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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von elektrischen Verbindern,
und insbesondere einen zweiteiligen Verbinderschalenaufbau, der
die Verwendung eines spezialisierten Halteclips erlaubt. Als Folge der
Fähigkeit
den Verbinderschalenaufbau zur Einfügung des Clips zu öffnen, kann
der Clip an dem Schalenaufbau in einer Weise angebracht werden,
die eine einfache und genaue Ausrichtung bereitstellt. Ferner erlaubt
die Clipkonstruktion eine Lastverteilung in einer Weise, die Spannungsermüdungen verringert.
Der zweiteilige Verbinderschalenaufbau kann aus einem Material hergestellt
werden, welches ein Polymer umfasst, wie beispielsweise ein verstärktes thermoausbildendes
Plastik oder ein verstärkter
thermoaushärtender
Plastik, sowie aus einem Metall, und zwar als Folge der Fähigkeit
die einzelnen Teile der Verbinderschale zu formen.
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2. KURZE BESCHREIBUNG DES
VERWANDTEN SACHSTANDES
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Elektrische
Verbinder sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Konstruktionen
verfügbar,
um ein breites Spektrum von Anforderungen zu bedienen. Eine häufig verwendete
Konstruktion umfasst einen Stecker und eine Aufnahme, wobei jede
davon ein Kontakt- oder Anschlussmodul einschließt, einschließlich eines dielektrischen
Gehäuses,
in dem Kontakte oder Anschlüsse
gesichert werden; und ein Schalenelement, das das Gehäuse für einen
physikalischen Schutz und auch für
die Zwecke einer Abschirmung und einer Masseverbindung umgibt. Herkömmliche
Verfahren zum Befestigen des Kontaktmoduls innerhalb der Schutzschale umfassen
die Verwendung von Klebematerialien, Verriegelungsringen, oder anderer
Haltehardware.
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Beispiele
von elektrischen Verbindern, die nützlich in den Anwendungen sind,
für die
der gegenwärtige Verbinder
nützlich
ist, werden nachstehend beschrieben, um einen Hintergrund für den gegenwärtigen verbesserten
Verbinder bereitzustellen.
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Das
U.S. Patent Nr. 3993394 von
James Cooper, erteilt am 23. November 1976, offenbart eine Verbinderhälfte mit
im Wesentlichen parallelen transversalen Wänden, die über senkrechte Seiten verbunden sind,
um einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt bereitzustellen,
um wenigstens einen flachen Verbinderwafer aufzunehmen, der darin
in einer vorwärts
gerichteten axialen Richtung hinein eingefügt wird. Eine transversale
Rippe ist auf einer oberen Stirnfläche eines Wafers, der auf eine
innere Stirnfläche
einer Verbindertransversalwand hin gerichtet ist, gebildet. Ein
Federclip, der freitragend auf der inneren Stirnfläche der Verbinderhälfte angeordnet
ist, ist vorgesehen. Wenn der Wafer in die Verbinderhälfte hinein
eingefügt
wird, fungiert die Rippe als ein Nocken gegenüber dem Federclip, wobei der
Federclip nach oben gedrückt
wird. Der Federclip kehrt zurück,
um an dem hinteren Teil der Rippe anzuliegen, wenn der Wafer in
die Position gedrückt wird,
um den Wafer in der Verbinderhälfte
zu halten. Ein Werkzeug ist vorgesehen, um den Federclip zu kämmen, um
eine Entfernung des Wafers zu ermöglichen.
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Das
U.S. Patent Nr. 4619490 von
Robert Hawkings, erteilt am 28. Oktober 1986, beschreibt eine Führungs-
und Halteeinrichtung für
abgeschlossene Verbinderwafer mit einem Gehäuse und wenigstens einem Paar
von gegenüberliegenden
Waferhalteelementen, wobei die Elemente lösbar an gegenüberliegenden
Wänden
des Gehäuses
befestigt sind, um die Führung
und Haltung von rechteckförmigen
Verbinderwafern dazwischen bereitzustellen. Die Waferhalteelemente
werden so beschrieben, dass sie leicht relokalisiert werden können, um
eine Umorganisation von Verbinderwafern und eines Verdrahtungsfelds
zu ermöglichen.
Insbesondere umfassen diese Halteelemente ein Element, welches lösbar mit
einer ersten gegenüberliegenden Wand
verbunden ist, und das andere Element, welches lösbar mit einer zweiten gegenüberliegenden
Wand verbunden ist, wobei jedes Element eine Vielzahl von Fübrungsabschnitten
und Halteabschnitten aufweist, die Leiterwafer führen, die in einer gestapelten
Beziehung innerhalb des Gehäuses
eingefügt
sind.
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Das
U.S. Patent Nr. 4764130 von
Thomas DiClemente, erteilt am 16. August 1998, offenbart einen elektrischen
Verbinder mit einem Halteelement, das einen transversalen Abschnitt
aufweist, der in einer Öffnung
in dem Verbindergehäuse
sitzt. Das vordere Ende des Halteelements ist auf sich selbst zurück gebogen und
passt in eine Öffnung
in dem Verbindergehäuse.
Ein Paar von Haltebeinen erstrecken sich von dem transversalen Abschnitt
nach außen,
um an einer inneren Oberfläche
des Verbindergehäuses
anzugreifen. Diese Haltebeine wirken in Kooperation mit dem umgeklappten
Element, um das Halteelement innerhalb des Verbindergehäuses an
der Position zu halten. Zusätzlich
erstreckt sich ein zweites Paar von Haltebeinen nach innen in den
Verbindergehäuse-Durchgang,
um das Anschlussgehäuse
innerhalb des Verbindergehäuses
an der Position zu halten. Die Metallschale (Verbindergehäuse), die
das Anschlussgehäuse
umgibt, ist eine einzelstückige
Konstruktion und wird in Kombination mit Halteelementen verwendet,
die genauso aus Metall gebildet sind, und die so beschrieben werden,
dass sie aus einem Material mit gewünschten Federcharakteristiken,
wie beispielsweise rostfreiem Stahl, ausgestanzt und gebildet, werden.
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Das
U.S. Patent Nr. 492788 von
David Gutter, erteilt am 22. Mai 1990, offenbart eine einstückige Schutzschale
eines elektrischen Verbinders, die Clipelemente einschließt, die
an der Innenseite der Schutzschale angebracht sind, wobei sich Federarme
der Clips nach vorne und nach innen erstrecken, um hinter transversalen
Rippen (Spanten) entlang der nach außen weisenden Oberflächen der
Anschlussmodule, die in die Schale eingesetzt werden, zu greifen.
Jeder Clip umfasst ein Paar von nach außen gerichteten Ansätzen entlang
lateraler Kanten des Körperabschnitts,
und die Ansätze
sind nach außen
durch zugehörige
longitudinale Stützen
in der Schalenwand eingefügt
und dann entlang der äußeren Oberfläche der
Schale, vorzugsweise in Aussparungen hinein, umgebogen, um fluchtend
zu der äußeren Schalenoberfläche zu sein.
Ein Paar von derartigen Clips entlang der oberen Innenoberfläche und
entlang der unteren Innenoberfläche
arbeiten zusammen, um ein Paar von Anschlussmodulen zu halten, die
in die Schale eingesetzt werden.
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Das
U.S. Patent Nr. 5125854 von
Bansler et al., erteilt am 30. Juni 1992, beschreibt einen elektrischen Verbinderaufbau,
der ein Abschirmungs- und Rahmenelement einschließt, wobei
wenigstens ein Teil davon leitend ist. Eine Vielzahl von modularen
Unteraufbauten ist in dem Aufbau angeordnet. Ein Verriegelungsmechanismus
ist vorgesehen, um jeden modularen Unteraufbau entfernbar an dem
Abschirmungs- und Rahmenelement zu befestigen. Der Verriegelungsmechanismus
umfasst einen Ansatz, der sich von dem Abschirmungs- und Rahmenelement
erstreckt, wobei der Ansatz einen Schlitz aufweist, der über einen
Vorsprung auf den modularen Unteraufbau passt.
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Das
U.S. Patent Nr. 5145411 von
Pantal et al., erteilt am 8. September 1992, beschreibt einen dielektrischen
Einsatz eines elektrischen Verbinders, der innerhalb einer Metallschale
von einer Vielzahl von verriegelnden Leisten gehalten wird, die
einstückig
mit dem Einsatzelement gebildet sind. Die Leisten sind um den Umfang
der äußeren Oberfläche des
Einsatzelements herum verteilt, und während einer Einfügung in
das Schalenelement werden diese Leisten bzw. Platten mit entsprechenden
Stoppoberflächen
in Eingriff gebracht, die entlang von inneren Oberflächen der
Metallschale definiert sind.
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Viele
der elektrischen Verbinder, die voranstehend beschrieben wurden,
werden in Flugzeuganwendungen verwendet, und insbesondere für Signalübertragungsanwendungen.
Wegen der Gefährlichkeit
eines zuverlässigen
Betriebsverhaltens müssen
die Verbinder strenge Anforderungen erfüllen. Das Äußere des Verbinders (die Schale
bzw. Hülle)
ist typischerweise leitend und stellt eine elektromagnetische Abschirmung
bereit. Der Verbinder insgesamt wird hinsichtlich der mechanischen
Haltbarkeit, der Beständigkeit
gegenüber chemischen
Stoffen und gegenüber
einem Salzspray getestet. Zum Beispiel werden Flugzeugverbinder
hinsichtlich der Vibrationsbeständigkeit
durch den Militärstandard
MIL-STD-1344 getestet, der fordert, dass keine Beschädigung oder
elektrische Trennung nach einem Vibrationstest vorhanden ist. Die
US-A-4764130 offenbart
eine Anordnung bzw. einen Aufbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Zusätzlich zu
den Anforderungen für
die äußere Schale
muss der Verbinder Mittel zum Sichern der Anschlussmodule innerhalb
der Schale bereitstellen. Die Mittel zum Sichern des Moduls sollten
sich nicht mit der Einfügung
des Moduls in die Schale stören,
sollten nicht die Sicherungseinrichtung gegenüber der äußeren Umgebung in einer Weise
freiliegen, die verursachen kann, dass die Sicherungseinrichtung
ausfällt,
und sollte eine vorsichtige Ausrichtung der Module innerhalb der
Hülle bereitstellen.
Dieses letztere Merkmal stellt einen richtigen elektrischen Eingriff
innerhalb des Verbinders sicher.
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Der
Verbinder muss nicht nur die technischen Anforderungen erfüllen, die
voranstehend spezifiziert wurden, sondern, wie immer, sind die Herstellungskosten
des Verbinders eine wichtige Erwägung.
In der Vergangenheit ist die äußere Schale
bzw. Hülle
des Verbinders typischerweise durch Verarbeitungsprozesse hergestellt
worden, und zwar wegen der Schwierigkeit eine einstückige äußere Schale
zu gießen,
bzw. zu formen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Anspruch
1 spezifiziert den Aufbau der Erfindung.
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Der
gegenwärtige
elektrische Verbinderaufbau umfasst eine äußere Schale, die wenigstens
ein elektrisches Kontaktmodul aufnehmen kann. Die äußere Schale
arbeitet im Zusammenhang mit einer verbesserten Kontaktmodul-Halteeinrichtung,
die das elektrische Kontaktmodul innerhalb der Schale sichert bzw.
befestigt. Die Kombination der äußeren Schale
mit der Modulhalteeinrichtung schützt die kritischen Elemente
der Halteeinrichtung vor äußeren Umgebungen,
stört nicht
die Einfügung
des Kontaktmoduls in die Schale, und erlaubt eine genaue Ausrichtung
des Moduls während
und nach einer Einfügung
des Kontaktmoduls in die Hülle
bzw. Schale.
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Insbesondere
umfasst ein vollständiger
elektrischer Verbinder sowohl einen Stecker als auch einen Aufnehmer,
und die folgende Beschreibung trifft auf jeden zu. Die äußere Schale
umfasst zwei Hälften,
die während
einer Anbringung einer Kontaktmodul-Halteeinrichtung an jeder Halbschale
offen sind. Die zwei Hälften
werden nach einer Anbringung der Kontaktmodul-Halteeinrichtung geschlossen.
Vorzugsweise werden die Schalenhälften,
wobei die Kontaktmodul-Halteeinrichtung an der Stelle ist, permanent
in der geschlossenen Konfiguration genietet. Ein Werkzeug wird bereitgestellt,
welches eine einfache Freigabe eines Kontaktmoduls erlaubt, wenn
erforderlich. Typischerweise ist die äußere Schale rechteckförmig in
der Form. Die zweiteilige äußere Schale
kann aus einem Metall, typischerweise Aluminium, welches mit Cadmium
oder Nickel plattiert ist, in Abhängigkeit von der endgültigen Anwendung
hergestellt werden. Wenn die Schale aus einem Metall hergestellt
wird, kann die Schale mit Verarbeitungen hergestellt werden, wird
aber vorzugsweise unter Verwendung von standardmäßigen Gießtechniken gegossen, um Kosten
einzusparen. In der Alternative kann die gegenwärtige zweiteilige, aufgesplittete
Schale aus einem Polymer-umfassenden Material hergestellt werden, welches
mit einem leitenden Material gefüllt
wird und/oder mit einem leitenden Material beschichtet wird, um eine
EMI Abschirmung und/oder RFI Abschirmung bereitzustellen und für eine schnelle
elektrostatische Entladung. Die Plastikschalenhälften werden vorzugsweise per
Spritzguss hergestellt. Die geschlossene zusammengebaute Schale
mit einer Modulhalteeinrichtung (Modulhalteeinrichtungen) am Platz
kann wenigstens den Abschnitt eines Kontaktmoduls umfassen, welches
die Kontakte enthält,
und ist in der Lage das Modul nach einer Einfügung in die zusammengebaute
Schale zu halten.
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Die
bevorzugte Halteeinrichtung, die das elektrische Kontaktmodul innerhalb
der Schale sichert, ist ein Clip. In der bevorzugten Ausfürungsform
wird ein Clip so angebracht, dass der Hauptkörper des Clips in Kontakt mit
einer inneren Oberfläche
von jeder Hälfte
der äußeren Schale
ist. Wenn ein Kontaktmodul (welches im Allgemeinen rechteckförmig ist)
in den Verbinderaufbau eingefügt
wird, wird das Kontaktmodul durch einen Clip auf jeder gegenüberliegenden
Seite (äußeren Oberfläche) des
Moduls an der Stelle gehalten. Anfänglich (vor einem Verschließen der
Halbschalen, um eine zusammengebaute Schale mit der Modulhalteeinrichtung zu
bilden) wird jeder Clip an der Halbschale über eine Schnappverbindung
angebracht. Nachdem die Schale verschlossen und genietet (oder in
irgendeiner anderen Art zusammenbefestigt) ist, wird der Clip durch
die Wände
der Schale eingefangen und an der geeigneten Position über einen
Kontakt mit den Oberflächen
der verschlossenen Schale gesichert.
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Die
Halteclip-Schnappverbindung umfasst vier (4) mechanische Kontaktpunkte,
die an der Stelle einschnappen und einen fünften Kontaktpunkt, der eine
Einsatzform ist, die sich durch eine Öffnung in der Halbschale erstreckt
und danach umgebogen oder umgefaltet wird, um flach innerhalb einer
Aussparung auf der Außenseite
der Halbschale zu liegen. Zwei der Schnappverbindungs-Kontaktpunkte
arbeiten im Zusammenhang mit dem Einsatz, um den Clip gegenüber einer
Halbschalen-Innenoberfläche
relativ zu dem führenden Ende
und dem hinteren Ende des Verbinders auszurichten und zu sichern.
Die übrigen
zwei Schnappverbindungs-Kontaktpunkte richten den Clip gegenüber der
Schalenhälften-inneren
Oberfläche
relativ zu den Seitenkanten des Verbinders aus und sichern diesen,
wobei diese die führenden
und hinteren Enden des rechteckförmigen
Verbinderkörpers
bilden. Die Seitenkanten-Schnappverbindungs-Kontaktpunkte sichern den Clip so, dass
er nicht unter einem Winkel von der Seitenkante zu der Seitenkante
der Schale schräg
zu liegen kommen kann. Diese Fünfpunkt-Positionierung
(Ausrichtung und Sicherung) des Halteclips innerhalb des Innenraums der
Halbschale stellt eine geeignete Ausrichtung des Clips vor der Verbindung
der zwei Halbschalen zusammen sicher. Nach der Verbindung der zwei
Halbschalen wird der Clip in der richtigen Ausrichtung eingefangen, wobei
eine richtige Ausrichtung des Kontaktmoduls auf eine Einfügung in
die Schale hinein sichergestellt wird. Diese richtige Ausrichtung
ist kritisch zur Sicherstellung eines richtigen elektrischen Eingriffs
zwischen Kontaktmodulen, wenn zwei elektrische Verbinderaufbauten
verbunden werden, um eine elektrische Verbindung zu erzeugen.
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Als
Folge der rechteckförmigen
Form des Verbinders der bevorzugten Ausführungsform und der genauen
Ausrichtung des Halteclips innerhalb der Verbinderschale wird eine
vollständig
parallele Ausrichtung von verbindenden elektrischen Kontaktmodulen
erhalten. Diese parallele Ausrichtung stellt einen richtigen elektrischen
Eingriff und eine einfache Abdichtung der elektrisch in Eingriff
stehenden Kontaktelemente vor der Umgebung bereit.
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Die
Verwendung von zwei Halbschalen, die jeweils einen daran angebrachten
Modulhalteclip aufweisen, bedingt ein bestimmtes Verfahren zum Herstellen
eines elektrischen Verbinderaufbaus, wobei das Verfahren die folgenden
Schritte umfasst:
- a) Einschnappen lassen eines
Halteclips in einen Kontakt mit einer inneren Oberfläche einer
Halbschale, während
gleichzeitig ein Vorsprung von der Clipoberfläche durch eine Öffnung in
der Halbschale eingefügt wird;
- b) mechanisches Befestigen des Vorsprungs an der äußeren Oberfläche der
Halbschale;
- c) Verbinden von zwei Halbschalen zusammen, um einen Aufbau
zu bilden, der eine äußere Schale
mit einer schützenden äußeren Oberfläche, mit
einer Kontaktmodul-Halteeinrichtung auf der inneren Oberfläche von
jeder Schale, umfasst, wobei der Aufbau in der Lage ist wenigstens
den Abschnitt eines eingefügten Kontaktmoduls
zu umfassen und in der Lage ist das Kontaktmodul nach dessen Einfügung in
den Aufbau zu halten (zurückzuhalten).
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Vorzugsweise
tritt das Einschnappen lassen des Kontaktmodul-Halteclips an der
Halbschale durch ein Einschnappen lassen eines ersten Paars von
Schnappbefestigungspunkten auf, die den Halteclip in der Richtung
der führenden
und hinteren Kanten des Verbinders sichern. Vorzugsweise sind die
Schnappbefestigungspunkte in der Form von vorgebogenen Ansätzen, die
sich von der oberen Oberfläche
des Clips erstrecken. Die obere Oberfläche des Clips wird angrenzend
zu der inneren Oberfläche
der Halbschale platziert, und die vorgebogenen Ansätze gleiten
in eine Position an der Halbschale durch Öffnungen in der Halbschale
und liegen an den ausgesparten Oberflächen auf der äußeren Oberfläche der
Halbschale an. Wenn die vorgebogenen Ansätze in eine Position gleiten,
wird eine Einsatzform, die vorzugsweise ein im Wesentlichen gerader
Ansatz ist, durch eine Öffnung
in der Schale eingefügt,
um sich dadurch bis zu dem äußeren Teil
der Halbschale hin zu erstrecken. Dies stellt eine Dreipunktausrichtung
und eine sichere Befestigung des Halteclips an der Halbschale in
der Richtung von der führenden
Kante zu der hinteren Kante des Verbinderaufbaus bereit. Ein zweites
Paar von Einschnappbefestigungspunkten, die den Halteclip gegen
die Halbschalen-Innenoberfläche
relativ zu den Seitenkanten des Verbinders ausrichten und sichern,
wird dann an der Halbschalen-Innenoberfläche eingeschnappt. Vorzugsweise
sind das zweite Paar von Schnappbefestigungspunkten in der Form
von gebogenen Armen, die über
eine Stufe entlang der Kante von jeder Halbschale einschnappen.
Nach der Einschnappbefestigung des zweiten Paars von Schnappbefestigungspunkten
wird die Einsatzform (der Ansatz) gegen die äußere Oberfläche der Halbschale an ihren
Platz gebogen, vorzugsweise in ein ausgespartes Gebiet auf der Oberfläche der
Halbschale gebogen. Das abschließende Ergebnis ist eine Fünfpunkt-Positionierung
des Halteclips, die den Clip innerhalb der Halbschale ausrichtet
und sichert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1A eine
Projektionsdraufsicht einer Halbschale einer bevorzugten Ausführungsform,
die die obere Hälfte
des Verbindergehäuses
einer bevorzugten Ausführungsform
bildet;
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1B eine
Projektionsunteransicht der in 1A gezeigten
Halbschale,
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2A eine
Projektionsinnenansicht eines Modulhalteclips einer bevorzugten
Ausführungsform,
der in Verbindung mit der Halbschale der 1A verwendet
wird, in der Weise, die in dem Aufbau der 3A und 3B gezeigt
ist; das Wort „innen" oder „innerhalb" soll bedeuten, dass
eine Hauptclipoberfläche,
wie in den 3A und 3B gezeigt,
auf den Innenraum des zusammengebauten Verbinders hin gerichtet
ist;
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2B eine
Seitenansicht eines Halteclips der bevorzugten Ausführungsform
der 2A, als ein Querschnitt des Clips an der Stelle
B-B. Diese Ansicht umfasst auch den Einsatzansatz, der an der Mitte
des Clips angeordnet ist, umfasst aber nicht den gebogenen Arm am
Ende des Clips, für
Illustrationszwecke;
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2C eine
Vorderansicht des Halteclips der 2A von
dem hinteren Ende (dem Ende, von dem sich die Drähte des Verbinders erstrecken)
des Verbinderaufbaus;
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2D eine
vergrößerte Ansicht
der äußeren Kante
des Halteclips der 2C, wobei diese äußere Kante
eine Schnappbefestigung gegen die äußere Kante einer Halbschale
bildet;
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3A eine
Projektionsansicht der unteren Hälfte
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verbinderaufbaus, mit der oberen Halbschale und einem zusammenwirkenden
oberen Modulhalteclip;
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3B eine
Projektionsansicht der unteren Hälfte
des Verbinderaufbaus einer bevorzugten Ausführungsform, mit der unteren
Halbschale und einem zusammenwirkenden unteren Modulhalteclip. Der
Halteclip ist so gezeigt, dass der Ansatz der führenden Kante in seine abschließende Form
gebogen ist, nur für
Illustrationszwecke. Tatsächlich
weist der Ansatz der führenden
Kante vor dem Einschnappen des Clips an der Halbschale die in den 2A und 2B gezeigt
Konfiguration auf;
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4 eine
Querschnittsansicht eines Steckers und eines Aufnehmers, die jeweils
die vorliegende Erfindung verwenden, die die aufgeteilte Schale
mit dem Halteclip einschließt;
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5A eine
schematische Darstellung einer dreidimensionalen Ansicht des zusammengebauten EME
(Elektromagnetische Effekte; Electro Magnetic Effects) Steckerschalen-Verbinders;
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5B eine schematische Querschnittsansicht
des Verbinders der 5A, und zwar markiert, um die Position
zu zeigen, an der die Last während
des Schalenmaterial-Festigkeitstests angelegt wird, und die Verbiegungsdimension,
die in Übereinstimmung
mit MIL.STD.1344 gemessen wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinderaufbau,
der eine äußere Schale
einschließt,
die in der Lage ist wenigstens ein elektrisches Kontaktmodul aufzunehmen.
Die äußere Schale
umfasst zwei Halbschalen, die zusammenwirken, und einen verbesserten
Modulhalteclip, um das elektrische Kontaktmodul innerhalb des Schalenaufbaus
zu sichern. Typischerweise werden zwei Modulhalteclips in einem
fertig gestellten Aufbau verwendet, wobei ein Clip an jeder Halbschale angebracht
ist. Dies erlaubt eine sicherere Halterung des Kontaktmoduls und
stellt eine genaue Ausrichtung des Moduls sowohl während als auch
nach der Einfügung
des Moduls in den Verbinderaufbau bereit.
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Insbesondere
werden die zwei Halbschalen nach einer Anbringung eines Modulhalteclips
an jeder Halbschale verschlossen. Vorzugsweise werden die Halbschalen,
wenn der Modulhalteclip an der Stelle ist, permanent genietet oder
mit einem Klebemittel verbunden oder Ultraschall verschweißt in die
geschlossene Konfiguration. Die äußeren Halbschalen
sind typischerweise in der Form rechteckförmig und können aus Aluminium, welches
mit Cadmium oder Nickel plattiert ist, hergestellt sein. Alternativ
können
die äußeren Halbschalen
aus einem Polymer-umfassenden Material hergestellt werden, welches
mit einem leitenden Material plattiert (überzogen) ist.
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Wenn
die Halbschalen aus Metall hergestellt sind, ist ein Gießen (unter
Verwendung von standardmäßigen Gusstechniken)
anstelle einer Bearbeitung das bevorzugte Herstellungsverfahren,
um Kosten zu reduzieren. Das Gussverfahren ist eine weitaus kostengünstigere
Vorgehensweise zur Herstellung als eine Bearbeitung und ist insbesondere
kosteneffektiv in dem vorliegenden Fall, wenn die Schale als zwei
getrennte Hälften
gegossen wird, was die Verwendung einer vereinfachten Gussform zum
Gießen
erlaubt.
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Wenn
die Halbschalen aus einem Polymer-umfassenden Material hergestellt
werden, ist ein Spritzguss ein bevorzugtes Herstellungsverfahren
im Hinblick auf die Kosten. Die Herstellungskosten für einen
Verbinder, der aus einem polymerischen Material aus dem der Spritzguss
geformt wird, liegen ungefähr
25% unter den Kosten eines gegossenen Metallverbinders und ungefähr 10% niedriger
als die Kosten eines bearbeiteten Metallverbinders.
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I. DEFINITIONEN
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Als
Vorspann zu der ausführlichen
Beschreibung sei darauf hingewiesen, dass der Singular „ein", „eine", und „das, die,
der" mehrere Teile
umfassen, außer
wenn der Kontext dies ansonsten klar vorgibt, sowie diese in dieser
Beschreibung und den beigefügten
Ansprüchen
verwendet werden. Zum Beispiel bezieht sich „ein Draht" oder „ein Drahtbündel" auf ein oder mehrere
Drähte
oder Drahtbündel
und ein „Kontaktmodul" bezieht sich auf
ein oder mehrere Kontaktmodule.
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Die
spezifische Terminologie von besonderer Wichtigkeit für die Beschreibung
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
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Der
Ausdruck „Verbinderschale" bezieht sich auf
die Wand eines Verbinderaufbaus, die wenigstens ein schützendes Äußeres bereitstellt
und die typischerweise, aber nicht notwendigerweise, eine elektromagnetische
Abschirmung bereitstellt sowie andere funktionale Dienste ausführt.
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Der
Ausdruck „Verbindermodul" oder „Kontaktmodul" bezieht sich auf
einen Aufbau, der elektrische Kontakte oder Anschlüsse einschließt. Typischerweise
umfasst der Aufbau ein dielektrisches Material, welches elektrisch
leitende Kontakte voneinander und von dem Verbindergehäuse trennt.
Der Kontaktmodulaufbau kann auch ein Abdichtungsmaterial umfassen,
welches dafür
ausgelegt ist, um das Eindringen von Feuchtigkeit oder chemischen
Stoffen in das Gebiet der elektrisch leitenden Kontakte zu verhindern.
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Der
Ausdruck „elektrischer
Verbinder" bezieht
sich auf eine Einrichtung (Stecker oder Aufnehmer), der in Kontakt
mit einer anderen Einrichtung (Aufnehmer oder Stecker) gebracht
wird, um einen Pfad zu bilden, durch den eine elektrische Leitung
auftreten kann.
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Der
Ausdruck „Einsatz" oder „Einsatzform", unter Bezugnahme
auf einen Abschnitt eines Halteclips, soll einen Vorsprung auf der
Oberfläche
des Halteclips bedeuten, der in eine Mulde oder eine Aussparung
oder durch eine Öffnung
in einem Verbindergehäuse
oder einer Schale eingefügt
bzw. eingesetzt werden kann, der aber nicht eine Schnappbefestigung
an dem Verbindergehäuse
bereitstellt.
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Der
Ausdruck führendes
Ende" bezieht sich
auf das Ende eines elektrischen Verbinders, welches eine transversale
Stirnfläche
oder Oberfläche
mit darin enthaltenen elektrischen Kontakten enthält und die
an einem anderen fahrenden Ende eines anderen elektrischen Verbinders
angebracht ist, um einen elektrisch leitenden Pfad zwischen den
zwei Verbindern zu bilden.
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Der
Ausdruck „Halteclip" bezieht sich auf
eine Halteeinrichtung, die verwendet wird, um ein Verbindermodul
an der Stelle zu halten, sobald es innerhalb eines Verbindergehäuses eingefügt ist.
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Der
Ausdruck „Seitenkante" bezieht sich auf
eine longitudinale Kante eines elektrischen Verbinders, wobei zwei
davon, in Kombination mit einem fahrenden Ende und einem hinteren
Ende, einen rechteckförmigen
Verbinder bilden.
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Der
Ausdruck „Schnappbefestigung" (oder auch Schnappverbindung)
unter Bezugnahme auf einen Abschnitt eines Halteclips, soll eine
Form auf der Halteclipoberfläche
bedeuten, die in eine Form auf einer Oberfläche eines Verbindergehäuses oder
einer Schale eingreift, um fest befestigt zu werden, wobei ein Anbringungspunkt
bereitgestellt wird.
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Der
Ausdruck „hinteres
Ende" bezieht sich
auf das Ende eines elektrischen Verbinders, welches gegenüberliegend
zu dem „fahrenden
Ende" ist; das hintere
Ende ist das Ende, von dem sich die Drähte (die an den elektrischen
Kontaktelementen des Verbinders enden) erstrecken.
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II. VERBINDERHÜLLENAUFBAU DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
Querschnittsansicht eines elektrischen Verbindersteckers und eines
Aufnehmers, die jeweils die aufgeteilte Schale und den Halteclip
der vorliegenden Erfindung verwenden, ist in 4 gezeigt.
Der grundlegende Unterschied zwischen dem gepaarten Stecker und
Aufnehmer, im Hinblick auf die aufgeteilte Schale, besteht darin,
dass die führende
Kante des Steckers dafür
ausgelegt ist, um in die führende
Kante des Aufnehmers zu passen. Die Halteclips sind im Wesentlichen
die gleichen. Eine vergrößerte Ansicht
eines elektrischen Verbindersteckers mit dem vollständigen aufgeteilten
Schalenaufbau ist in der Kombination der 3A und 3B gezeigt. 3A zeigt
die obere Hälfte
des Verbinderaufbaus und 3B zeigt
die unter Hälfte des
Verbinderaufbaus. Der Unterschied zwischen der oberen Hälfte und
der unteren Hälfte
des Verbinderaufbaus ist geringfügig,
wobei dieser grundlegend eine Modulorientierungs(Führungs- und Halterungs-)form
auf der inneren Oberfläche
des Verbinders ist, was die Beziehung zwischen der äußeren aufgeteilten
Schale und der Modulhalteeinrichtung nicht beeinflusst. Unter Berücksichtigung
davon wird diese Offenbarung mit einer ausführlichen Beschreibung der oberen
Hälfte
des Verbinderaufbaus, wie in den 1A und 1B dargestellt,
beginnen.
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1A ist
eine projizierte Draufsicht von oben auf die obere Oberfläche 102 der
oberen Halbschale 100 des Verbinderaufbaus. Die obere Halbschale 100 ist
allgemein rechteckförmig
in der Form, mit einem führenden
Ende 105, einem hinteren Ende 107 und Seitenkanten 101 und 103.
Die obere Oberfläche 102 umfasst eine
ausgesparte Form 109, mit einer Öffnung 104; eine ausgesparte
Form 110, mit einer Öffnung 108;
und eine ausgesparte Form 106 mit einer Öffnung 112 (nicht
gezeigt). Ein gebogener Ansatz 204 für eine Schnappbefestigung des
Halteclips 200, der in 2A gezeigt
ist, tritt durch die Öffnung 104 und
liegt an der ausgesparten Oberfläche 109 an.
Der gebogene Ansatz 208 für eine Schnappbefestigung des
Halteclips 200 geht durch die Öffnung 108 und liegt
an der ausgesparten Oberfläche 110 an.
Der Ansatzeinsatz 206 des Haltclips 200 geht durch
die Öffnung 112 (die
in 1A nicht gezeigt ist, aber mit 112 auf 1B gezeigt
ist) und wird danach gebogen, um an der ausgesparten Oberfläche 106 anzuliegen.
Diese drei Kontaktpunkte stellen sicher, dass der Halteclip 200 richtig
gegen die untere Oberfläche 122 der
oberen Halbschale 100 positioniert ist, was in der Bodenansicht
der oberen Halbschale 100 dargestellt ist, die in 1B dargestellt
ist. Die unter Oberfläche 122 der
oberen Halbschale 100 umfasst auch einen ausgesparten Kanal 111,
in dem ein transversales Element 220 des Halteclips 200 ruht.
Ferner arbeiten ausgesparte Oberflächen 124 und 128 in
angehobenen Stufen 132 und 134 jeweils zusammen
mit Schnappbefestigungsarmen 214 bzw. 218, um
einen Kontaktort entlang der Seitenkanten 103 bzw. 101 der
oberen Halbschale 100 bereitzustellen. Diese zwei Schnappbefestigungs-Kontaktorte
verhindern, dass der Halteclip 200 relativ zu den Seitenkanten 103 und 101 der
oberen Halbschale 100 verkantet werden. Die Kombination
der vier Schnappbefestigungskontakte mit dem einen Ansatzeinsatz
(der in eine Position nach Anbringung des Halteclips unter Verwendung
der Schnappbefestigungs-Kontaktpunkte
in eine Position gebogen wird) stellt sicher, dass der Halteclip 200 im
Bezug auf die obere Halbschale 100 richtig ausgerichtet
ist. Zusätzlich
wird eine Last, die an den Halteclip 200 angelegt wird, entlang
der gesamten Länge
des transversalen Elements 200 verteilt, da die Halteclip 200 Kante 230,
die gegenüberliegend
zu den Modulhaltearmen 210 und 212 ist, an der
ausgesparten Wand 137 der Bodenfläche der oberen Halbschale 100 ruht.
Die untere Oberfläche 122 der
oberen Halbschale umfasst auch Strukturen 117 und 119,
die zu einer Führung
eines Kontaktmoduls in einen zusammengebauten Hüllenaufbau und zum Positionieren
des Kontaktmoduls innerhalb des Aufbaus helfen, wie in 4 gezeigt,
die nachstehend noch mit näheren
Einzelheiten diskutiert wird.
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Unter
Bezugnahme auf den in 2A gezeigten Halteclip 200 erstrecken
sich Modulhaltearme 210 und 212 von dem transversalen
Element 200 und wirken dazu, um ein Kontaktmodul (nicht
gezeigt) nach der Einführung
in den Innenraum des Verbinderaufbaus, wie in 4 gezeigt,
an der Stelle zu halten.
-
Eine
schematische Darstellung einer Querschnittsansicht des Modulhalteclips
durch den Abschnitt B-B, der in 2A gezeigt
ist, wird in 2B bereitgestellt. Diese Ansicht
zeigt die verschiedenen Winkel und Radii, die in dem Halteclip 200 enthalten
sind. Die Radii R1, R2 und
R3 stellen Freiräume für die Einfügung eines Kontaktmoduls (nicht
gezeigt) in den Schalenaufbau (eine Explosionsansicht ist in den 3A und 3B gezeigt)
bereit. Der Winkel α muss
vorsichtig gewählt
werden, um eine richtige Halterung eines Kontaktmoduls innerhalb
des Schalenaufbaus zu erlauben, wie in 4 gezeigt.
Der Winkel β stellt
einen Freiraum für
die Einfügung
eines Halteclips 200 in die aufgeteilte Schalenoberhälfte 100 bereit
und tragt zu der Schnappbefestigung des Clips 200 in der
oberen Halbschale 100 bei. Der Winkel λ verhindert, dass Abschnitte
des Clips 200 innerhalb des Schalenaufbaus nach unten hängen, und
zwar in einer Weise, die auf ein Kontaktmodul greift, wenn es eingefügt oder
entfernt wird. Der Abschnitt des Querschnitts, der den Schnappbefestigungsarm 218 in
dem Querschnitt B-B darstellen würde,
ist nicht dargestellt, um für
eine Übersichtlichkeit
in der Beschreibung zu sorgen.
-
Insbesondere
ist der Winkel α,
der typischerweise im Bereich von 9° bis ungefähr 15° ist und am meisten bevorzugt
ungefähr
12 ± 1° ist, stellt
eine Federwirkung für
den Modulhaltearm 212 des Halteclips 200 bereit,
wenn der Clip 200 aus dem richtigen Material hergestellt
ist und richtig an der Bodenfläche 122 der
oberen Halbschale 100 angebracht wird. Das Material für eine Konstruktion
des Halteclips 200 muss eine Federqualität aufweisen.
Die Federwirkung erlaubt den Haltearmen 210 und 212 eine
Verbiegung, wobei eine Einfügung eines
Kontaktmoduls in den Verbinderaufbau und dann ein Zurückspringen
erlaubt wird, wobei das Kontaktmodul nach der Einfügung an
der Stelle gehalten wird. Materialien mit dieser Federqualität umfassen
beispielsweise, sind aber nicht darauf beschränkt, Berylliumkupfer und rostfreie
Stahllegierungen und verstärkte
Plastikmaterialien mit ähnlichen
mechanischen Eigenschaften wie diese metallischen Materialien. Am
meisten bevorzugt wird der Halteclip 200 aus rostfreien
Stahllegierungen hergestellt.
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Der
Winkel β eines
Halteclips 200, der in einem Bereich von ungefähr 60° bis ungefähr 70° fällt, stellt einen
adäquaten
Freiraum für
die Einfügung
eines Halteclips 200 in die aufgeteilte Hüllenoberhälfte 100 bereit und
tragt zu der Schnappbefestigung von Schnappbefestigungsansätzen 204 und 208 an
ausgesparten Oberflächen 109 bzw. 110 bei.
Ein Winkel γ des
Halteclips 200, der in einem Bereich von 0° bis ungefähr 10° fallt, ist
ausreichend, um den Halteclip 200 in seinem richtigen Ruheplatz
innerhalb des ausgesparten Kanals 111 zu halten, sodass
der Halteclip 200 die Einfügung eines Kontaktmoduls in
den Schalenaufbau, wie in einer vergrößerten Ansicht in den 3A und 3B gezeigt,
nicht stört.
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Im
Wesentlichen könnte
die gleiche schematische Querschnittsdarstellung wie diejenige,
die im Querschnitt B-B gezeigt ist, für einen Querschnitt durch den
Kontaktmodul-Haltearm 210 und den vorgebogenen Ansatz 204 gezeichnet
werden.
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Die 2C zeigt
eine Stirnansicht des Halteclips 200, mit einer Betonung
auf die Schnappbefestigungsarme 214 und 218, die
an ausgesparten Oberflächen 124 und 128 in
angehobenen Stufen 132 bzw. 134 ruhen. 2D zeigt
die Einzelheiten der Biegung 222 entlang des äußeren Abschnitts
eines Schnappbefestigungsarms 214, um einen Schnappbefestigungs-Kontakthebelarm 211 zu
bilden. Diese Biegung 222 stellt einen Satz von Schnappbefestigungs-Kontaktpunkten
bereit. Ein erster Kontaktpunkt tritt auf, wenn ein horizontaler
Abschnitt 216 des Schnappbefestigungsarms 214 an
der ausgesparten Oberfläche 124 auf
der inneren Oberfläche
oder Bodenoberfläche 122 der
oberen Halbschale 100 anliegt, und ein zweiter Kontaktpunkt
tritt auf, wo der Hebelarm 211 des Schnappbefestigungsarms 214 an
einer ausgesparten Oberfläche
(nicht gezeigt) auf der Seitenkante 101 anliegt. 2D zeigt
einen Radius R4, der von den Dimensionen
des Halteclips und dem Winkel λ,
der typischerweise im Bereich von ungefähr 7° und ungefähr 15° liegt, ab. Der Winkel λ und der
Radius R4 tragen zu den Schnappbefestigungspunkten
entlang der Kantenseite 101 und 103 der oberen Halbschale 100 bei,
wie voranstehend diskutiert.
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Wenn
die Oberfläche 219 des
Halteclips neben die innere Oberfläche 122 der oberen
Halbschale 100 platziert wird, dann kann bewirkt werden,
dass die vorgebogenen Ansätze 204 und 208 in
eine Position durch die Öffnungen 104 bzw. 108 in
die obere Halbschale 100 gleiten und an den ausgesparten Oberflächen 109 bzw. 110 auf
der äußeren Oberfläche 102 der
Halbschale 100 zu liegen kommen. Wenn die vorgebogenen
Ansätze 204 und 208 in
die Position gleiten, wird ein Einsatzansatz 206 durch
die Öffnung 112 in
der oberen Halbschale 100 eingefügt, sodass er sich durch die äußere Oberfläche 102 der
oberen Halbschale 100 erstreckt. Dies stellt eine Dreipunktausrichtung
und eine sichere Befestigung des Halteclips 200 auf der
oberen Halbschale 100 in der Richtung von der vorderen
Kante 105 zu der hinteren Kante 107 des Verbinderaufbaus
bereit. Ein zweites Paar von Schnappverbindungskontakten, die den
Halteclip 200 gegen die innere Oberfläche 122 der oberen
Halbschale 100 relativ zu den Seitenkanten 101 und 103 des
Verbinders ausrichten und sichern, werden dann an ihrer Stelle eingeschnappt.
Das zweite Paar von Schnappverbindungskontakten sind in der Form
von Schnappverbindungsarmen 214 und 218, die gegen
den ausgesparten Kanal 111 auf der unteren inneren Oberfläche 122 an
ihren Stellen einschnappen. Ein erster Schnappverbindungskontakt
wird erzeugt, wenn der horizontale Abschnitt 216 des Schnappverbindungsarms 214 an
der ausgesparten Oberfläche 214 des
Kanals 111 ruht, während
der gebogene Abschnitt 211 an einer ausgesparten Oberfläche (nicht
gezeigt) auf der Seitenkante 103 ruht. Ein Schnappverbindungskontakt
wird erzeugt, wenn der horizontale Abschnitt 215 des Schnappverbindungsarms 218 an
der ausgesparten Oberfläche 128 des
Kanals 111 ruht, während der
gebogene Abschnitt 213 an einer ausgesparten Oberfläche 130 auf
der Seitenkante 105 ruht. Nach der Schnappverbindung des
zweiten Paars von Schnappbefestigungspunkten wird der Einsatzansatz 208 an
seine Stelle gegen die äußere Oberfläche 102 der
oberen Halbschale 100 gebogen, um an dem ausgesparten Gebiet 106 zu
ruhen. Das abschließende
Ergebnis ist eine Fünfpunkt-Positionierung
des Halteclips 200, die den Clip innerhalb der oberen Halbschale 100 ausrichtet
und sichert.
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Eine
der Schalen- und Clipaufbauten der bevorzugten Ausführungsform,
die voranstehend beschrieben wurden, weist die folgenden Dimensionen
in Bezug auf 1A, 1B, 2A, 2B und 2C auf. Die
Länge der
oberen Halbschale 100 von der führenden Kante 105 zu
der hinteren Kante 107 ist ungefähr 1,5 Inch. Die Breite der
oberen Halbschale von der Seitenkante 101 zu der Seitenkante 103 an
ihrer breitesten Dimension ist ungefähr 3 Inch. Der entsprechende
Halteclip weist eine Breite von dem gebogenen Arm 211 zu dem
Schnappverbindungsarm 214 zu dem gebogenen Arm 213 des
Schnappverbindungsarms 218 von ungefähr 2,5 Inch und eine Länge von
den führenden
Kanten der gebogenen Ansätze 204 und 208 zu
den hinteren Kanten der Modulhaltearme 210 bzw. 212 von
ungefähr
2,5 Inch auf.
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Die
gleiche Beschreibung bezüglich
der Positionierung und Anbringung des Halteclips an der Halbschale
ist in Bezug auf den unteren Halteclip und die untere Halbschale
anwendbar.
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Die 3A und 3B in
Kombination stellen eine Explosionsansicht eines Verbinderaufbaus
dar. 3A stellt die obere Schale 300 des Aufbaus
dar und 3B stellt die untere Hälfte 320 des
Aufbaus dar. Die äußeren Oberflächen 102 der
oberen Halbschale 100 und 302 der unter Halbschale 301 stellen
ein schützendes
Verbinderaufbau-Außenteil
bereit, welches wenigstens einen Teil eines Kontaktmoduls (nicht
gezeigt) umschließt,
welches notwendig ist zum Bereitstellen eines richtigen elektrischen
Eingriffs, wenn zwei Verbinderaufbauten, ein Stecker und ein Aufnehmer,
die die geeigneten koppelnden Kontakte enthalten, zusammengefügt werden.
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3A zeigt
die obere Hälfte 300 des
Aufbaus, wobei die obere Halbschale 100 dargestellt ist
und die äußere obere
Oberfläche 102;
die innere untere Oberfläche 122;
das führende
bzw. vordere Ende 105; das hintere Ende 107 und
Seitenkanten 101 und 103 gezeigt sind. Die äußere obere
Oberfläche 102 zeigt ausgesparte
Gebiete 106, 109 und 110, die einen Kontakt
mit Ansätzen 206, 204 bzw. 208 des
Halteclips 200 herstellen. Ferner ist in 3A ein
ausgespartes Gebiet 130 entlang der Seitenkante 103 gezeigt,
welches einen Kontakt mit einem Teil des Schnappverbindungsarms 218 des
Halteclips 200 bildet. Die obere Halbschale 100 arbeitet
im Zusammenhang mit dem oberen Halteclip 200. Die Darstellung
des oberen Halteclips 200 zeigt eine obere Oberfläche 220,
die an der unteren Oberfläche 122 der
oberen Halbschale 100 angebracht ist. Der obere Halteclip 200 umfasst
vorgebogene Ansätze 204 und 208 für eine Schnappverbindung
bzw. Befestigung in die obere Halbschale 100 hinein; nur
einer von diesen vorgebogenen Ansätzen 204 ist sichtbar.
Die Schnappverbindungsarme 214 und 218 des oberen
Halteclips schnappen auf der oberen Halbschale 100 ein;
nur einer der Schnappverbindungsarme 218 ist ausführlich gezeigt.
Der Schnappverbindungsarm 218 umfasst eine Biegung 224 und
einen Hebelarm 213, die einen Kontakt an dem ausgesparten
Gebiet 130 entlang der Seitenkante 103 herstellen.
Der Schnappverbindungsarm 214 umfasst äquivalente funktionale Elemente.
Der obere Halteclip 200 umfasst zwei Modulhaltearme 210 und 212.
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3B zeigt
die untere Hälfte 320 des
Aufbaus, mit einer unteren Halbschale 301 mit einer äußeren unteren
Oberfläche 302;
einer inneren oberen Oberfläche 322;
einem führenden
Ende 325, einem hinteren Ende 327, und Seitenkanten 321 und 323.
Die innere obere Oberfläche 322 umfasst Öffnungen 308 (für eine Einfügung eines
vorgebogenen Ansatzes 358 des entsprechenden Halteclips 350)
und 304 (für
eine Einfügung des
vorgebogenen Ansatzes 354), die sichtbar sind, und eine
dritte Öffnung
(für eine
Einfügung
des Einsatzansatzes 536), die nicht sichtbar ist. Auch
dargestellt sind in 3B der ausgesparte Kanal 311,
der sich über die
obere Oberfläche 322 der
unteren Halbschale 301 in einer transversalen Richtung
bewegt; ausgesparte Stufen 332 und 334; und ein
ausgespartes äußeres Gebiet 330 auf
der Seitenkante 323. Paare von Verstärkungsstäben 317 und 319 bewegen
sich über
die obere Oberfläche 322 in
einer longitudinalen Richtung, um zu einer Führung und Positionierung eines
Kontaktmoduls (nicht gezeigt) beizutragen, welches in den Schalen-
und Clipaufbau eingefügt
wird. Die untere Halbschale 320 arbeitet im Zusammenhang
mit dem unteren Halteclip 350. Der untere Halteclip 350 umfasst
eine untere Oberfläche 380,
die entlang des unteren ausgesparten Kanals 311 der oberen
inneren Oberfläche 322 der
unteren Halbschale 320 angebracht wird. Der untere Halteclip 350 umfasst
vorgebogene Ansätze 354 und 358 zum
Einschnappen in die untere Halbschale 320 durch Öffnungen 304 bzw. 308.
Der untere Halteclip 350 zeigt ebenfalls einen Einsatzansatz 356,
der durch eine Öffnung
(nicht gezeigt) auf der inneren Oberfläche 322 eingefügt wird.
Zusätzlich
zeigt der untere Halteclip 350 Schnappverbindungsarme 374 und 378,
die auf die untere Halbschale 320 über die ausgesparten Stufen 334 bzw. 332 einschnappen.
Der Schnappverbindungsarm 374 zeigt eine Biegung 382 und
einen Hebelarm 371, der einen Kontakt an dem ausgesparten
Gebiet 330 entlang der Seitenkante 323 bildet.
Der Schnappverbindungsarm 378 zeigt eine Biegung 384 und
einen Hebelarm 373, der einen Kontakt an einem ausgesparten
Gebiet (nicht gezeigt) entlang der Seitenkante 321 bildet.
Der untere Halteclip 350 (der Bodenhalteclip) zeigt auch
die zwei Modulhaltearme 360 und 362.
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Nach
einer Anbringung des oberen Halteclips 200 an der oberen
Halbschale 100 und einer Anbringung des unteren Halteclips 350 an
der unteren Halbschale 320 werden die obere Schale 300 und
die untere Schale 320 des Aufbaus zusammengefügt, vorzugsweise
durch einen Nietvorgang. Die Nietstellen sind in 1A an den
Stellen 113a bis 113d gezeigt. Die Nietstellen
sind auch in 3B an den Stellen 313b, 313d und 313e (313a ist
versteckt) gezeigt.
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4 ist
eine Querschnittsansicht einer vollständigen elektrischen Verbindung 400,
einschließlich
eines Steckers 420 und eines Aufnehmers 430. Der
Stecker 420 umfasst die obere Halbschale 421,
die in Zusammenwirkung mit dem oberen Halteclip 423 mit
dem Modulhaltearm 425 arbeitet. Der Stecker 420 umfasst auch
eine untere Halbschale 422, die in Zusammenwirkung mit
dem unteren Halteclip 424 mit dem Modulhaltearm 426 arbeitet.
Ein Kontaktmodul 428 mit elektrischen Kontakten 430 ist
so gezeigt, wie es durch Halteclips 323 und 424 gehalten
wird. Der Aufnehmer 430 umfasst die obere Halbschale 431,
die in Zusammenwirkung mit dem oberen Halteclip 433 mit
dem Modulhaltearm 435 arbeitet. Der Aufnehmer 430 umfasst
auch eine untere Halbschale 432, die in Zusammenwirkung
mit dem unteren Halteclip 434 mit dem Modulhaltearm 436 arbeitet.
Ein Kontaktmodul 438 mit elektrischen Kontakten 440 ist
so gezeigt, wie es durch Halteclips 433 und 434 gehalten
wird.
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III. VERFAHREN ZUM ZUSAMMENBAUEN DES VERBINDERAUFBAUS
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
Verwendung von zwei Halbschalen, die jeweils einen daran angebrachten
Modulhalteclip aufweisen, bedingt ein bestimmtes Verfahren zum Herstellen
eines elektrischen Verbinderaufbaus. Das Verfahren ist folgendermaßen.
-
Unter
Bezugnahme auf die 1A, 1B und 2A:
- a) ein Halteclip 200 wird am Inneren
der Oberfläche 122 einer
Halbschale 100 wie folgt angebracht:
- i) Einfügen
von vorgebogenen Ansätzen 204 und 208 durch Öffnungen 104 und 108 von
der inneren Oberfläche 122 der
Halbschale 100, unmittelbar gefolgt von der Einfügung eines
Einsatzansatzes 206 durch die Öffnung 112, die sich
auf der inneren Oberfläche 122 der
Halbschale 100 befindet.
- ii) Während
die vorgebogenen Ansätze 204 und 208 eingefügt werden,
wird die untere Oberfläche 219 des Halteclips 200 in
Kontakt mit dem ausgesparten Kanal 111 auf der inneren
Oberfläche 122 der
Halbschale 100 gebracht. Der Kontakt zwischen der unteren
Oberfläche 219 des
transversalen Elements 220 des Halteclips 200 erstreckt
sich über
die gesamte Länge
des ausgesparten Kanals 111.
- iii) Die untere Oberfläche 219 der
Schnappverbindungsarme 218 und 214 wird in Kontakt
mit der ausgesparten Oberfläche
der Stufen 128 bzw. 124 gebracht und an der Stelle
so eingeschnappt, dass der horizontale Abschnitt 215 des
Schnappverbindungsarms 218 an der ausgesparten Oberfläche 128 des
Kanals 111 anliegt, während
der gebogene Abschnitt 213 an einer ausgesparten Oberfläche 130 auf
der Seitenkante 105 ruht. Im Wesentlichen gleichzeitig
ruht der horizontale Abschnitt 216 des Schnappverbindungsarms 214 an
der ausgesparten Oberfläche 124 des
Kanals 111, während
der gebogene Abschnitt 211 an einer ausgesparten Oberfläche (die
nicht gezeigt ist) auf der Seitenkante 101 ruht.
- b) Der Einsatzansatz 206 wird umgebogen, um einen Kontakt
mit dem ausgesparten Gebiet 106 auf der äußeren oberen
Oberfläche 102 der
Halbschale 100 herzustellen.
Unter Bezugnahme auf
die 3A und 3B:
- c) Die voranstehend in den Schritten a) und b) beschriebene
Prozedur unter Bezugnahme auf eine Halbschale und einen Halteclip
wird zweimal ausgeführt,
einmal in Bezug auf die obere Hälfte
eines Aufbaus 300 und einmal in Bezug auf die untere Hälfte eines
Aufbaus 320.
- d) Die obere Hälfte 300 des
Aufbaus wird in Kontakt mit der unteren Hälfte 320 des Aufbaus
gebracht, sodass die Abschnitte der inneren unteren Oberfläche 122 der
oberen Hälfte 300 in
Kontakt mit Abschnitten der inneren oberen Oberfläche 301 der
Bodenhälfte 320 sind,
wodurch ein ausgerichtetes rechteckförmiges Verbinderaußengehäuse hergestellt
wird.
- e) Die obere Hälfte 300 des
Aufbaus wird an der unteren Hälfte 320 des
Aufbaus befestigt.
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Vorzugsweise
wird die Anbringung der oberen Hälfte 300 des
Aufbaus an der unteren Hälfte 320 des Aufbaus
durch permanente Mittel durchgeführt,
wie beispielsweise einen Nietvorgang. Andere Verbindungsmittel,
sowohl permanent als auch nicht-permanent, wie beispielsweise ein
Lötvorgang,
eine Klebeverbindung, und eine Schraubverbindung werden auch in
Erwägung
gezogen.
-
Besondere
Vorteile dieses Verbinderaufbaus umfassen: 1) Die Fünfpunkt-Kontaktausrichtung,
die den Halteclip innerhalb des Verbinderaufbaus mit aufgeteilten
Schalen genau ausrichtet, wobei eine feste parallele Ausrichtung
der koppelnden Kontaktoberflächen
eines darin eingesetzten Kontaktmoduls und ein zuverlässiger elektrischer
Eingriff sichergestellt werden, wenn zwei Verbinderschnittstellen
zusammengefügt
werden; 2) die Tatsache, dass sich die Halteclip-Kraftbelastung über das
gesamte transversale Element des Halteclips (die Kante des Halteclips
ruht an einer ausgesparten Wandoberfläche innerhalb der Halbschale)
erstreckt; 3) die Tatsache, dass kein freiliegender Vorsprung auf
der Innenseite des Aufbaus vorhanden ist, der die Einfügung eines
Kontaktmoduls stören
kann, wobei die Möglichkeit
eines Anritzen oder eines Bruchs in dem Kopplungsabdichtungsabschnitt
des Kontaktmoduls verringert wird; und 4) die Tatsache, dass, sobald
der Verbinder vollständig
zusammengebaut ist, der Halteclip an seiner Position innerhalb des
Innenraums des Gehäuses durch
einen Kontakt mit den inneren Gehäuseoberflächen verriegelt wird, sodass
dann, wenn ein oder sämtliche
Ansätze
(sowohl die vorgebogenen als auch die Einatz-Ansätze) wegen irgendwelcher Gründe abgebrochen
werden, der Verbinder funktional bleiben wird, und zwar ohne irgendeine
Bewegung der elektrischen Komponenten innerhalb des Gehäuses.
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IV. MATERIALIEN FÜR EINE KONSTRUKTION FÜR DEN VERBINDERAUFBAU
DER BEGVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
-
Wie
voranstehend beschrieben können
die zwei Hälften
der äußeren Schale
des Verbinders aus Metall, typischerweise Aluminium, hergestellt
werden, welches in die gewünschte
Form bearbeitet oder gegossen werden kann. Gießen wird bevorzugt, da die
Konstruktion mit der aufgeteilten Schale die Verwendung einer vereinfachten
Gussform erlaubt und das Gießen
weniger kostenaufwändig
als die Bearbeitung macht.
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Zusätzlich können die
zwei Hälften
der äußeren Schale
des Verbinders aus einem Polymerumfassenden Material hergestellt
werden. Die Verwendung eines Polymer-umfassenden Materials bietet
den Vorteil eines besser korrosionsbeständigen Verbinders und von niedrigeren
Herstellungskosten, mit einer verlängerten Werkzeuglebensdauer.
Das bevorzugte Verfahren zum Herstellen aus einem polymerischen
Material ist ein Spritzgussverfahren. Die bevorzugte Ausführungsform
der Halbschalen des Verbinderaufbaus, für die Daten hier nachfolgend
dargestellt werden, wurde unter Verwendung von standardmäßigen Plastikspritzgusstechniken
per Spritzguss hergestellt. Das Polymer-umfassende Material, welches
für einen
Spritzguss verwendet wurde, war entweder Ultem® (Polyetherimid)
P/N RTP 2199 X 79499 (glasverstärkt
mit 30 bis 40 Gew.-%) oder Ultem® P/N
RTP 2199 X 79498B (verstärkt
unter Verwendung von Nickel-beschichteten Kohlenstofffasern bei 12
Gew.-%).
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Verschiedene
Polymer-umfassende Materialien können
für die
Herstellung verwendet werden, vorausgesetzt, dass diese Materialien
eine Verbinderaußenschale
herstellen, die die Spezifikationen des Endverbrauchers erfüllt. Zum
Beispiel wird der vorliegende Verbinder in zahlreichen aeronautischen
Anwendungen verwendet. Die anwendbare Spezifikation für diese
Anwendungen umfasst Anforderungen für einen EMI/RFI/ESD (elektromagnetische
Störung
(electromagnetic interference)/Funkfrequenzstörung (radio frequency interference)/elektrostatische
Entladung (electrostatic discharge)) Schutz. Zusätzlich muss der Verbinder einen
zuverlässigen
Pfad mit geringer Impedanz nach Masse aufweisen, wie in MIL-C-3899
und ARINC (aeronautical radio incorporated) Spezifikation 600 beschrieben.
Als Folge dieser Anforderungen werden die Verbinder hinsichtlich
der Abschirmungsmasseeigenschaften getestet. Um diese Anforderungen
zu erfüllen kann
das Polymer-umfassende Material, welches zum Herstellen des Verbinders
verwendet wird, eine gewisse elektrische Leitfähigkeit bereitzustellen, um
zu einer elektrostatischen Entladung beizutragen; typischerweise ist
die primäre
Vorgehensweise, um das Produkt leitend zu machen, ein Beschichtungsvorgang
der Oberfläche mit
einem leitenden Material, um eine akzeptable elektrostatische Entladungsrate
bereitzustellen. Eine bevorzugte Vorgehensweise zum Erhöhen der
Leitfähigkeit
besteht darin ein Füllermaterial,
wie Glas, Kohlenstoff oder Graphitfasern zu dem polymerischen Material
hinzuzufügen,
wobei das Füllermaterial
ein leitendes Material enthält
oder mit diesem beschichtet ist, um eine elektrische Leitfähigkeit
bereitzustellen.
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Zusätzlich fordern
einige Verbinderspezifikationen und in vielen Fällen kann es wünschenswert
sein, dass wenigstens der äußere Teil
des Verbinders einen EMI/RFI Schutz bereitstellt. Für den Fall,
dass das Polymer-umfassende Material einen derartigen Schutz nicht
bereitstellt, wird eine Schicht oder eine Beschichtung aus einem
Schutzmaterial auf der äußeren Oberfläche des
Verbinders bereitgestellt. Eine der bevorzugten Schutzbeschichtungen
ist Nickel, welches über
den Außenteil
von Aluminiumverbinderschalen angebracht worden ist und welches
auf die äußere Oberfläche eines
Polymer-umfassenden Materials angebracht werden kann. Der Vorteil
eines mit Nickel plattierten polymerischen Materials besteht darin,
dass es möglich
ist eine Verbinderschale mit geringem Gewicht bereitzustellen, ohne
eine galvanische Kopplung derart aufzubauen, die sich aus einer
Nickelbeschichtung einer Aluminiumhülle ergibt.
-
Einige
Verbinderspezifikationen fordern und in vielen Fallen ist es wünschenswert,
dass der Verbinder Flammen abweisend und gegenüber einer Salzspraykorrosion
beständig
ist. Obwohl viele polymerische Materialien Salzspray beständig sind,
sind einige besser als andere und das polymerische Material sollte
unter Berücksichtigung
dieser Charakteristik gewählt
werden. In den meisten Fallen sind polymerische Materialien nicht
natürlich
Flammen abweisend und es ist erforderlich ein Flammen abweisendes
Additiv zu verwenden.
-
Ferner
wird der Verbinderaufbau mit dem Halteclip getestet, um sicherzugehen,
dass der Verbinderaufbau, wenn eine bestimmte mechanische Last angewendet
wird, sich nicht in einer Weise verbiegen wird, die zu einem Verlust
der Umgebungsabdichtung zwischen den Hälften des Verbinders führen kann.
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Um
mechanische Eigenschaften eines Polymer-umfassenden Materials zu
verbessern wird gewöhnlicherweise
ein Füllermaterial
hinzugefügt,
wie beispielsweise, aber keineswegs darauf begrenzt, Glasfasern, Glasteilchen,
Kohlenstofffasern, Kohlenstoffteilchen, Graphitfasern, Graphitteilchen,
und Kombinationen davon.
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Die
Verbiegungsanforderung für
den Verbinderaufbau ist einer der Hauptbestimmungsfaktoren bei der Auswahl
von Aluminium für
das Herstellungsmaterial für
die äußere Hülle des
Verbinders gewesen. Verschiedene Versuche zum Herstellen eines Verbinderaufbaus
mit einem einzelstückigen äußeren Gehäuse oder
einer Hülle
aus einem Polymer-umfassenden Material waren nicht erfolgreich,
weil der hergestellte Verbinderaufbau Verbiegungsanforderungen nicht
erfüllen
konnte. Jedoch haben die Anmelder erkannt, dass die zweistückige Konstruktion
mit einer aufgeteilten Schale und Konstruktion mit dem Halteclip
des vorliegenden Verbinders Herstellungstechniken erlaubt, die es
möglich
machen Polymerumfassende Materialien zu verwenden, die einen Verbinder
mit akzeptablen Verbiegungscharakteristiken erzeugen. Typischerweise
sind derartige Polymer-umfassende Materialien mit Faser gefüllte Engineering-Plastikmaterialien,
die ein hervorragendes Hochtemperaturbetriebsverhalten bereitstellen,
und die leitend und Flammen abweisend durch die Hinzufügung eines
geeigneten Füllmaterials
bzw. Flammen abweisend gemacht werden können.
-
Die
nachstehende Tabelle 1 zeigt vergleichende Verbiegungstestdaten
für den
Verbinder mit aufgeteilter Schale der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, der aus Aluminium hergestellt und aus
zwei bevorzugten Engineering-Plastiken hergestellt wird. Die 5A und 5B zeigen die Vorgehensweise, mit der die
Last angewendet wurde und die Verbiegung für einen Verbinderaufbau während eines
Biegetests gemessen wurde.
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Unter
Bezugnahme auf die 5A und 5B umfasst
der Verbinderaufbau 500 eine obere Halbschale 510 und
eine untere Halbschale 520, mit einem oberen Halteclip 504 und
einem unteren Halteclip 506. Eine Biegebelastung 502 wurde
auf die führende
oder vordere Kante 515 des oberen Halteclips 504 und
auf die fahrende Kante 517 des unteren Halteclips 506 angewendet.
Die Verbiegung 523, die sich ergab, wurde an den Punkt 521 an
der hinteren Kante 507 des Verbinders 500 gemessen.
Die Biegelast 502 wurde unter Verwendung einer Instron
4202 in Kombination mit einer Lehre (nicht gezeigt) angewendet,
die dafür
konstruiert ist, um die Last an die fahrenden Kanten 515 und 517 der
Halteclips 504 bzw. 506 anzulegen. Der Betrag
der Verbiegung 523 wurde unter Verwendung eines Mitutoyo
Dial Indicator 513-212 gemessen, der mit einer Kugel verbunden war,
die an dem Punkt 521 in der Mitte der Wand der Halbschale 510 positioniert
war.
-
Die
maximale Biegebelastung 502, die angewendet wurde, war
200 lbs (890 N), angewendet gleichmäßig über die gesamte Lastanwendungsoberfläche der
führenden
Kanten 515 und 517. Die Bewegungsgeschwindigkeit
des Instronkopfs betrug 0,02 Inch (0,5 mm) pro Minute.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass bezüglich
der nachstehenden verwendeten Einheiten 1 Inch (Zoll) = 25,4 mm
ist; 1 lbs = 4,45 N ist und 1 PSI = 0,0689 bar ist. Verbiegung des Aufbaus unter verschiedenen
Belastungen Vergleichsdaten von Aluminium- und Polymer-umfassenden
Verbinderaufbauten TABELLE 1
| Aluminium Schale
#1 | Aluminium Schale
#2 | RTP #1 Schale #1 | RTP #1 Schale #2 | RTP #2
Schale #1 | RTP #2
Schale #2 |
| D L | D L | D L | D L | D L | D L |
| 50 1,0 | 50 2,5 | 50 1,4 | 50 2,5 | 50 2,6 | 50 3,5 |
| 100 2,5 | 100 3,8 | 100,9 2,7 | 100 3,5 | 100 3,5 | 100 5,3 |
| 150 3,8 | 150 4,9 | 150 4,1 | 150 5,5 | 150 4,2 | 150 7,6 |
| 200 5,0 | 200 5,7 | 200 5,7 | 200 7,5 | 200 5,4 | 200 9,9 |
| 150 4,4 | 150 5,1 | 150 4,7 | 150 6,6 | 150 5,2 | * |
| 100 3,7 | 100 4,6 | 100 3,6 | 100 5,2 | 100 3,9 | * |
| 50 2,8 | 50 3,2 | 50 2,3 | 50 3,5 | 50 3,0 | * |
- Mit: L = Last angewendet in lbs; und D
= Verbiegung in Inch × 10–3.
- Mit: RTP #1 ist RTP 2199 X 79498B, welches Polyetherimid (PEI)
(Ultem® Typ „B", General Electric)
mit 25 Gew.-% Nickel-beschichteten Kohlenstofffasern ist und das
von RTP Company aus Winona, Minnesota erhältlich ist.
- Mit: RTP #2 ist RTP 2199 X 79498A, welches Polyertherimid (PEI)
(Ultem® Typ „B", General Electric)
mit 40 Gew.-% Nickel-beschichteten Kohlenstofffasern ist und das
von RTP Company aus Winona, Minnesota erhältlich ist.
- * Der Test wurde abgebrochen, weil die Probe brach, und zwar
mit einer Trennung entlang des Cliphaltekanals. Es erscheint so,
dass eine Strähnenbildung
in der Probencolorierung vorhanden ist, was eine falsch gegossene
Probe anzeigen kann.
-
Diese
Daten zeigen, dass die mit Fasern gefüllten Polyetherimid-Verbinderaufbauproben,
die ausgewertet wurden, in der Lage sind Verbiegungscharakteristiken
bereitzustellen, die grob äquivalent
zu denjenigen sind, die für
Aluminiumverbinderaufbauproben erhalten werden. Der Betrag der Verbiegung,
die beobachtet wurde, war unter der akzeptablen Grenze, die in dem
Bereich von weniger als ungefähr
12 × 10–3 Inch
ist.
-
Die
nachstehende Tabelle 2 zeigt Wiederholungstestdaten für den Verbinder
mit aufgeteilter Schale der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, hergestellt aus RTP 2199 X 79499, was ein Polyetherimid
(Ultem
® Typ „C", General Electric)
ist, welches ungefähr
40 Gew.-% Glasfasern enthält
(damit gefüllt
ist), und das von RTP Company aus Winona, Minnesota erhältlich ist.
Das verwendete Testverfahren war das Gleiche wie dasjenige, welches
voranstehend unter Bezugnahme auf die
5A und
5B beschrieben wurde. Hergestellt aus RTP 2199 X 79499 Wiederholungsdaten für die Verbiegung eines Verbinderaufbaus
mit aufgeteilter Schale TABELLE 2
| Verbinderaufbau #1 | Verbinderaufbau #2 | Verbinderaufbau #3 | Verbinderaufbau #4 | Verbinderaufbau #5 |
| L D | L D | L D | L D | L D |
| 50 0,5 | 50 3,4 | 50 2,0 | 50 3,4 | 50 3,4 |
| 100 1,4 | 100 5,6 | 100,9 3,3 | 100 4,4 | 100 4,8 |
| 150 2,2 | 150 8,0 | 150 5,1 | 150 6,4 | 150 6,8 |
| 200 2,5 | 200 10,5 | 200 7,0 | 200 8,1 | 200 9,0 |
| 150 2,5* | 150 9,2 | 150 5,7 | 150 6,9 | 150 7,6 |
| 100 2,5* | 100 7,5 | 100 4,6 | 100 5,5 | 100 6,3 |
| 50 2,5* | 50 5,6 | 50 3,1 | 50 4,0 | 50 4,6 |
- * Der Dial Indicator hat sich festgefahren.
Im Vergleich mit den anderen Daten in dieser Tabelle 2 zeigt dies
an, dass sämtliche
Daten für
den Verbinderaufbau #1 in dieser Tabelle 2 kritisch sein können. Dabei
ist L = Last angewendet in lbs; und D = Verbiegung in Inch × 10–3.
-
Obwohl
die Verbiegungsdaten für
die Verbinderaufbauten #2 bis #5 bei einer angewendeten Last von 200
psi sich etwas von Probe zu Probe verändert, zwischen ungefähr 7,0 und
ungefähr
10,5 Inch × 10–3,
sind all diese Daten gut innerhalb eines akzeptablen Bereichs (weniger
als ungefähr
12 × 10–3).
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Durchschnittsfachleute
in dem technischen Gebiet können
vergleichbare Engineering-Plastiken verwenden, um den Verbinderaufbau
mit aufgeteilter Schale der vorliegenden Erfindung herzustellen,
und die Anmelder beabsichtigen nicht ihre Beschreibung von polymerischen
Materialien, die verwendet werden können, auf die spezifisch hier
beschriebenen zu beschränken.
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Der
Halteclip kann aus einem Material hergestellt werden, welches mechanische
Eigenschaften aufweist, die im Wesentlichen äquivalent zu einer Kupferlegierung
oder rostfreiem Stahl mit hoher Festigkeit sind. Im Allgemeinen
sollte das Halteclipmaterial eine Verbiegung aufweisen, die wenigstens
so gering ist wie diejenige des Gehäusematerials der aufgesplitteten
Schale.
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Es
ist nicht beabsichtigt, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen
den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränken, da Durchschnittsfachleute
in dem technischen Gebiet im Hinblick auf die vorliegende Offenbarung
derartige Ausführungsformen
so erweitern können,
dass sie dem Gegenstand der nachstehend beanspruchten Erfindung
entsprechen.