elektrischer Kontaktaufbau nach Anspruch 1, bei dem die Kontaktausleger (20, 22) des zweifach gegabelten Aufnahmeanschlusses (12) im wesentlichen parallele nach außen weisende Außenflächen (24, 26) zwischen der Basis (16) und der jeweiligen Nockenfläche (28, 30) des zweifach gegabelten Aufnahmeanschlusses (12) aufweisen, wobei die Nockenarme (44, 46) des dreifach gegabelten Steckeranschlusses (14) nach innen weisende parallele innere Oberflächen (54, 56) in einer solchen Anordnung aufweisen, daß die Nockenflächen (58, 60) des dreifach gegabelten Steckeranschlusses (14) zwischen der Basis (36) und dessen jeweiliger innerer Oberfläche (54, 56) angeordnet sind, und der Abstand (k) zwischen den inneren Oberflächen (54, 56) des dreifach gegabelten Steckeranschlusses (14) gleich der oder größer als die Breite (b) ist, die durch die äußeren parallelen Oberflächen (24, 26) der Kontaktausleger (20, 22) des zweifach gegabelten Aufnahmeanschlusses (12) definiert ist.

3. Ineinandergreifender elektrischer Kontaktaufbau nach Anspruch 2, bei dem die Länge (c) der äußeren Oberflächen (24, 26) der Kontaktausleger (20, 22), gemessen von der Basis (16) des zweifach gegabelten Aufnahmeanschlusses (12), größer ist als die Länge (j) der parallelen inneren Oberflächen (54, 56) der Nockenarme (44, 46), gemessen von den Nockenflächen (58, 60) des dreifach gegabelten Steckeranschlusses (14).

4. Ineinandergreifender elektrischer Kontaktaufbau nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Winkel (d) zwischen der Nockenfläche (28, 30) eines Kontaktauslegers (20, 22) und dessen entsprechender äußerer Oberfläche (24, 26) im wesentlichen gleich dem Winkel (d) zwischen der Nockenfläche (28, 30) des anderen Kontaktauslegers (20, 22) und dessen entsprechender äußerer Oberfläche (24, 26) ist.

5. Ineinandergreifender elektrischer Kontaktaufbau nach Anspruch 4, bei dem der Winkel zwischen der Nockenfläche (58, 60) eines Nockenarms (44, 46) des dreifach gegabelten Steckeranschlusses (14) und dessen entsprechender innerer Oberfläche (54, 56) im wesentlichen gleich ist dem Winkel zwischen der Nockenfläche (58, 60) des anderen Nockenarms (44, 46) und dessen entsprechender innerer Oberfläche (54, 56).

6. Ineinandergreifender elektrischer Kontaktaufbau nach Anspruch 5, bei dem die Winkel (d) zwischen den Nockenflächen (28, 30) der Kontaktausleger (20, 22) und deren zugehöriger äußerer Oberfläche (24, 26) im wesentlichen gleich sind den Winkeln der Nockenflächen (58, 60) der Nockenarme (44, 46) zu deren jeweiliger innerer Oberfläche (54, 56).

7. Ineinandergreifender elektrischer Kontaktaufbau nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem die Länge (i) der Nockenarme (44, 46) des dreifach gegabelten Steckeranschlusses (14) größer ist als die Länge (h) des Kontaktstabs (40).

8. Ineinandergreifender elektrischer Kontaktaufbau nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, ferner bestehend aus einem Gehäuse (64) für den dreifach gegabelten Steckeranschluß (14), wobei das Gehäuse (64) im wesentlichen die Nockenarme (44, 46) zur Verhinderung einer voneinander fort gerichteten Bewegung der Nockenarme (44, 46) hält, derart, daß durch den Eingriff der Nockenflächen (28, 30) des zweifach gegabelten Aufnahmesteckers (12) mit den Nockenflächen (58, 60) des Steckeranschlusses (14) die Kontaktausleger (20, 22) des Aufnahmeanschlusses (12) in Richtung gegeneinander gedrückt werden.

9. Ineinandergreifender elektrischer Kontaktaufbau nach Anspruch 8, ferner mit einer Einrichtung zum Verriegeln des zweifach gegabelten Aufnahmeanschlusses (72) in Eingriff mit dem dreifach gegabelten Steckeranschluß (14).

10. Ineinandergreifender elektrischer Kontaktaufbau nach Anspruch 9, bei dem die Verriegelungseinrichtung zumindest einen mit der Basis (76) des Aufnahmeanschlusses (72) verbundenen und von dieser ausgehenden Rasthaken (92, 94) und zumindest eine Öffnung (102, 104) im Gehäuse (96) umfaßt, wobei der Rasthaken (92, 94) eine Anordnung für einen Verriegelungseingriff in der Öffnung (102, 104) des Gehäuses (96) besitzt.