DE69304609T2 - Koplanar elektrischer Verbinder - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Verbinder und insbesondere eine vielseitig einsetzbare, einfache, kostengünstige, zuverlässige elektrische Schnittstelle, die elektrischen Kontakt in zwei Richtungen senkrecht zueinander ermöglicht.
• Derzeit sind viele Geräte in Gebrauch, bei denen ein funktioneller Modul in das Hauptmaschinengehäuse eingeführt und daraus herausgezogen wird. So ist es beispielsweise bei elektrostatographischen Druckvorrichtungen üblich, daß mehrere der Untersysteme in dem Bilderzeugungsgerät lösbar in dem Gerät angebracht sind. Dementsprechend können die einzelnen Module, wie beispielsweise ein Entwicklergehäuse oder ein Reinigungs gehäuse, so angebracht sein, daß sie lösbar in das Gerät eingeführt werden und zum Nachfüllen, zur Reparatur usw. herausgezogen werden können. Bei einem derartigen Einsatz muß das Entwicklergehäuse beispielsweise normalerweise sehr nahe am, oder sogar in Kontakt mit dem Photorezeptor angeordnet werden, um ausreichende Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes zu ermöglichen, das auf dem Photorezeptor ausgebildet ist. Um Beschädigung des empfindlichen Photorezeptors auf ein Minimum zu verringern, wird der Entwicklermodul auf einer bahn- bzw. schienenartigen Anordnung eingeführt, durch die er leicht von dem Photorezeptor beabstandet qehalten wird, bis er seine Endposition erreicht, in der er in Entwicklungskontakt mit dem Photorezeptor bewegt wird, indem er in einer Richtung senkrecht zur Einführungsrichtung in das Hauptgerät bewegt wird. Beim Einführen muß elektrischer Kontakt beispielsweise zwischen dem Entwicklergehäuse und dem Hauptgerät hergestellt werden, um dem Entwicklergehäuse Betriebsenergie zuzuführen und Signalpegelsteuerung zu ermöglichen.
• In jüngster Zeit ist vorgeschlagen worden, eine elektrische verbinderanordnung zu schaffen, die an einem Modul, wie beispielsweise einem Entwicklergehäuse, an einem Ende angebracht ist, und mit einer Quelle elektrischer Energie an dem Hauptgerät mittels eines Federklammerkontaktes in einem Kunststoffgehuse in Kontakt ist. Während das eine Ende des elektrischen Verbinders die Form einer Federklammer mit einer großen Kontaktfläche haben kann, ist das andere Ende des elektrischen Verbinders normalerweise mittels einer Schraube, einer Schweißstelle oder einer anderen Art physischer Verbindung mit einem Draht an dem Modul bzw. dem Entwicklergehäuse verbunden. Darüber hinaus treten die mit einem derartigen Verbinder verbundenen Drähte normalerweise aus den Seiten der Verbinderanordnung heraus, so daß die Anbringung der Verbinderanordnung an dem Modul eingeschränkt wird, und eine der Verbindungen muß, was noch wichtiger ist, wenn die Verbindungen an beiden Seiten des verbindergehäuses hergestellt werden, erheblich abgewandelt werden, damit die Federklammern in die gleiche Richtung gewandt sein können, um die seitliche Positionierung zu ermöglichen. Normalerweise erfordert diese Form zusätzliche Teile und Herstellungssschritte, um einen derartigen Verbinder herstellen zu können.
• EP-A-214,468 offenbart eine Kontaktvorrichtung 1 für eine Chipkarte 2 mit Kartenkontakten 5, die mit der Kontaktvorrichtung in Kontakt gebracht werden. Eine Kartenhalterung, die die Chipkarte aufnimmt, ist beweglich in dem Gehäuse 4 gelagert.
• Kartenkontakte 5 können mit Kontakten 6, die in Bezug auf das Gehäuse 4 feststehend sind, in Kontakt gebracht werden.
• EP-A-520,080 (ein Dokument, das unter Art. 54(3) EPC fällt) offenbart einen IC-Karten-Verbinder 10, der ein Sockelelement 12 mit einer Vielzahl von Kontakten 36 enthält, die auf einer Seite des Sockelelementes freiliegen und mit einer Anschlußanordnung der IC-Karte in Kontakt kommen. Eine Abdeckung 14 ist gelenkig an dem Sockelelement angebracht und bewegt sich auf das Sockelelement zu und von ihm weg. Wenn die Abdeckung auf das Sockelelement geklappt wird, wird Eingriff der Anschlußanordnung mit den Kontakten hergestellt.
• Gemäß einem Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung wird ein leicht zu montierender, kostengünstiger, federgespannter elektrischer Ruhe- und Arbeitsverbinder für ein Modul mit guter Raumausnutzung und geringer Anzahl von Einzelteilen geschaffen, der in ein Gerät eingeführt werden kann und seitliche Bewegung in die Normalstellung nach dem Einführen ermöglicht.
• Die vorliegende Erfindung schafft eine elektrische Verbinderanordnung mit einer Vorder- und einer Rückseite, die ein elektrisch isolierendes Verbindergehäuse mit einer Vorderseite und einer Rückseite und wenigstens einer öffnung darin umfaßt, die sich von der Vorderseite zu der Rückseite erstreckt, einen elektrisch leitenden, aus einem Stück bestehenden Federklammerverbinder, der sich von der Vorderseite des Gehäuses durch die öffnung hindurch zur Rückseite des Gehäuses erstreckt, wobei der Federklammerverbinder einen Verbindungsanschluß an einem Ende und einen elastisch biegbaren Federkontakt am anderen Ende aufweist, sowie eine isolierende Halteplatte, die den Federklammerverbinder in dem Gehäuse hält, wobei die Halteplatte an dem Verbindergehäuse an dessen Rückseite befestigt ist und wenigstens eine öffnung darin aufweist, wobei sich der verbindungsanschluß an einem Ende des Federklammerverbinders durch selbige hindurch erstreckt; dadurch gekennzeichnet, daß sie des weiteren eine Eingriffs- und Fixierstruktur enthält, die wenigstens einen Befestigungszapfen an die wenigstens eine Öffnung in dem Gehäuse angrenzend umfaßt, ein Befestigungsloch in dem Federklammerverbinder sowie wenigstens ein Halteloch in der Halteplatte, wobei die Federklammer über das Befestigungsloch auf dem Befestigungszapfen angebracht wird und die Halteplatte an der Oberseite der Federklammer auf dem Befestigungszapfen angebracht wird.
• Spezielle Ausführungen sind in Anspruch 2 bis 9 der beigefügten Ansprüche aufgeführt.
• Das verbindergehäuse und die Halteplatte sind vorzugsweise aus isolierendem Kunststoff geformt, und das Gehäuse weist isolierende Stege auf, die integral an seiner Vorderseite geformt sind und die benachbarte Verbinder trennen und elektrisch isolieren, so daß die Federkontakte in isolierenden Hohlräumen angeordnet sind.
• Die Verbinderanordnung enthält vorzugsweise wenigstens eine äußere Anbringungsstütze zur Anbringung der Verbinderanordnung an einem Gerät oder einem Teil desselben.
• Vorzugsweise sind alle Federklammerverbinder in der gleichen Richtung ausgerichtet.
• Die Verbindungsanschlüsse an den Federklammerverbindern sind vorzugsweise Einführverbinder mit einem erhabenen Rücken, die zusammenwirkend in Aufnahmeverbinder eingreifen.
• Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im folgenden auf die Zeichnungen Bezug genommen.
• Fig. 1 ist eine auseinandergezogene isornetrische Ansicht der elektrischen Verbinderanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2a und 2b sind eine Vorder- bzw. eine Rückansicht des zusammengebauten Verbinders.
• Fig. 3a und 3b sind isometrische Ansichten des elektrisch leitenden, aus einem Stück bestehenden Federverbinders.
• Fig. 4a und 4b sind eine Vorder- bzw. eine Rückansicht des Verbindergehäuses.
• Fig. 5a und 5b sind isometrische Ansichten der elektrischen Verbinderanordnung, die die Vorder- bzw. die Rückseite zeigen.
• Fig. 6 ist eine Darstellung eines Moduls, wie beispielsweise eines Entwicklergehäuses, das in die Seite eines Gerätes, wie beispielsweise eines elektrostatographischen Druckgerätes, eingeführt wird, und nach dem Einführen in einer seitlichen Richtung in die Funktionsbeziehung mit dem Photorezeptor bewegt wird.
• Die vorliegende Erfindung weist, wie aus den Zeichnungen und der folgenden Beschreibung hervorgeht, drei Hauptelemente auf, d.h., ein Verbindergehäuse, einen Federklammerverbinder sowie eine Halteplatte. Es versteht sich, daß die Verbinder, obwohl sie als eine Rasterstruktur einer Vielzahl einzelner Verbinder bildend dargestellt sind, in jeder gewünschten Struktur angebracht werden können, und daß nur ein einzelner Federklammerverbinder pro Hohlraum eingesetzt werden muß.
• Im folgenden wird auf die auseinandergezogene isometrische Ansicht in Fig. 1 sowie auf die Zusammenbauansichten in Fig. 2a und 2b Bezug genommen, wobei zu sehen ist, daß die elektrische Verbinderanordnung 10 insgesamt neun elektrische Kontakte 11 aufweist. Unter Bezugnahme auf Fig. 4a und 4b, die die Draufsicht und die Unteransicht des Verbindergehäuses darstellen, ist zu sehen, daß eine Vielzahl von Öffnungen 22, die sich von der Rückseite des Gehäuses durch das Gehäuse hindurch zur Vorderseite des Gehäuses erstrecken, vorhanden sind. Zu jeder dieser Öffnungen gehört ein Befestigungszapfen 24, der der Anbringung des elektrischen Federklammerverbinders 14 und der Halteplatte 16 dient, wie dies im folgenden erläutert wird. Das Verbindergehäuse besteht normalerweise aus einem geformten Kunststoff, wie beispielsweise ABS, und weist eine Rasterstruktur für die einzelnen Verbinder auf, die durch isolierende Stege 50 (siehe Fig. 5a) getrennt sind, so daß isolierende Hohlräume 52 an der Vorderseite der Verbinderanordnung für den Federkontakt des Federklammerverbinders vorhanden sind. Um seitliche Bewegung der elektrischen Verbinderanordnung zu erleichtern, wenn sie in dem Gerät angebracht wird, sind diese Federklammerverbinder 14 in den einzelnen isolierenden Hohlräumen 52 in der gleichen Richtung in dem Verbindergehäuse angeordnet, das einen schrägen bzw. geneigten Abschnitt am vorderen Ende aufweisen kann, das seitlich bewegt wird.
• In Fig. 3a und 3b ist der elektrisch leitende, aus einem Stück bestehende Federklammerverbinder 14 als im allgemeinen U-förmig aufgebaut dargestellt, wobei der Federkontakt ein Arm 33 des U's ist, und sich das Befestigungsloch im anderen Arm des U's befindet, sowie als an einem Ende einen nach oben geneigten Arm 36 aufweisend, der den anderen Verbindungsanschluß bildet. Der nach oben geneigte Arm 36 weist einen erhabenen Rücken 32 mit abgerundeten Enden auf, der den Einführabschnitt eines Schnellverbindungs/ -Trenn-Verbinders bildet. Der Begriff "Schnellverbindungs/-Trenn-Verbinder" bezeichnet eine aus zwei Teilen bestehende elektrische Verbindung, die einen Einführabschnitt und einen Aufnahmeabschnitt umfaßt, die schnell und leicht miteinander verbunden werden können, um eine elektrische Verbindung herzustellen, und genauso schnell und leicht getrennt werden können, um die elektrische Verbindung zu unterbrechen. Ein Beispiel für einen derartigen Verbinder stellt der "fast on"-Verbinder dar, der von AMP Inc. in Harrisburgh, Pensilvania vertrieben wird. Durch den Rücken vergrößert sich die Gesamtdicke des Verbindungsanschlusses, so daß er mit einem normalen Aufnahme-Schnell/-Trenn-Verbinder eingesetzt werden kann, und der geeignete Konakt mit dem Aufnahmeanschluß gewährleistet ist. Der aus einem Stück bestehende Federklammerverbinder 14 besteht aus einem leitenden, elastisch biegbaren Material, so daß elektrischer Kontakt mit einem Stiftkontakt an dem Hauptgerät beim Einführen und seitlicher Positionierbewegung gewährleistet ist. Normalerweise besteht er aus rostfreiem Stahl und weist eine Dicke von ungefähr 0,2 mm auf, so daß die gewünschte Federwirkung gewährleistet und die Herstellung eines Rückens möglich ist, um eine Dicke zu schaffen, die Zusammenwirkung mit einem normalen Aufnahme-Schnellverbindungs/-Trenn-Verbinder ermöglicht. Die Befestigungslöcher 34 dienen dazu, den aus einem Stück bestehenden Federklammerverbinder 14 an den Befestigungszapfen 24 in dem Verbindergehäuse 12 zu fixieren und anzubringen, so daß die Federkontakte in den isolierenden Hohlräumen 52 an der Vorderseite des Verbindergehäuses positioniert werden.
• Die Halteplatte 16 weist, wie zu sehen ist, eine Vielzahl von Öffnungen 42 auf, durch die hindurch der aus einem Stück bestehende Federklammerverbinder 14 eingeführt wird und den Verbindungsanschluß 26 an der Rückseite der Verbinderanordnung bildet, der mit dem Aufnahmeabschnitt des Schnellverbindungs/- Trennverbinders in Eingriff gebracht werden kann. Zu jeder der Öffnungen 42 gehören Haltelöcher 44, die mit den Befestigungszapfen 24 in dem Verbindergehäuse 12 in Eingriff kommen.
• Die Verbinderanordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit Robotern im Top-Down-Verfahren zusammengebaut werden, wobei sich die aus einem Stück bestehenden Federklammerverbinder 14 leicht in die Öffnungen 22 in dem Verbindergehäuse einführen lassen und gleichzeitig ihre Befestigungslöcher 34 über den Befestigungszapfen 24 in dem Verbindergehäuse 12 angebracht werden. Anschließend kann die Halteplatte 16 auf das Verbindergehäuse 12 aufgelegt werden, wobei die aus einem Stück bestehenden Federklammern 14 so angeordnet sind, daß sich die Federklammern durch die Öffnungen 42 in der Halteplatte 16 erstrecken und die Haltelöcher 44 in der Halteplatte mit den Befestigungszapfen 24 an dem Verbindergehäuse in Eingriff kommen. Die Halteplatte kann mit jedem beliebigen Mittel an dem Verbindergehäuse befestigt werden, so beispielsweise mit einem Klebstoff oder durch Einsenken (heat staking) oder Drehschweißen der Halteplatte an dem Verbindergehäuse.
• Fig. 2a und 2b stellen die Rück und die Vorderseite der zusammengebauten Verbinderanordnung dar. Des weiteren sind äußere Anbringungsstützen 54 dargestellt, die die Anbringung der Verbinderanordnung an einem Gehäuse bzw. Modul ermöglichen, das in das Hauptgerät eingeführt wird. In Funktion werden die Einführ-Verbindungsanschlüsse 26 an der Verbinderanordnung mit Aufnahmeanschlüssen an dem Modul verbunden, und anschließend die Verbinderanordnung mittels der Anbringungsstützen direkt an dem Ende eines Moduls angebracht. Unter Bezugnahme auf Fig. 6 ist zu sehen, daß die Verbinderanordnung 10 an dem Ende des Entwicklermoduls 56 angebracht ist, das anschließend in das Hauptgerät 58, wie beispielsweise ein elektrostatographisches Druckgerät, eingeführt werden kann, und, wenn es das Ende seines Einführweges erreicht hat, stellen sie elektrischen Kontakt mit elektrischen Stiftkontakten an dem Hauptkörper des Gerätes her und/oder der Modul kann durch Drehen oder auf andere Weise in seine Funktionsstellung bewegt werden, um den Kontakt mit den elektrischen Stiftkontakten an dem Gerät weiter zu vervollständigen.
• Die vorliegende Konstruktion ermöglicht das Einführen eines Untersystems in ein Hauptgerät durch Bewegung in einer Richtung sowie durch Bewegung in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung. Sie schafft darüber hinaus einen einfachen, relativ kostengünstigen elektrischen Verbinder mit einer äußerst geringen Anzahl von Einzelteilen, der mit Robotern im Top-Down-Verfahren zusammengebaut werden kann. Darüber hinaus ist er platzsparend und schafft eine Struktur elektrischer Kontakte mit einer Vielzahl von Anordnungen. Die einzigartige Konstruktion des Rückens an der Blattfläche des Anschlußkontaktes ermöglicht den Einsatz von Einführungs- und Aufnahmeabschnitten von Schnellverbindungs/-Trenn-Verbindern. Darüber hinaus ermöglicht die Konstruktion Zugang zu dem angeschlossenen Kabelsatz von der Rückseite des Verbinders, so daß der Platz besser ausgenutzt wird als beim Zugang zu dem Verbinder vorn Umfang aus. Des weiteren kann die Verbinderstruktur in jeder beliebigen Richtung erweitert werden.

Claims (9)

1. Elektrische Verbinderanordnung (10) mit einer Vorder- und einer Rückseite, die ein elektrisch isolierendes Verbindergehäuse (12) mit einer Vorderseite und einer Rückseite und wenigstens einer Öffnung (22) darin umfaßt, die sich von der Vorderseite zu der Rückseite erstreckt, einen elektrisch leitenden, aus einem Stück bestehenden Federklammerverbinder (14), der sich von der Vorderseite des Gehäuses (12) durch die Öffnung (22) hindurch zur Rückseite des Gehäuses erstreckt, wobei der Federklammerverbinder (14) einen Verbindungsanschluß (36) an einem Ende und einen elastisch biegbaren Federkontakt (33) am anderen Ende aufweist, sowie eine isolierende Halteplatte (10), die den Federklammerverbinder (14) in dem Gehäuse (12) hält, wobei die Halteplatte (16) an dem Verbindergehäuse (12) an dessen Rückseite befestigt ist und wenigstens eine Öffnung (42) darin aufweist, wobei sich der Verbindungsanschluß (36) an einem Ende des Federklammerverbinders (14) durch selbige hindurch erstreckt; dadurch gekennzeichnet, daß sie des weiteren eine Eingriffs- und Fixierstruktur enthält, die wenigstens einen Befestigungszapfen (24) an die wenigstens eine Öffnung (22) in dem Gehäuse (12) angrenzend umfaßt, ein Befestigungsloch (34) in dem Federklammerverbinder (14) sowie wenigstens ein Halteloch (44) in der Halteplatte (16), wobei die Federklammer (14) über das Befestigungsloch (34) auf dem Befestigungszapfen (24) angebracht wird und die Halteplatte (16) an der Oberseite der Federklammer (14) auf dem Befestigungszapfen (24) angebracht wird.

2. Verbinderanordnung nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsanschluß (36) an dem Federklammerverbinder (14) ein Einführ-Schnellverbindungs/-Trenn-Verbinder mit einem erhabenen Rücken (32) ist, der mit einem Aufnahme- Schnellverbindungs/ -Trenn-Verbinder zusammenwirkend in Eingriff kommt.

3. Verbinderanordnung nach Anspruch 2, wobei die Enden des Einführverbinders (36) angerundet sind.

44 Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Federklammerverbinder (14) im allgemeinen U-förmig ist, wobei der Federkontakt (33) ein Arm des U's ist und sich das Befestigungsloch (34) in dem anderen Arm des U's befindet und er an seinem Ende einen nach unten geneigten Arm mit einem Einführ-Schnellverbindungs/-Trenn- Verbinder (36) am Ende aufweist.

5. Verbinderanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Federklammerverbinder (14) aus rostfreiem Stahl besteht.

6. Verbinderanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Federklammerverbinder (14) ungefähr 0,2 mm dick ist.

7. Verbinderanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl von Öffnungen (22) in dem Gehäuse vorhanden sind, zu denen zusammenwirkend eine Vielzahl von aus einem Stück bestehenden Federklammerverbindem (14) und Öffnungen (42) in der Halteplatte (16) gehiren, die eine Vielzahl elektrischer Verbinder (36) an der Vorder- und der Rückseite bilden.

8. Verbinderanordnung nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl elektrischer Verbinder (36) an der Vorder- und der Rückseite elektrisch voneinander isoliert sind.

9. Verbinderanordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Vielzahl elektrischer Verbinder (36) in einer Rasterstruktur angeordnet sind.