DE69834360T2

DE69834360T2 - Verbinder mit Schnellkupplungs- bzw. Entkupplungsmechanismus und Verfahren zum Entkopplen eines solchen Verbinders

Info

Publication number: DE69834360T2
Application number: DE69834360T
Authority: DE
Inventors: Peter Joseph Lake Forest Hyzin
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2018-02-21
Also published as: US5902145A; DE69834360D1; EP0865111A1; EP0865111B1; US5836781A

Description

Hintergrund der Erfindung
Oft wird es als wünschenswert erachtet, einen Verriegelungsmechanismus vorzusehen, der ein Steckverbinderpaar nach dem Zusammenstecken miteinander verriegelt. Überwurfmuttern, die um runde Steckverbinder liegen, werden allgemein verwendet, um zwei Steckverbinder miteinander zu verriegeln, aber es ist schwieriger, diese Vorgehensweise beim Zusammenhalten von zwei rechteckigen Steckverbindern anzuwenden, wobei die rechteckigen Steckverbinder eine größere Höhe als Breite haben. Auch kann es mühsam sein, eine Mutter ordnungsgemäß ins Gewinde einzuspuren und zu drehen. Gelegentlich sind an der Oberseite unter Unterseite von rechteckigen Steckverbindern Schrauben vorgesehen, aber das Drehen der beiden Schrauben ist mühsam, und wenn sie nicht zusammen gedreht werden, können die Steckverbinder fehlausgerichtet und die Kontakte beschädigt werden. Ferner gehen bei rechteckigen Steckverbindern eine große Anzahl von Drähten oder anderen Leitern von der Rückseite der Steckverbinder aus, wodurch der Zugang zu dem Bereich hinter einem Steckverbinder erschwert wird.
Eine Vorgehensweise zum Verriegeln der Steckverbinder nach dem Stand der Technik umfasste das Drehen von Schrauben an den Enden in Längsrichtung bzw. der Oberseite und der Unterseite des Gehäuses. Dies hat den Nachteil, dass beide Schrauben zusammen gedreht werden mussten, um ein Verspannen der Steckverbinder und eine Beschädigung der Kontakte zu vermeiden. Ferner waren das Verriegeln und das Entriegeln auf Grund der Notwendigkeit, zwei Schrauben zu drehen, mühsam. Eine weitere Vorgehensweise, die die Anmelderin verwendet hat, ist das Vorsehen eines Schaftes mit einem von dem hinteren Ende des ersten Gehäuses vorspringenden Handgriff, der vorwärts oder rückwärts bewegt werden konnte, um eine von dem vorderen Ende des ersten Gehäuses vorragende Einrichtung zum Verriegeln und Entriegeln der Steckverbinder zu steuern. Diese Einrichtung hat den Nachteil, dass ein störender Einfluss von den Leitern an der Rückseite des Steckverbinders auftreten konnte. Ferner waren mit der Einrichtung nicht vertraute Techniker manchmal nicht sicher, ob die Einrichtung gedreht oder geschoben werden muss oder welche Richtung das Verriegeln oder Entriegeln bewirkt.
Die US-A-5129836 beschreibt eine Steckbuchse zum Verriegeln eines Steckers, der ein Paar äußere Stifte hat, die jeweils ein gestanztes Loch aufweisen. Die Steckbuchse hat einen länglichen Schaft senkrecht zu der Verbindungsachse, der einen Bereich mit verminderter Breite hat, um eine Freigabebewegung von internen Kugeln zu erlauben, welche Kugeln die Stifte des Steckers durch Eingriff in die gestanzten Löcher in ihrer Position halten, wenn der Bereich verminderter Breite des Schaftes nicht auf die Kugeln ausgerichtet ist.
Ein Verriegelungsmechanismus insbesondere für rechteckige Steckverbinder, der eindeutig zu bedienen ist und der in einfacher Weise von einer anderen Stelle als der Rückseite des Steckverbinders an den von dem Steckverbinder ausgehenden Drähten bedienbar ist, wäre wertvoll.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Steckverbindersystem gemäß Anspruch 1 und einen Verfahren zum Trennen gemäß Anspruch 3 geschaffen. Das Steckverbindersystem hat eine Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln eines ersten und eines zweiten Steckverbinders miteinander, nachdem sie zusammengesteckt wurden, wobei die Verriegelungseinrichtung einfach zu bedienen ist und die Bedienung für den Techniker eindeutig ist. Ein erster Steckverbinder hat eine Vorderseite, die mit dem zweiten Steckverbinder zusammengesteckt wird, eine Rückseite, von der mehrere Leiter ausgehen, und seitlich einander gegenüberliegende Seiten. Ein Druckknopf ist an einer ersten Seite angeordnet und kann gedrückt werden, um eine Verriegelungseinrichtung zu bedienen, die den ersten Steckverbinder mit dem zweiten verriegelt. Während des Zusammensteckens der Steckverbinder drückt ein Techniker den Knopf, während der erste Steckverbinder gegen den zweiten gedrückt wird, um sie zusammenzustecken. Der Techniker gibt dann den Knopf frei und die Verriegelungseinrichtung verriegelt automatisch die Steckverbinder miteinander. Um die Steckverbinder zu trennen, legt der Techniker seine Hand um die Oberseite oder die Unterseite des ersten Steckverbinders, um den Knopf zu drücken, und zieht den ersten Steckverbinder von dem zweiten weg. Während dieses Trennvorgangs betätigt das Niederdrücken des Knopfes erneut die Verriegelungseinrichtung, um ihre Position freizugeben und das Trennen zu ermöglichen.
Die Verriegelungseinrichtung entspricht der Bauart, die einen Schaft enthält, der innerhalb eines Kanals in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung verschiebbar ist, sowie mehrere Verriegelungskugeln, die in Öffnungen einer Buchse liegen, die das vordere Ende des Schaftes umgibt und die durch den Schaft nach außen gedrückt werden können. Der Schaft hat einen Schlitz, der einen von dem Knopf ausgehenden Stößel aufnimmt. Wenn der Knopf mit dem Stößel daran gedrückt wird, bewegt sich der Stößel gegen eine schräge Fläche an einem Ende des Schlitzes und verursacht dadurch das Verschieben des Schaftes.
Die neuen Merkmale der Erfindung sind insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt. Die Erfindung ist am besten anhand der folgenden Beschreibung, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen, verständlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine auseinandergezogene isometrische Darstellung eines Steckverbindersystems gemäß vorliegender Erfindung, die dessen ersten und zweiten Steckverbinder zeigt, die verbunden werden können.
2 ist eine Teilschnittansicht entlang der Linie 2-2 in 1, die einen Abschnitt des zweiten Steckverbinders zeigt, wobei die Steckverbinder vollständig zusammengesteckt sind.
3 ist eine Ansicht entlang der Linie 3-3 in 2, zeigt jedoch nur den Schaft, die Buchse und die Verriegelungskugeln, wobei der Umriss des Knopfes in unterbrochenen Linien dargestellt ist.
4 ist eine Teilschnittansicht der Steckverbinder aus 1 in vollständig zusammengestecktem Zustand.
5 ist eine Vorderansicht des ersten Steckverbinders aus 1, jedoch ohne dass die Kontakte oder Leiter gezeigt sind.
6 ist eine Seitenansicht des Steckverbinders aus 5.
7 ist eine Vorderansicht, die die Verbindungsfläche des zweiten Steckverbinders aus 1 zeigt, jedoch ohne Kontakte oder Leiter.
8 ist eine Seitenansicht des Steckverbinders aus 7.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt ein Steckverbindersystem 10, das einen ersten und einen zweiten Steckverbinder 12, 14 aufweist, die zusammengesteckt werden können, indem sie entlang einer Verbindungsachse 16 aufeinander zu bewegt werden, beispielsweise indem der erste Steckverbinder 12 relativ zu dem zweiten Steckverbinder 14 in Vorwärtsrichtung F bewegt wird. Jeder Steckverbinder hat eine im Wesentlichen rechteckige Form, wenn man seine Verbindungsfläche betrachtet, und hat eine geringe seitliche Breite in seitlicher Richtung L und hat eine größere Länge in der Längsrichtung M. Der erste Steckverbinder hat zwei Kontaktgruppen 20, 22, die in Längsrichtung beabstandet sind und die jeweils in einem von zwei Einsätzen 24, 26 liegen. Jeder Einsatz liegt in einem ersten Steckverbindergehäuse 30, das aus Metall aufgebaut ist und das in Längsrichtung länglich ist. Jeder der Kontakte hat ein vorderes Ende 32, das an der Vorderseite des Steckverbinders freiliegt, und hat eine Vielzahl von Leitern 34, die von der Rückseite des Steckverbinders nach hinten verlaufen, wobei die speziell dargestellten Leiter 34 in Form von Leiterseelen vorliegen, die jeweils einzeln isoliert sind. Andere Leiter können in Kabeln angeordnet sein oder können Lichtwellenleiter sein. Der zweite Steckverbinder 14 ist ähnlich aufgebaut mit zwei Kontaktgruppen 40, 42, die Verbindungsenden 44 haben, die mit den Kontakten des ersten Steckverbinders verbunden werden können. Die Kontakte des zweiten Steckverbinders sind in Einsätzen 46, 48 gehalten, die an einem zwei ten Steckverbindergehäuse 50 montiert sind. Dieser spezielle zweite Steckverbinder 14 ist an einer Tafel 52 montiert dargestellt, die seine Position fixiert, sodass das Zusammenstecken und Trennen durch die Bewegung des ersten Steckverbinders erreicht wird.
Das System enthält eine Verriegelungseinrichtung 60, die die beiden Steckverbinder miteinander verriegelt, nachdem sie zusammengesteckt wurden. Diese Verriegelung verhindert, dass sich die Steckverbinder auf Grund von Vibrationen, rückwärtsgerichtetem Zug an den Leitern 34, etc. voneinander trennen.
Die Anmelderin vereinfacht die Bedienung der Verriegelungseinrichtung 60, indem ein Druckknopf 70 an einer der beiden einander gegenüberliegenden seitlichen Seiten 72, 74 des ersten Steckverbindergehäuses 30 vorgesehen wird, das in der Vorderansicht gesehen eine rechteckige Form hat. Ein Techniker kann einen Finger A auf den Druckknopf legen, um ihn zu drücken, und gleichzeitig einen weiteren Finger B an die entgegengesetzte Seite des ersten Gehäuses legen, um den ersten Steckverbinder zu ergreifen und ihn vorwärts zu bewegen, sodass er sich mit dem zweiten verbindet. Nachdem die Steckverbinder zusammengesteckt sind, entfernt der Techniker seine Hand, wodurch der Druckknopf freigegeben wird und die Steckverbinder miteinander verriegelt werden. Wenn der Techniker den ersten Steckverbinder 12 von dem zweiten trennen möchte, drückt er erneut den Knopf 70, indem er beispielsweise seine Finger A, B auf seitlich gegenüberliegende Seiten des ersten Steckverbindergehäuses legt. Mit dem Niederdrücken des Knopfes 70 sind die Steckverbinder entriegelt, sodass der Techniker dann, wenn er eine Kraft in Rückwärtsrichtung R anlegt, die Steckverbinder auseinanderzieht. Die Steckverbinder haben zwischen ihrer Oberseite und ihrer Unterseite 62, 64 eine Gesamthöhe, die etwa zehn Zentimeter (4 Zoll) beträgt, sodass ein Techniker ohne weiteres den Steckverbinder ergreifen kann, während er die Verriegelungseinrichtung betätigt, wie 1 zeigt. Bei größeren Steckverbindern kann der Techniker gegebenenfalls beide Hände verwenden, eine zum Niederdrücken des Knopfes 70 und die andere zum Ergreifen und Ziehen des ersten Steckverbindergehäuses.
2 und 3 zeigen Einzelheiten des Verriegelungsmechanismus einschließlich des Druckknopfes 70, der Teil einer Betätigungseinrichtung 80 ist. Die Verriegelungseinrichtung weist eine Buchse 82 auf, die in ihrer Position fixiert ist und Teil des ersten Gehäuses 30 ist, wobei ein vorderer Abschnitt bzw. ein vorderes Ende 84 der Buchse nach vorne über eine benachbarte Fläche 86 des Gehäuses vorspringt. Ein Schaft 90 liegt in einem in der Buchse gebildeten Kanal 92 und ist entlang der Achse 94 des Kanals in Vorwärtsrichtung F und Rückwärtsrichtung R verschiebbar. Das vorspringende vordere Ende 84 der Buchse hat radiale Öffnungen oder Löcher 96, die Verriegelungselemente in Form von Kugeln 100 aufnehmen. In der in 2 gezeigten verriegelten Position liegt eine äußere Druckfläche 102 des Schaftes unmittelbar radial innerhalb der Öffnungen 96 und der Kugeln 100 und hält die Kugeln in radial äußeren Positionen, in welchen Teile der Kugeln radial über die äußere Oberfläche des Buchsenteiles 84 nach außen vorspringen. In dieser Position liegen die Verriegelungskugeln direkt vor einem nach vorne weisenden Verriegelungsabsatz 104 an einem Gehäuseteil 106 des zweiten Steckverbindergehäuses. Dadurch wird das Trennen der Steckverbinder verhindert.
Wenn der Knopf 70 an der Betätigungseinrichtung 80 gedrückt wird oder seitlich L zu der gegenüberliegenden Seite des ersten Steckverbindergehäuses hin geschoben wird, bewegt sich ein Stößel 110 an der Betätigungseinrichtung gegen eine an dem Schaft gebildete Rampenfläche 112. Wenn der Knopf vollständig gedrückt wurde, sodass der Stößel die Position 110A einnimmt, nimmt die Rampe die Position 112A ein, wobei der Schaft nach vorne verschoben wurde. In ihrer nach vorne verschobenen Position wurde eine Vertiefung 114 in dem Schaft in die Position 114A bewegt, in der sie innerhalb der Verriegelungskugeln 100 liegt. Die Verriegelungskugeln können sich dann entlang den Öffnungen 96 radial nach innen bewegen, sodass die Kugeln nicht über die Außenseite des vorderen Buchsenendes 84 vorspringen bzw. nur geringfügig überstehen. In dieser Freigabeposition der Verriegelungseinrichtung kann der vordere Buchsenabschnitt 84 aus einem aufnehmenden Hohlraum 120 an der Verbindungsfläche des zweiten Steckverbinders herausgezogen werden und der erste Steckverbinder kann von dem zweiten getrennt oder gelöst werden.
Wie auch 3 zeigt, wird die Rampenfläche 112 von dem vorderen Ende eines Schlitzes 122 in dem Schaft 90 gebildet. Der Stößel 110 hat etwa die gleiche Breite wie der Schlitz 122 und hat eine untere Betätigungsspitze 124. Die Rampenfläche 112 weist teilweise nach hinten und teilweise zu dem Knopf 70 hin, wobei die Rampenfläche in einem Winkel C von etwa 55° aus der axialen Richtung der Achse 94 verläuft. Der Winkel C sollte zwischen etwa 10° und 80° liegen, wobei mehr als 10° erforderlich sind, damit die Reibung nicht die Bewegung des Schaftes verhindert, und weniger als 80° erforderlich sind, damit eine nennenswerte Schaftbewegung bewirkt wird. Der Schlitz 122 ist relativ einfach herzustellen, wie auch der Stößel 110 einfach zu bilden ist, beispielsweise durch Spritzguss. Eine Schraubenfeder 130 drückt den Schaft nach hinten, sodass das vordere Ende des Schaftes nicht wesentlich (wenn überhaupt) nach vorne über das vordere Ende der Buchse 84 übersteht und die Kugeln in ihren radial äußeren Positionen gehalten werden. Eine Knopffeder 132 hält den Knopf aus seiner niedergedrückten Position. Die Kombination aus Buchse 82, Schaft 90, Verriegelungskugeln 100 und Feder 130 kann ohne weiteres eingebaut werden, indem sie vorwärts in ein Loch 136 in dem übrigen Gehäuse bewegt wird, wobei ein Haltering 140 die Buchse in ihrer Position hält. Die Betätigungseinrichtung 80 wird ebenfalls eingebaut und durch einen Querstift 142 festgehalten, um den Schaft zu halten.
Die Erfindung sieht somit einen ersten Steckverbinder insbesondere der rechteckigen Bauart vor, der eine Verriegelungseinrichtung enthält, die es ermöglicht, dass der erste Steckverbinder nach dem Zusammenstecken mit einem zweiten Steckverbinder verriegelt wird und zum Trennen entriegelt wird, wobei die Verriegelungseinrichtung einfach bedient werden kann, auch wenn zahlreiche Leiter von dem ersten Steckverbinder nach hinten verlaufen. Die Verriegelungseinrichtung enthält eine Betätigungseinrichtung, die einen an einer Seite des ersten Steckverbindergehäuses liegenden Knopf aufweist, wobei der Knopf niedergedrückt werden kann, um die Steckverbinder zu entriegeln. Die Betäti gungseinrichtung enthält einen Stößel, der einen Schaft bewegt, um Verriegelungskugeln in eine Vertiefung in dem Schaft fallen zu lassen, sodass die Verriegelungskugeln den ersten Steckverbinder nicht länger mit dem zweiten verriegeln. Der Schaft hat einen Schlitz, der den Stößel der Betätigungseinrichtung aufnimmt, wobei ein Ende des Schlitzes eine schräge Rampenfläche bildet, auf die der Stößel auftrifft. Obgleich die vorstehende Beschreibung elektrische Steckverbinder mit Kontakten beschreibt, die Signale durch elektrische Leitung übermitteln, können elektrische Steckverbinderkontakte verwendet werden, die Signale durch elektromagnetische Energie, wie z. B. durch Lichtwellen, übermitteln, wobei die Leiter in Form von Lichtwellenleitern sind.
Obgleich hierin bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und erläutert wurden, versteht es sich, dass Modifikationen und Variationen für den Durchschnittsfachmann offensichtlich sind und demzufolge die Patentansprüche so auszulegen sind, dass sie derartige Modifikationen und Äquivalente einschließen.

Claims

Elektrisches Steckverbindersystem (10), das einen ersten und einen zweiten Steckverbinder (12, 14) umfasst, die jeweils ein Gehäuse (30, 50) haben und die jeweils eine Vielzahl von Kontakten (20, 22, 40, 42) haben, die in dem entsprechenden Gehäuse liegen und ein zusammenpassendes Ende (32, 44) haben, wobei eine Vielzahl von Leitern (34) mit den Kontakten des ersten Steckverbinders verbunden ist und von diesen nach hinten verläuft und wobei die Gehäuse und die Kontakte der Steckverbinder zusammensteckbar sind, indem sie entlang einer Verbindungsachse (16) zueinander bewegt werden, die in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung verläuft, welches Steckverbindersystem eine Verriegelungseinrichtung (60) enthält, die die Steckverbinder miteinander verriegeln kann, wenn sie zusammengesteckt sind, und die von Hand betätigt werden kann, um die Steckverbinder zu entriegeln, sodass sie getrennt werden können, wobei die Verriegelungseinrichtung eine von Hand betätigbare Betätigungseinrichtung (70) hat, die betätigt werden kann, um die Verriegelungseinrichtung von einer Verriegelungsposition in eine Entriegelungsposition umzuschalten, wobei: das erste Gehäuse (30) eine allgemein rechteckige Form hat und seitlich beabstandete Seiten (66, 74) hat, die in seitlicher Richtung, die zu der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung senkrecht ist, beabstandet sind, und die Betätigungseinrichtung einen Knopf (70) aufweist, der auf einer ersten der seitlichen Seiten liegt und der von Hand in einer seitlichen Richtung (L) zu der anderen Seite hin gedrückt werden kann, um die Verriegelungseinrichtung aus der Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition umzuschalten, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuse (30) Wände enthält, die einen Kanal (92) mit einer parallel zu der Verbindungsachse verlaufenden Kanalachse (94) bilden, wobei die ersten Gehäusewände einen buchsenförmigen Vorderteil (84) mit einer radialen Öffnung (96) haben, die radial zu der Kanal achse verläuft, und ein Verriegelungselement (100) aufweisen, das in der radialen Öffnung liegt, welche Verriegelungseinrichtung ferner einen Schaft (90) aufweist, der entlang dem Kanal verschiebbar ist und der eine äußere Schiebefläche (102) hat, um das Verriegelungselement radial entlang der Öffnung nach außen zu drücken, und eine Schaftvertiefung (114), um das Verriegelungselement in Radialbewegung nach innen aufzunehmen, wobei die Schiebefläche und die Vertiefung entlang der Kanalachse beabstandet sind; der Knopf (70) mit dem Schaft (90) verbunden ist, sodass er durch Niederdrücken des Knopfes in seitlicher Richtung (L) den Schaft entlang der Achse (94) verschiebt, und die Verbindung Schlitzwände in dem Schaft (90) einschließt, die einen Schaftschlitz (122) bilden, welche Schlitzwände eine schräge Schlitzwand (112) enthalten, die schräg zu der radialen Richtung verläuft und die teilweise zu dem Knopf hinweist, welcher Knopf (70) mit einem Stößel (110) verbunden ist, der in einer zu der Kanalachse radialen Richtung in den Schaftschlitz und gegen die schräge Schlitzwand verschiebbar ist, sodass das Niederdrücken des Knopfes verursacht, dass der Schaft entlang der Kanalachse gleitet und es dem Verriegelungselement erlaubt, sich in die Schaftvertiefung zu bewegen, und das zweite Steckverbindergehäuse (50) Wände hat, die einen weitgehend nach hinten weisenden Verriegelungsansatz (104) bilden.
Steckverbinder nach Anspruch 1, enthaltend: eine Schraubenfeder, die den Schaft nach hinten beaufschlagt, wobei das erste Schlitzende an dem Vorderende des Schlitzes liegt und die Schaftvertiefung hinter der äußeren Schiebefläche des Schaftes liegt.
Verfahren zum Trennen eines Steckverbindersystems nach Anspruch 1 oder 2, enthaltend: Drücken gegen einen Druckknopf (70) auf einer Seite des Gehäuses, um den Knopf (70) entlang einer seitlichen Richtung (L) niederzudrücken, die senkrecht zu der Verbindungsachse ist, und Umwandeln des Niederdrückens entlang der seitlichen Richtung in das Verschieben eines Schaftes (90) entlang einer zu der Verbindungsachse parallelen Achse, um eine Kugelaufnahmevertiefung in dem Schaft in eine Position zum Aufnehmen der Kugeln zu bewegen, um die Steckverbinder zu entriegeln, während das erste Gehäuse relativ zu dem zweiten Steckverbinder nach hinten (R) gezogen wird, um den ersten Steckverbinder von dem zweiten Steckverbinder zu trennen.
Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem: der Schritt des Drückens und Ziehens das Drücken von verschiedenen Fingern (A, B) einer Hand einer Person zu den entgegengesetzten Seiten des ersten Gehäuses hin und das Bewegen der Hand nach hinten einschließt, wobei einer der Finger gegen den Knopf drückt.