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Hintergrund der Erfindung
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Rangierverbinder
können
verwendet werden, um Schalttafeln oder andere Organisationsvorrichtungen
in einem bestimmten Netzwerk mit spezifischen Inputs, Outputs, oder
einem anderen derartigen elektrischen Gerät zu verbinden. Ein spezielles Beispiel
der Anwendung würde
sein, eine Rangiersteckerschnur mit einem geeigneten Verbinder an
jedem Ende zu verwenden, um zwei Schalttafeln zu verbinden, die
an einem oder mehreren Kabelmanagementgestellen angeordnet sind,
wie bei einem komplizierten Computernetzwerk für ein Büro.
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Existierende
Verbinder für
solche Kabel neigen zum Ausfall, wenn sie bei bestimmten Anwendungen
in Verbindung gebracht oder entfernt werden, infolge der Spannungen
und Verformungen, die während
dieser Vorgänge
auf den Verbinder einwirken. Die Netzwerkwartung erfordert häufig eine
neue Anordnung von bestimmten elektrischen Verbindungen und damit
das mehrfache Entfernen und wieder Einsetzen der Verbinder, um eine
neu gewünschte Netzwerkkonfiguration
zu erhalten. Diejenigen, die die Änderungen durchführen, ergreifen
die Verbinder nicht immer exakt zum Entfernen oder Anwenden, entweder
aus Zeitmangel, aus Mangel an Zugang oder aus anderen Gründen. Manchmal
ziehen Netzwerkarbeitspersonen oder Wartungspersonen beispielsweise
an einem Kabel, um einen Verbinder von einer Schalttafel zu trennen.
Manchmal dürften
solche Personen den Verbinder aus einer Richtung entfernen oder
anbringen, die nicht im wesentlichen senkrecht zu der Schalttafel
oder einer anderen angebrachten Vorrichtung ist. In jedem der obigen
Fälle sind
die Rangierverbinder häufig
Spannungen und Verformungen ausgesetzt, die ungewünschte Auswirkungen
auf die Integrität
und Funktionalität
der elektrischen Verbindungen und des elektrischen Gerätes haben
können.
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Das
Ziehen an einer Schnur anstatt an dem zugehörigen Verbinderkörper kann
beispielsweise zur Folge haben, dass die Drähte, die in der Schnur oder
dem Kabel eingeschlossen sind, sich von elektrischen Komponenten
wie einer Leiterplatte in dem Verbinderkörper lösen. Das Anbringen oder Entfernen
eines Verbinders, das nicht im wesentlichen senkrecht zu dem Gerät erfolgt,
kann zur Folge haben, dass Spannungen und Verformungen direkt oder
indirekt auf Komponenten im Inneren des Verbinderkörpers einwirken,
wie auf eine Leiterplatte. Diese Spannungen und Verformungen können den Ausfall
solcher innerer Komponenten bewirken. Deshalb besteht ein Bedarf
nach einem Rangierverbinder, der widerstandsfähig gegen Ausfall ist, obwohl häufige Spannungen
und Verformungen auf den Verbinderkörper einwirken, wenn der Verbinder
unter real auftretenden Bedingungen angebracht oder entfernt wird.
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US-A-5905637 offenbart
einen Modulstecker mit einem Gehäuse,
das eine Leiterplatte enthält,
an dem ein vorderes und ein hinteres Anschlussgestell befestigt
ist. Eine Signalleitung 3 erstreckt sich von dem Gehäuse und
enthält
Leiter, die mit Anschlüssen verbunden
sind, die an dem Anschlussgestell angebracht sind. Anschlüsse, die
an dem vorderen Anschlussgestell angebracht sind, bilden frei liegende elektrische
Kontakte des Steckers.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung
ist ein Rangierverbinder vorgesehen, wie er im Anspruch 1 definiert
ist.
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Merkmale
von Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Um
die oben beschriebenen Erfordernisse zu erfüllen, ist ein neuer spannungsentlasteter
Rangierverbinder unten beschrieben. Eine Ausführungsform der Erfindung ist
ein Rangierverbinder zum elektrischen und mechanischen Verbinden
einer Mehrzahl von Drähten
von einem Kabel in eine Schalttafel. Der Verbinder enthält ein Verbindergehäuse mit
einer Kabeleintrittsöffnung
für das
Kabel, eine Ladeleiste, die in dem Gehäuse zu halten ist, wobei die
Ladeleiste zur Gruppierung von Anschlusspunkten der Mehrzahl von
Drähten
in einer vorbestimmten Konfiguration ist, und eine Leiterplatte,
die in dem Gehäuse
zu halten ist, wobei die Leiterplatte einen ersten Satz von Anschlüssen zum
Verbinden mit den gruppierten Anschlusspunkten der Mehrzahl von
Drähten
und einen zweiten Satz von Anschlüssen zum Verbinden der Schalttafel
hat. Der erste und der zweite Satz von Anschlüssen sind elektrisch mit der
Leiterplatte verbunden. Das Gehäuse
enthält
einen Haltemechanismus zum Halten des Kabels und zum Vorsehen einer Spannungsentlastung
relativ zu der Kabeleintrittsöffnung.
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Eine
andere Ausführungsform
der Erfindung ist ein Rangierverbinder zum elektrischen und mechanischen
Verbindung einer Mehrzahl von Drähten von
einem Kabel in eine Schalttafel. Der Verbinder enthält ein Verbindergehäuse mit
einer Kabeleintrittsöffnung
für das
Kabel, eine Ladeleiste, die in dem Gehäuse zu halten ist, zum Gruppieren
von Anschlusspunkten der Mehrzahl von Drähten in eine vorbestimmte Konfiguration
und eine Leiterplatte, die in dem Gehäuse zu halten ist. Die Leiterplatte
hat einen ersten Satz von Anschlüssen
zum Verbinden der gruppierten Anschlusspunkte der Mehrzahl von Drähten und
einen zweiten Satz von Anschlüssen zum
Verbinden mit der Schalttafel. Der erste und der zweite Satz von
Anschlüssen
sind elektrisch mit der Leiterplatte verbunden. Der zweite Satz
von Anschlüssen
ist in Eingriff mit dem Gehäuse
zu bringen, um eine Spannungsentlastung zu der Leiterplatte zu schaffen.
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Noch
eine andere Ausführungsform
der Erfindung ist ein Anschluss für einen Rangierverbinder, wobei
der Anschluss zum elektrischen und mechanischen Verbinden mit einer
Leiterplatte an einem Ende und einer Schalttafel an einem zweiten
Ende ist. Der Anschluss enthält
einen lang gestreckten leitenden Abschnitt, einen ersten Kontaktabschnitt
zum Einsetzen in die Leiterplatte und zur elektrischen Verbindung
damit, einen Ausrichtungsstift zum Einsetzen in die Leiterplatte,
um eine Drehung des Anschlusses gegenüber dieser zu verhindern, und
einen zweiten Kontaktabschnitt zum Einsetzen in eine elektrische
Verbindung mit der Schalttafel. Der lang gestreckte leitende Abschnitt
enthält
eine Quernut, die darin zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktabschnitt
angeordnet ist. Die Nut nimmt eine komplimentäre Struktur von dem Verbindergehäuse auf,
um den Anschluss in dem Gehäuse
zu halten.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Verbinders
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ist
eine teilweise auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer
Kontakt/Leiterplattenanordnung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ist
ein Paar perspektivischer Darstellungen eines Basisabschnitts des
Verbinders gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, wobei eine Darstellung die Kontakt/Leiterplattenanordnung
der 2 zeigt, die in Eingriff mit dem Basisabschnitt steht;
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4 zeigt
eine Aufsicht, eine Seitenansicht und eine perspektivische Ansicht
einer Ladeleiste gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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5 zeigt
ein Paar perspektivischer Darstellungen eines Kappenteils eines
Verbinders gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, wobei eine der perspektivischen Darstellungen die
Ladeleiste der 4 zeigt, die in Eingriff damit
steht.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Die
Anmelder beanspruchen gemäß 35 U.S.C. § 119(e)
die Priorität
des Anmeldetages des 10. August 1999 der U.S. Provisional Patent
Application Serial No. 60/148,039, die an dem oben erwähnten Datum
eingereicht wurde, wobei der gesamte Inhalt davon hier durch Bezugnahme
eingeschlossen ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder und
spezieller einen verbesserten, kostengünstigen 110-style Rangierverbinder
mit verbesserter Nebensprechleistung, verbesserter Kabelspannungsentlastung
und verbesserter Leiterplattenspannungsentlastung.
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1 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rangierverbinders.
Im Einzelnen enthält
der Verbinder 10 ein Gehäuse mit einer Basis 12 und
einer Kappe 14 zum gegenseitigen Eingriff und zum schützenden
Halten von inneren Komponenten des Verbinders. Die inneren Komponenten
enthalten eine Leiterplatte/Anschlussanordnung 16 und eine
Ladeleistenanordnung 18, die beide zwischen der Kappe und der
Basis angeordnet sind.
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2 zeigt
eine elektrisch verbindbare Leiterplatten/Anschlussanordnung 16 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Die Anordnung enthält eine Leiterplatte (PCB) 20,
vier versetzt angeordnete Paare von Schneidklemmenkontakten (IDS's) 24 und vier
versetzte Paare von Steckerinterfacekontakten (PIC's) 34 und 35.
Die PCB ist auf bekannte Weise hergestellt und geformt, wobei leitende
Spuren an einer Unterseite in einer gewünschten Konfiguration platziert
sind, um Instabilität
zu verringern und die Verbinderleistung zu verbessern. Die IDC's sind in einer versetzten
Konfiguration entlang wenigstens zweier paralleler Reihen an dem
proximalen Ende 19 der PCB 20 ausgerichtet. Die
IDC's sind von konventioneller
Form und in eine IDC Öffnung 22 der
PCB 20 gepresst und mit einem nachgiebigen Stift 26 Design gesichert,
während
die IDC Arme 28 sich nach oben von dem nachgiebigen Stift 26 erstrecken.
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Entsprechend
der versetzten Konfiguration der IDC's sind zwei Sätze von neuen PIC's vorgesehen, wobei
einer eine hohe Kontaktkonfiguration 34 und der andere
eine niedrige Kontaktkonfiguration 35 hat. Diese hohen
und niedrigen PIC's
haben langgestreckte Körper 36 und
sind abwechselnd folgend entlang einem distalen Rand 26 der
PCB 20 gegenüber
den IDC's 24 vorgesehen.
Eine solche Konfiguration ermöglicht
eine höhere
Verbinderleistung in Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsumgebungen. Alle
PIC's sind mit einem
nachgiebigen Stift 38 Design an der PCB befestigt und einem
zusätzlichen Ausrichtungsstift 40,
der nahe dem nachgiebigen Stift vorgesehen ist, um zu verhindern,
dass sich die Kontakte 34 und 35 drehen, nachdem
sie in die PCB gepresst sind. Somit werden sowohl die PIC's und die IDC's in die PCB von
der selben Richtung eingesetzt und sind beide darin in erster Linie
mit einem nachgiebigen Stiftdesign gesichert. Vorzugsweise ist der nachgiebige
Stift 38 der PIC nahe einem proximalen Ende von jedem Ende
PIC angeordnet, wobei sich der Ausrichtungsstift 40 weiter
von dem proximalen Ende in der Richtung des distalen Endes 42 befindet. Nahe
den Ausrichtungsstiften 40 der PIC's, jedoch weiter entfernt von dem proximalen
Ende und näher zu
den distalen Enden sind obere Lastübertragungsnuten 44 und
untere Lastübertragungsnuten 46 vorgesehen.
Nachdem alle PIC's
in die PCB eingesetzt sind, sind die Lastübertragungsnuten so ausgerichtet,
dass sie Mulden an den oberen und unteren Flächen bilden, die mit anderen
Elementen des Rangierverbinders zusammenwirken, um Belastungskräfte zu übertragen
und eine Anschlussbewegung zu verhindern. Während die Figuren speziell
eine Anordnung mit vier Paaren von versetzten IDC'S und PIC's zeigen, ist die
Erfindung nicht auf diese spezielle Konfiguration beschränkt.
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3 zeigt
eine isolierte Verbinderbasis 12 sowie die Verbinderbasis
mit der darin eingesetzten PCB/Anschlussanordnung 16. Die
Basis hält
die PCB/Anschlussanordnung vor dem Ende und hat Merkmale zum Zusammenwirken
mit einem Verbinderblock/Rangierkabel. Nachdem die PCB/Anschlussanordnung
montiert worden ist, kann sie in den mittleren Teil der Basis befestigt
werden und daran durch ein paar Ausrichtungs- und Haltezungen 54,
Ausrichtungsnuten 58, Tragrippen 60 und eine PCB
Anordnungszunge 62 befestigt sein. Eine der Zungen 54 ist
nahe den IDC's angeordnet,
und die andere ist nahe den PIC's
angeordnet. Ausrichtungsblocköffnungen 56 sind
vorgesehen, um eine passende Struktur der Kappe 14 aufzunehmen.
Eine Lastübertragungsrippe 64 greift
in die Mulde ein, die durch die unteren Nuten 46 der PIC's gebildet ist. Ein Spannungsentlastungsbuckel 66 ist
vorgesehen, um das Kabel bei der Montage zusammen zu drücken. Dies
verhindert das Entfernen des Kabels von dem Rangierverbinder 10 und
verhindert den potentiellen Abreißausfall des Kabels und der
Drahtleiter, der dadurch entstehen könnte. Während der Spannungsentlastungsbuckel 66 an
dem proximalen Ende 48 der Basis 12 vorgesehen
ist, befinden sich die passenden Merkmale des Konnektorblocks an
einem distalen Ende 50 davon. Diese passenden Blockmerkmale
ermöglichen
es dem Kabel, sicher mit einem Verbinderblock zusammen zu wirken,
der Merkmale ähnlich
dem 110-style System verwendet. Die Rangierverbinderbasis 12 verwendet
nämlich Öffnungen 52,
die kugelförmige
Vorsprünge
von dem Konnektorblock aufnehmen und Zungen haben, die den Rangierverbinder
daran befestigen.
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4 zeigt
eine Ladeleistenanordnung 18 zum Organisieren und Positionieren
der einzelnen Leiter. Die Drahtwindung 70 von dem Kabel 68 kann nahe
zu dem Punkt des IDC Anschlusses gezogen werden, um Nebensprechkopplung
zu reduzieren und die Verbinderleistung zu verbessern. Insbesondere
wird jeder Draht in ein zugehöriges
Drahtloch gemäß der Farbidentifikation 74 an
der Bodenfläche der
Ladeleiste 69 eingesetzt. Wenn die Drähte 70 eingesetzt
sind, können
ihre Windungen nahe zu dem Punkt des IDC Anschlusses gezogen werden, ein
wichtiges Merkmal für
die Kategorie 6 Leistung. Wenn die Drähte eingerichtet sind, können sie
nach unten gebogen werden, entgegengesetzt zu der Farbidentifikation,
wodurch die Verwindungsposition gesichert ist. Die Trimmung wird
an einer Trimmfläche 72 der
Ladeleiste 69 durchgeführt,
und die geschnittenen Drähte
weisen zu der Oberseite der Kappe, weg von der PCB. Die Ladeleiste 69 enthält dielektrische
Drahttrennrippen 76 zwischen jedem Draht, um die Möglichkeit
von Kurzschlüssen
auszuschalten, die durch unbeabsichtigtes Berühren der freiliegenden Drähte verursacht
werden könnten.
Nach dem Einrichten und Trimmen der Drähte wird die Ladeleiste vor
der Beendigung positioniert. Durch Anpassen der Farbidentifikationen
an der Ladeleiste und der Kappe wird die Positionierung vervollständigt, indem die
Teile zusammengepresst werden. Ausrichtungszungen 78 erleichtern
das Einsetzen der Ladeleistenanordnung 18 in die Kappe 14.
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5 zeigt
die vorzugsweise integral gegossene Verbinderkappe 14 zum
Halten des Kabels zum Erleichtern der Fertigstellung zum Polarisieren
des Zusammenpassens des Verbinderblocks und, in Verbindung mit der
Verbinderbasis 12, zum Befestigen aller Komponenten des
Verbinders 10 aneinander. 5 zeigt
die Kappe 14 allein sowie mit der Ladeleistenanordnung 18 der 4,
die in die Kappe gepresst ist und im Schnappsitz sitzt. Das Kabel 68,
das mehrere Drahtleiter 70 umschließt, ist in einem Schlitz oder
einer Öffnung 93 befestigt,
die in einer Kabelhaltewand 92 nahe dem proximalen Ende 80 der
Kappe ausgebildet ist. Zwischen der Kabelhaltewand und dem proximalen
Ende der Kappe sind mehrere Ausrichtungsklinken 90 angeordnet,
die mit entsprechenden Klinkenstrukturen 54 an der Basis 12 zusammen
wirken, um das Rangierverbindergehäuse integral zu befestigen.
Nahe dem distalen Ende 82 der Kappe sind mehrere Ausrichtungsstifte oder
Vorsprünge 86 angeordnet,
die mit den Ausrichtungsblocköffnungen 56 zusammen
wirken, die in der Basis 12 ausgebildet sind, um eine genaue
Ausrichtung und Anordnung zu gewährleisten.
Ausrichtungsrippen 88 gewährleisten ferner eine genaue
Positionierung der Ladeseitenanordnung 18 in der Kappe 14.
Das distale Ende der Kappe enthält
ferner polarisierende Merkmale 96 für das Verbinderblock-Zusammenpassen,
und die Verbinderblocks passen zu Rangierkabeln, die Merkmale verwenden,
die ähnlich dem
110-System sind. Im einzelnen hat die Rangierverbinderkappe Öffnungen 84,
die kugelige Vorsprünge
an dem Verbinderblock aufnehmen. Die Kabelhaltewand 92 ist
direkt hinter der Ladeleiste 69 angeordnet und hat einen
Klemmpunkt oder Passsitz mit dem Schlitz oder der Öffnung 93,
der verhindert, dass das Kabel oder die Kabelhülle vor der Fertigstellung
aus der Position herausfällt.
Wichtig ist, dass die Lastübertragungsrippe 94 Spannung
von den inneren Komponenten auf das Gehäuse überträgt, wodurch Ausfallsituationen
unter Lastbedingungen reduziert sind.
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Mit
erneutem Bezug auf 1 und die auseinander gezogene
Darstellung des Rangierverbinders ist die relative Position und
Ausrichtung der verschiedenen Komponenten des Rangierverbinders 10 zu
sehen. Die Kappe 14 und die Basis 12 bilden ein äußeres Gehäuse für die PCB/Anschlussanordnung 16 und
die Ladeleistenanordnung 18, und das Gehäuse enthält einen
Kabeleingang 67, der es ermöglicht, dass das Kabel 68 in
das Gehäuse
gelangt. Wenn im einzelnen die IDC's und PIC's an der PCB unter Verwendung der nachgiebigen
Stifte befestigt sind, kann die PCB/Anschlussanordnung 16 in
die Basis 12 eingeschnappt werden. Nach Beendigung dieses
Vorgangs nehmen die unteren Lastübertragungsnuten 46 eine
Lastrippe 64, die ein integraler Teil der Basis 12 ist,
in die Mulde auf, die sie gebildet haben. Dieses wichtige Merkmal
der vorliegenden Erfindung ermöglicht
es, dass die Basis und die Kappe, wenn sie zu einem Gehäuse zusammengesetzt sind,
die Einsetzkräfte
und Zugkräfte
aufnehmen, die auf die PIC's
ausgeübt
werden, wenn sie in den Verbinderblock eingesetzt und entfernt werden.
Nachdem die Ladeleisteanordnung 18 in die Kappe 14 eingeschnappt
ist, kann die abschließende
Montage durchgeführt
werden. Die Ausrichtungsklinken 90 und Ausrichtungsstifte 86 der
Kappe sind über
den zugehörigen
und entsprechenden Elementen der Basis 12 positioniert,
und sie werden in einen Schnappsitz miteinander gebracht. Bei diesem
Vorgang greift die Kappenlastübertragungsrippe 64,
die integral mit der Kappe 14 geformt ist, in die oberen
Lasttragnuten 44 in den mehreren PIC's ein und wird in den Mulden angeordnet,
die diese geformt haben. Die Basis- und Kappenlastrippen sind vorzugsweise
so bemessen, dass sie in die Lastübertragungsnuten oder Mulden aufnehmbar
sind, die in ihnen geformt sind, und zwar auf eine leicht zusammen
passende Weise. Als Ergebnis ist zu sehen, dass der nachgiebige
Stift 38 und der Ausrichtungsstift 40, die an
dem proximalen Ende der PIC's
angeordnet sind, von den Belastungen des Einsetzens und Entfernens
geschützt
sind. Die Lastrippen/Muldenkombination überträgt die Belastung auf die Basis/Kappengehäuseanordnung,
so dass der Körper
des Rangierverbinders alle Belastungen des Einsetzens und Entfernens
trägt.
Als Folge davon sind die Haltbarkeit und die Zuverlässigkeit des
Verbinders wesentlich erhöht.
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Während eine
spezielle Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden ist, ist es
für den
Fachmann des Gebiets offensichtlich, dass Änderungen und Modifikationen
erfolgen können,
ohne von der Erfindung und ihren breiteren Aspekten abzuweichen.
Die in der vorangegangenen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen
ausgeführte
Sache dient nur der Illustration und ist nicht als Beschränkung zu
verstehen. Die Erfindung ist in den folgenden Ansprüchen beschrieben.