DE60205346T2

DE60205346T2 - Elektrischer steckverbinder für leistungskabel

Info

Publication number: DE60205346T2
Application number: DE60205346T
Authority: DE
Inventors: M. John LANDIS; G. William LENKER
Original assignee: Tyco Electronics Corp
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: WO2002075856A3; EP1368862B1; DE60205346D1; US6428343B1; AU2002238128A1; HK1057947A1; EP1368862A2; MXPA03008330A; WO2002075856A2

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder insbesondere für eine Verwendung bei einer Stromverbindung und vorzugsweise für elektrische Zusammenschaltungen zwischen isolierten Stromleitern und einer Leiterplatte.
In der Elektroenergieindustrie ist es üblich, daß man sogenannte schraubenlose Drahtverbinder zur Verfügung hat, so daß ein Draht in einen elektrischen Verbinder eingesetzt werden kann, wo eine Halteschraube nicht erforderlich ist. Eine Halteschraube ist die Ausführung einer Zusammenschaltung bei elektrischen Buchsen und dergleichen, wo ein Draht um eine Schraube gewickelt und die Halteschraube festgezogen wird, bis der Draht gegen seine entsprechende Anschlußplatte gepreßt wird. Eine weitere Ausführung einer Zusammenschaltung ist eine Drahteinschließverbindung, wo ein Draht im Verbinder eingeschlossen wird. Diese Art von elektrischer Verbindung erfordert, daß das Ende der Isolierung eines isolierten Drahtes abisoliert wird, im allgemeinen bis zu einer vorgegebenen Länge, aber daß der Leiter nicht gebogen wird, damit er unter einer Halteschraube angeordnet wird. Der Draht wird eher in einer Drahtaufnahmeöffnung in einem Verbindergehäuse angeordnet, und eine elektrische Anschlußklemme weist eine elastisch gebogene Zunge auf, die beim Pressen des Drahtes in die Position den Draht an Ort und Stelle in elektrischer Verbindung mit der elastischen Zunge einschließt. Ein Ziehen am Draht oder eine Dehnung des Drahtes bewirkt nur ein weiteres Festziehen der Verbindung, und es ist daher üblich, daß man einen Schlitz benachbart der elastisch gebogenen Zunge zur Verfügung hat, um ein Werkzeug einzusetzen, um den Draht freizugeben.
Es ist ebenfalls bekannt, daß ein derartiger elektrischer Verbinder auf einer Leiterplatte für eine Stromverbindung eingebaut wird. Siehe beispielsweise US-A-4729740, die einen elektrischen Verbinder mit einem Gehäuse veranschaulicht, der unter rechtem Winkel auf einer Leiterplatte montiert werden kann, wobei der Verbinder Drahtaufnahmeöffnungen, um die abisolierten Leiter aufzunehmen, und eine elektrische Drahteinschließklemme umfaßt, um den abisolierten Verbinder in einer haltenden Beziehung beim Einsetzen aufzunehmen.
Während der Verbinder, wie er im vorangehend erwähnten Patent dargestellt wird, für die spezielle Anwendung verwendbar ist, wie sie gezeigt wird, führten andere ähnliche Verbinder, die bei verschiedenen Anwendungen eingesetzt wurden, zur Lichtbogenbildung zwischen den elektrischen Anschlußklemmen, insbesondere zwischen den Anschlußklemmen, die mit der Leiterplatte verbinden, infolge des Abstandes zwischen den elektrischen Anschlußklemmen. Wie es vorangehend erwähnt wird, werden derartige Anschlußklemmen für Stromverbindungen verwendet, beispielsweise mit einer Drosselleuchtstoffleuchtenverbindung und, wenn die Anschlußklemmen zu eng beieinander beabstandet sind, gestattet der Luftspalt zwischen ihnen eine Lichtbogenbildung zwischen den Anschlußklemmen, was wiederum zu einem vorzeitigen Versagen der Drossel führen kann.
Das EP-A-0452061 offenbart einen elektrischen Verbinder für ein Montieren auf einer Leiterplatte mit zwei Reihen von versetzten Einsetzlöchern. Der Verbinder umfaßt ein Gehäuse mit einem länglichen Hohlraum, in dem Kontakte in einer nebeneinanderliegenden Beziehung montiert werden. Jeder Kontakt umfaßt eine Leiterbuchse, die im Hohlraum positioniert ist, und ein Paar seitlich beabstandete hintere Klemmenenden, die durch das Gehäuse aus dem Hohlraum vorstehen. Die hinteren Klemmenenden sind unabhängig trennbar, wodurch ein hinteres Klemmenende eines Kontaktes in ein Loch in beiden Reihen der versetzten Einsetzlöcher in der Leiterplatte eingesetzt werden können.
Das DE-A-19641845 beschreibt einen elektrischen Verbinder für eine Leiterplatte, der aufweist: ein isolierendes Gehäuse; mindestens zwei Wandklemmbuchsen, die in Reihen und eine über der anderen angeordnet sind; und Kontaktstifte, die aus dem Gehäuse für eine Verbindung mit der Leiterplatte vorstehen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines elektrischen Verbinders für eine Verwendung bei Stromleitern, und der für eine spezielle Verwendung bei Leiterplattenanschlüssen vorhanden ist und die Mängel der Verbinder in einer Ausführung nach dem bisherigen Stand der Technik verbessert oder eliminiert.
Die Erfindung besteht in einem Stromverbinder für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Drähten mit einer Leiterplatte, wobei der Verbinder ein isolierendes Gehäuse aufweist, das eine Drahtaufnahmefläche und eine Plattenmontagefläche entgegengesetzt der Drahtaufnahmefläche umfaßt, wobei die Drahtaufnahmefläche eine Vielzahl von Drahtöffnungen für das Aufnehmen von abisolierten elektrischen Drähten und eine Vielzahl von elektrischen Kontakten aufweist, von denen ein jeder einen Drahtkontaktabschnitt und einen Leiterplattenkontaktabschnitt umfaßt, wobei sich die Leiterplattenkontaktabschnitte von der Plattenmontagefläche in einer versetzten Anordnung erstrecken, in der die Leiterplattenkontaktabschnitte abwechselnd auf entgegengesetzten Seiten einer Längsmittellinie angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtöffnungen in einer versetzten Anordnung positioniert sind, wobei die Öffnungen abwechselnd auf entgegengesetzten Seiten der Längsmittellinie so angeordnet sind, daß jede Drahtöffnung auf einer Seite der Längsmittellinie entgegengesetzt dem Leiterplattenkontaktabschnitt entsprechend jener Drahtöffnung positioniert ist.
Bei einer bevorzugten Version des Stromverbinders weist das Gehäuse eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden Kontaktaufnahmehohlräumen auf, wobei die Hohlräume durch die Plattenmontagefläche des Gehäuses offen sind. Das Gehäuse weist Längsseitenwände und Stirnseitenwände auf, und die Kontaktaufnahmehohlräume erstrecken sich zwischen den Längsseitenwänden.
Die Vielzahl der elektrischen Kontakte weisen erste und zweite Kontaktabschnitt auf, wobei der Drahtkontaktabschnitt des ersten Kontaktes einen ersten Basisabschnitt und zwei aufrechtstehende Arme aufweist, wobei der Basisabschnitt winkelig nach oben verläuft und in Richtung der zweiten Längswand vorsteht. Der Drahtkontaktabschnitt des zweiten Kontaktes weist einen zweiten Basisabschnitt und zwei aufrechtstehende Arme auf, wobei der zweite Basisabschnitt winkelig nach oben verläuft und in Richtung der ersten Längswand vorsteht. Vorzugsweise weisen der Drahtkontaktabschnitt des ersten und zweiten Kontaktes Messerkontaktabschnitte auf, die sich nach oben von einem der zwei aufrechtstehenden Arme erstrecken, wobei die Messerkontaktabschnitte unterhalb des anderen der zwei aufrechtstehenden Arme entgegengesetzt gebogen sind. Ebenfalls vorzugsweise sind die Drahtöffnungen im Gehäuse mit einem Schnittpunkt der Messerkontaktabschnitte und des anderen der zwei aufrechtstehenden Arme ausgerichtet.
Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung weist das Gehäuse eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden Hohlräumen auf, in denen die Vielzahl der elektrischen Kontakte positioniert wird, und die Kontakte weisen ihre Drahtkontaktabschnitte angrenzend an die Drahtöffnungen positioniert auf. Die Leiterplattenabschnitte werden in einer versetzten Anordnung auf entgegengesetzten Seiten der Längsmittellinie angeordnet, und die elektrischen Kontakte sind so profiliert, daß die Drahtkontaktabschnitte innerhalb der Hohlräume, die in unmittelbarer Nähe eines Leiterplattenkontaktabschnittes in einem benachbarten Hohlraum sind, innerhalb des Hohlraumes angehoben werden, um den Abstand zwischen den benachbarten Leiterplattenkontaktabschnitten zu vergrößern.
Die Erfindung wird jetzt als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht des elektrischen Stromverbinders des Gegenstandes der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht von der unteren Seite des elektrischen Verbinders aus 1;
3 eine untere Draufsicht des elektrischen Verbinders aus 2;
4 eine obere Draufsicht des elektrischen Verbinders aus 1 oder 2;
5 eine perspektivische Ansicht eines der Stromkontakte, wenn er aus dem Verbinder aus 1 oder 2 entfernt ist;
6 eine Schnittdarstellung durch die versetzten Linien 6-6 in 4; und
7 eine alternative Ausführung für eine Verwendung in der Nähe benachbarter Metallgehäuse.
Zuerst mit Bezugnahme auf 1 und 2 wird ein elektrischer Verbinder im allgemeinen mit 2 gezeigt, der ein isolierendes Gehäuse 4, das aus einem Material besteht, wie beispielsweise einem Kunststoffmaterial, und eine Vielzahl von elektrischen Kontakten umfaßt, die im allgemeinen mit 6 gezeigt werden. Wie es hierin beschrieben wird, ist der in 1 und 2 gezeigte elektrische Verbinder für sowohl das Aufnehmen einer Vielzahl von abisolierten elektrischen Stromleitern als auch für das Anordnen und Verbinden auf einer Leiterplatte profiliert.
Noch mit Bezugnahme auf 1 und 2 wird das isolierende Gehäuse 4 detaillierter beschrieben. Wie in 1 gezeigt wird, weist das isolierende Gehäuse 4 im allgemeinen eine obere Drahtaufnahmefläche 10, Längsseitenwände 12 und 14 und Stirnseitenwände 16 und 18 auf. Die obere Drahtverbindungsfläche 10 umfaßt eine Vielzahl von Drahtaufnahmeöffnungen 20, die einen ersten Bohrungsabschnitt 22, eine Anschlagfläche 24 (4) und einen zweiten Bohrungsabschnitt 26 umfassen, der einen kleineren Durchmesser als den des Bohrungsabschnittes 22 aufweist. Es sollte bemerkt werden, daß die Drahtaufnahmeöffnungen 20 etwas versetzt sind, so daß sie sich auf entgegengesetzten Seiten der Längsmittellinie (LC) abwechseln, wie am besten in 4 gezeigt wird. Wie in 1 und 6 ebenfalls gezeigt wird, wird ein Werkzeugeinsetzschlitz 30 gezeigt, der hierin weiter detailliert beschrieben wird. Jetzt mit Bezugnahme auf 2 umfaßt das Gehäuse 4 außerdem eine untere Fläche 32 mit Eckenabstandshaltern bei 34 und einer Vielzahl von Abstandshalterrippen bei 36.
Jetzt mit Bezugnahme auf 2 und 3 weist das Gehäuse 4 außerdem eine Vielzahl von Kontaktaufnahmehohlräumen 40 auf, die sich nach oben von der unteren Fläche 32 erstrecken, um die elektrischen Kontakte 6 aufzunehmen. Ein jeder der Hohlräume 40 weist Innenseitenwände bei 42 und Stirnseitenwände bei 44 auf. Eine jede der Seitenwände 42 umfaßt außerdem Endschlitze bei 46, wie am besten in 2, 3 und 6 gesehen wird. Jetzt mit Bezugnahme auf 5 wird der elektrische Kontakt 6 gezeigt, der ein gestanzter und geformter Metallkontakt ist, der einen Basisabschnitt 50 mit einem Armabschnitt 52, der sich von einer Seite davon erstreckt, und einem Armabschnitt 54 umfaßt, der sich von der entgegengesetzten Seite davon erstreckt. Ein Leiterplattenkontakt 56 wird aus dem Basisabschnitt 50 gestanzt, was zu einem Aussparungsabschnitt bei 58 führt. Die Armabschnitte 52 und 54 weisen Widerhaken 60 längs der Seitenränder für das Sperren der Kontakte auf, wie es hierin beschrieben wird. Der Armabschnitt 54 erstreckt sich nach oben in eine Position, wo er entgegengesetzt gebogen wird, um einen Zungen- oder Messerabschnitt 62 zu bilden. Es sollte erkannt werden, daß ein Ende 64 der entgegengesetzt gebogenen Zunge 62 zusammen mit einer Endseitenfläche 66 des Armes 52 Kontaktflächen für den einzuschließenden Draht bilden, wie es hierin weiter beschrieben wird.
Jetzt mit Bezugnahme auf 6 wird die Anordnung des Verbinders beschrieben, wo jeder Kontakthohlraum 40 mit einer der Anschlußklemmen 6 bestückt wird, so daß die Arme 52, 54 in die Schlitze 46 eingesetzt werden. Es sollte ebenfalls erkannt werden, daß die Schlitze eine Breite zeigen, wo die Widerhaken längs von deren Seitenrändern so eingreifen werden, daß sie darin befestigt werden. Es sollte ebenfalls erkannt werden, daß die Kontakte in einer abwechselnden Weise eingeführt werden, so daß jeder weitere Kontakt den Leiterplattenkontakt 56 entlang einer anderen Längsseitenwand aufweist. Wie in 6 gezeigt wird, und während der Kontakt 6 eingeführt wird, werden die Drahtaufnahmeöffnungen 20 direkt über dem Ende 64 des Kontaktes 6 positioniert, und der Schlitz 30 gewährt einen Zugang in den Hohlraum 40 und zur Oberseite des Messerabschnittes 62.
Noch mit Bezugnahme auf 6, um den elektrischen Verbinder so zu verwenden, wie es vorangehend beschrieben wird, würde ein elektrischer Stromleiter an seinem Ende abisoliert, um den inneren Kupferdrahtleiter freizulegen, und der abisolierte Abschnitt würde durch die Drahtaufnahmeöffnung 20 eingesetzt. Der abisolierte Leiter des Drahtes würde durch den zylindrischen Bohrungsabschnitt 26 eingesetzt, jedoch würde das Ende der Isolierung an den Abschnitt 24 anstoßen, wobei die Isolierung innerhalb des zylindrischen Bohrungsabschnittes 22 verbleibt. Das Einsetzen des abisolierten Endes des Leiters zwingt die Zunge 62 nach unten (im Gegenuhrzeigersinn, wie es in 6 betrachtet wird), so daß der Leiter jetzt zwischen dem Ende 64 und der Kontaktfläche 66 liegt. Das bildet eine Drahteinschließklemme, wobei ein Ziehen am Draht einen weiteren Sperreingriff zwischen dem Draht und der Anschlußklemme bewirkt. Vielmehr um den Draht aus dem Verbinder zu entfernen, wird ein Werkzeug, wie beispielsweise ein Messer, in den Schlitz 60 eingesetzt, um die Zunge 62 nach unten zu lenken, um den Draht freizugeben.
Vorteilhafterweise liefert dann der Verbinder, wie er vorangehend beschrieben wird, eine Konstruktion eines elektrischen Verbinders, der sowohl auf Leiterplatten montiert als auch bei Stromdrähten benutzt werden kann. Diese Verwendung wird verbessert, indem eine abwechselnde Anordnung von Leiterplattenkontakten auf entgegengesetzten Seiten der Längsmittellinie bereitgestellt wird. Das bringt einen gewissen Abstand zwischen benachbarten Leiterplattenkontakten. Beispielsweise mit Bezugnahme auf 3 ist der Abstand zwischen benachbarten Leiterplattenkontakten in benachbarten Hohlräumen ein Abstand A, der ein diagonaler Abstand ist. Wohingegen der Abstand zwischen benachbarten Leiterplattenkontakten auf der gleichen Seite der Längsmittellinie ein Abstand B ist. Beide Abstände A und B sind im wesentlichen größer als der Abstand zwischen benachbarten Kontakten, wenn sie auf der gleichen Seite der Längsmittellinie waren. Außerdem und mit Bezugnahme auf 6 infolge der Tatsache, daß der Basisabschnitt 50 der Anschlußklemme 6 angehoben wird, während er sich vom Leiterplattenkontakt 56 weg bewegt, positioniert das den Abschnitt des elektrischen Kontaktes 6 mit einem größeren Abstand vom nächsten benachbarten Leiterplattenkontakt 56A (siehe 2 und 6).
Jetzt mit Bezugnahme auf 7 wird eine alternative Ausführung der Erfindung als Verbinder 102 mit einem Gehäuse 104 gezeigt. Das Gehäuse 104 umfaßt eine Sperrwand 106, die aus dem Gehäuse aufrechtsteht, was eine Lichtbogenbildung verhindert, und zwar in dem Fall, daß der Verbinder benachbart einem Metallgehäuse, wie beispielsweise einer Drossel, angeordnet werden muß.

Claims

Stromverbinder (2, 102) für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Drähten mit einer Leiterplatte, wobei der Verbinder ein isolierendes Gehäuse (4, 104) aufweist, das eine Drahtaufnahmefläche (10) und eine Plattenmontagefläche (32) entgegengesetzt der Drahtaufnahmefläche umfaßt, wobei die Drahtaufnahmefläche eine Vielzahl von Drahtöffnungen (20) für das Aufnehmen von abisolierten elektrischen Drähten und eine Vielzahl von elektrischen Kontakten (6) aufweist, von denen ein jeder einen Drahtkontaktabschnitt (64, 66) und einen Leiterplattenkontaktabschnitt (56) umfaßt, wobei sich die Leiterplattenkontaktabschnitte von der Plattenmontagefläche in einer versetzten Anordnung erstrecken, in der die Leiterplattenkontaktabschnitte abwechselnd auf entgegengesetzten Seiten einer Längsmittellinie angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtöffnungen (20) in einer versetzten Anordnung positioniert sind, wobei die Öffnungen abwechselnd auf entgegengesetzten Seiten der Längsmittellinie so angeordnet sind, daß jede Drahtöffnung auf einer Seite der Längsmittellinie entgegengesetzt dem Leiterplattenkontaktabschnitt entsprechend jener Drahtöffnung positioniert ist.
Stromverbinder nach Anspruch 1, bei dem das Gehäuse (4, 104) eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden Kontaktaufnahmehohlräumen (40) umfaßt, wobei die Hohlräume konfiguriert sind, um die elektrischen Kontakte (6) von der Plattenmontagefläche (32) aufzunehmen.
Stromverbinder nach Anspruch 2, bei dem sich die Kontaktaufnahmehohlräume (40) zwischen gegenüberliegenden Längsseitenwänden (12, 14) erstrecken.
Stromverbinder nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der Drahtkontaktabschnitt eines jeden der Vielzahl von elektrischen Kontakten (6) einen ersten und einen zweiten Arm (52, 54) und einen Basisabschnitt (50) aufweist, der den ersten und den zweiten Arm koppelt, wobei der Basisabschnitt (50) und der erste Arm (52) einen spitzen Winkel bilden, und wobei die Vielzahl der Kontakte (6) innerhalb des Gehäuses (4, 104) so untergebracht ist, daß der erste Arm (52) einer ersten Reihe der Vielzahl von Kontakten an eine Innenfläche einer ersten Längsseitenwand (12) des Gehäuses anstößt und der zweite Arm (54) der ersten Reihe an eine Innenfläche einer zweiten Längsseitenwand (14) des Gehäuses entgegengesetzt der ersten Längsseitenwand anstößt, und wobei der erste Arm (52) einer zweiten Reihe der Vielzahl von Kontakten an die Innenfläche der zweiten Längsseitenwand (14) anstößt und der zweite Arm (54) der zweiten Reihe an die Innenfläche der ersten Längsseitenwand (12) anstößt, und wobei jeder Kontakt (6) der ersten Reihe benachbart einem Kontakt der zweiten Reihe positioniert wird.
Stromverbinder nach Anspruch 4, bei dem der Drahtkontaktabschnitt (64) einen Messerkontaktabschnitt (62) umfaßt, der sich von einem (52) der zwei Arme (52, 54) nach oben erstreckt, wobei der Meserkontaktabschnitt unterhalb des anderen (54) der zwei Arme entgegengesetzt gebogen ist.
Stromverbinder nach Anspruch 5, bei dem die Drahtöffnungen (20) im Gehäuse (4, 104) mit einem Schnittpunkt der Messerkontaktabschnitte (62) und dem anderen (54) der zwei Arme ausgerichtet sind.
Stromverbinder nach Anspruch 1, bei dem das isolierende Gehäuse (4, 104) eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden Hohlräumen (40) aufweist und die Vielzahl der elektrischen Kontakte (6) in einem entsprechenden Hohlraum positioniert sind, wobei der Drahtkontaktabschnitt einen Basisabschnitt (50) und zwei aufrechtstehende Arme (52, 54) aufweist, und wobei der Basisabschnitt einen spitzen Winkel mit einem (52) der aufrechtstehenden Arme bildet, und bei dem benachbarte Kontakte (6) um 180 Grad relativ zueinander um eine Achse senkrecht zur Längsmittellinie des Gehäuses gedreht werden.
Stromverbinder nach Anspruch 7, bei dem sich die Drahtöffnungen (20) durch die Drahtaufnahmefläche (10) erstrecken.
Stromverbinder nach Anspruch 7, bei dem der Drahtkontaktabschnitt einen Messerkontaktabschnitt (62) umfaßt, der sich nach oben von einem (54) der zwei aufrechtstehenden Arme erstreckt und unterhalb des anderen (52) der zwei aufrechtstehenden Arme entgegengesetzt gebogen ist.
Stromverbinder nach Anspruch 7, bei dem die Vielzahl der Kontakte (6) innerhalb des Gehäuses (4, 104) so untergebracht ist, daß der eine Arm (52) einer ersten Reihe der Vielzahl von Kontakten an eine Innenfläche einer ersten Längsseitenwand (12) des Gehäuses anstößt und der andere Arm (54) der ersten Reihe an eine Innenfläche einer zweiten Längsseitenwand (14) des Gehäuses entgegengesetzt der ersten Längsseitenwand anstößt, und wobei der eine Arm (52) einer zweiten Reihe der Vielzahl von Kontakten an die Innenfläche der zweiten Längsseitenwand (14) anstößt und der andere Arm (54) der zweiten Reihe an die Innenfläche der ersten Längsseitenwand (12) anstößt, und wobei jeder Kontakt der ersten Reihe benachbart einem Kontakt der zweiten Reihe positioniert wird.