DE7801569U1

DE7801569U1 - Vielfachsteckverbinder

Info

Publication number: DE7801569U1
Application number: DE7801569U
Authority: DE
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1977-01-24
Filing date: 1978-01-20
Publication date: 1978-05-18
Also published as: IT1092104B; JPS53109193A; FR2378379B1; IE46194B1; JPS5746191B2; IE780160L; CA1077588A; FR2378379A1; IT7819347A0; NL7800810A; BE863231A; US4090772A; GB1590329A

Description

Deutsche ITT Industries GmbH Freiburg

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Vielfachsteckverbinder

Die Erfindung betrifft einen Vielfachsteckverbinder, bestehend aus einer Kontaktstiftleiste und einer entsprechenden Kontaktbuchsenleiste.

Insbesondere in der Luftfahrttechnik ist es üblich, die elektro™ nischen Anlagen in GestelleinschUbe einzubauen. Diese sind an der Rückseite mit einer Steckerleiste versehen. Die Gestellfächer, in die die Einschübe eingesetzt werden, sind mit einer entsprechenden Buchsenleiste versehen, mit denen die Kontaktstifte der Steckerleiste bei eingesetztem Einschub in Eingriff gelangen und damit die elektrische Verbindung zur Gesamtanlage herstellen. Mit zunehmender Komplexität und Kompaktheit elektronischer Anlagen nimmt die Zahl der Anschlußverbindungen pro Einschub zu. Damit aber auch die Anzahl der erforderlichen Steckverbindungen,, Im gleichen Verhältnis steigt aber auch die Kraft, die erforderlieh istj, um die beiden Teile der jeweiligen Vielfachsteckverbin der in oder außer Eingriff zu bringen. So ist z.B. bei einem Einschub mit sechshundert Steckverbindungen eine Einschubkraft von ungefähr 89o N (2oo Lbs) erforderlich.

Diese Schwierigkeit wurde bisher dadurch gelöst, indem man z.B.

durch Hebelübersetzungen die kraftaufwendige Einschubbewegung auf ein zumutbares MaB reduziert. Eine andere, durch die US-PS 3 594 698 bekannte Vorrichtung sieht einen Vielfachsteckverbinder vor, bei dem die Kontaktelemente des einen Steckerteils axial beweglich gelagert sind. Über eine Druckplatte, die mit tels einer Nockenwelle betätigbar ist, werden die beweglichen Kontaktelemente mit den feststehenden Kontaktelementen des anderen Steckerteils in oder außer Eingriff gebracht. Diese Hilfsvorrichtungen sind aufwendig. Sie erfordern eine zusätzliche

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Handhabung, sind gewichtsträchtig und verursachen zusätzliche Fertigungskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Vielfachsteckverbinder zu schaffen, bei dem sich der erforderliche Kraftaufwand beim Zusammenstecken und Lösen der beiden Steckerteile auch bei einer Vielzahl von Kontaktstellen in normalen Grenzen hält.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender f erkmale gelöst:

a) Die Kontaktstifte haben eine zylindrische Form, deren vorderes Ende zu einer sich allmählich verjüngenden Spitze ausgebildet sind.

b) Die Kontaktbuchsen haben eine zylindrische Form, deren vorderes Teil als Hülse ausgebildet ist und mindestens zwei sich in Buchsenlängsrichtung erstreckende Federschen kel mit gewölbter Querschnittsform hat, wo^ei die Feder schenkel schräg einwärts verlaufen und eine runde öffnung bilden.

c) Die inwendige Vorderkante der Federschenkel ist nach aussen abgeschrägt mit einem gleitenden übergang zur Innen- fläche der Federschenkel.

el) Das Verhältnis der Länge der Federschenkel zum Aussendurchmesser der Hülse liegt zwischen 2:1 und 5:1.

e) Das Verhältnis des vorderen Durchmessers der Offnungen zum Durchmesser des Steckerstiftes zum Kontaktstift ist min destens o,7:1.

f) Die sich aus der Rotation um die Längsachse χ ergebende Form des sich verjüngenden vorderen Endes des Kontaktstiftes entspr—icht der Gleichung:

x² + O. 69o x + 27. 563 y² - 27. 444 = O. und 3© x² + O. 69o χ + 22. 563 y² - 22. 444 - O,

wobei die y-Achse rechtwinklig zur x-Achse verläuft.

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fr) Öle Berührungsfläche mindestens eines der jeweiligen Kontaktelemente hat eine Oberflächengüte, die glatter als 8,1^im (32 yu inch) ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch den verringerten Kraftaufwand keine zusätzliche Hilfsvorrichtung zum Herstellen und Lösen der Kontaktverbindung bei Gestelleinschüben notwendig ist. Dadurch ist eine wirtschaftlichere Herstellung der Gestelleinschübe und -rahmen und eine Gewichtsverringerung möglich. Auflardem sind die Steckerteile gemäß vorstehenden Merkmalen kompatibel mit Steckerteilen herkömmlicher Bauart.

Anhand eines AusfUhrungsbeispiels wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 in vergrößerter Teildarstellung eine bekannte Ausführung eines Steck—Verbinders mit einer Kontakt

buchse im Längsschnitt und einem Kontaktstift mit halbkugelförmiger Spitze in Seitenansicht.

Figur 2 eine andere bekannte Ausbildung eines Kontaktstiftes, dessen Spitze eine geschoßähnliche Form hat.

Figur 3 einen Steckverbinder gemäß der Erfindung im Querschnitt.

Figur 4 die vergrößerte Darstellung eines Kontaktstiftes

in teilweiser Schnittdarstellung, wie er im Steckverbinder gemäß Figur 3 verwendet 1st,

Figur 5 die vergrößerte Darstellung der Spitze eines Kontaktstiftes gemäß Figur 4.

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Figur 6 den Gegenstand der Figur 5 mit strichlJnierten elliptischen Bahnen A und B.

Figur 7 die vergrößerte Darstellung einer Kontaktbuchse

mit zwei Federschenkein, wie er im Steckverbinder gemäß Figur 3 verwendet ist.

Figur 8 eine Kontaktbuchse der Figur 7 im Längsschnitt.

Figur 9 eine vergrößerte Teildarstellung der Vorderkante eines Federschenkels einer Kontaktbuchse gemäß Figur 7 im Längsschnitt,.

Figur 1o die Frontansicht auf eine Kontaktbuchse der Figur 7 im vergrößerten Maßstab.

Figur 1 zeigt in vergrößerter Teildarstellung einen Steckverbinder herkömmlicher Ausführung. Dieser besteht aus einem Kontaktstift 1o und einer Kontaktbuchse 12, von denen nur jeweils der vordere Teil dargestellt ist: Beim Kontaktstift der Steckerstift 1o und bei der Kontaktbuchse die im Längsschnitt gezeigte Hülse 18. Letztere ist längsgeschlitzt. Dadurch entstehen zwei Federschenkel 2o mit gewölbtem Querschnitt. Die inwendige Vorderkante 22 der Federschenkel 2o sind nach außen hin abgeschrägt.

Eine andere bekannte Ausführung eines KontaktStiftes 24 zeigt

Figur 2, bei der die Steckerstiftspitze 26 eine geschoßähnliche Form hat. Während zum Ineingrlffbringen des Kontaktstiftes 1o mit der Kontaktbuchse 12 gemäß Figur 1 eine Kraft von ca. 1,57 N (5,9 ounces) erforderlich ist, verringert sich diese bei Verwen dung eines Kontaktstiftes gemäß Figur 2 auf ca. 1,33 N (4,7 oun ces) . Für Steckverbinder mit bis zu fünfzig Kontkateinrichtungen sind derartige Kräfte noch akzeptabel. Bei Steckverbindern mit ein oder mehreren hundert Kontakteinrichtungen, wie sie vor allem in der Luftfahrtelektronik üblich sind, werden die dann erforderlichen Kräfte unerwünscht hoch.

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Figur 3 zeigt einen Steckverbinder 3o, dessen Kontaktstifte und Kontaktbuchsen gemäß den Zeichnungen der Figur 4 bis 1o ausgebildet sind und durch die die erforderliche Kraft zum In- und Außereingriffbringen der zueinandergehörenden Kontaktleisten wesentlich verringert werden kann. Der Trägerkörper des Steckverbinders 3o ist in herkömmlicher Weise ausgebildet. Er besteht aus einer Buchsenleiste 32 und einer Steckerleiste 34.

Die Buchsenleiste 32 hat ein äußeres Gehäuse 36, in das ein vorderer und ein rückwärtiger Isolationskörper 38 bzw. 4o eingesetzt sind. In zylindrische Ausnehmungen 44 im Körper 38 sind zwei Kontaktbuchsen 42 eingesetzt. Anschlußleitungen 46 sind von der rückwärtigen Seite durch öffnungen 48 im Körper 4o mit den Kontaktbuchsen 42 verbunden.

Die Steckerleiste 34 hat ein äußeres Gehäuse 5o, in das ein vorderer und ein rückwärtiger Isolationskörper 52 bzw. 54 eingesetzt sind. Im Körper 52 sind in Ausrichtung auf die Kontaktbuchsen 42 in der Buchsenleiste 32 zwei Kontaktstifte 56 befestigt. Anschlußleitungen 58 sind durch öffnungen 6o im rückwärtigen Isolationskörper 54 mit den Kontaktstiften 56 verbunden. Die Schnittdarstellung der Figur 3 zeigt nur ein Paar Kontaktelemente. Es sei daher erwähnt, daß der Steckverbinder bis zu mehreren hundert Kontaktpaare 42, 56 haben kann.

Zuerst sei die in Figur 7 bis 1o dargestellte Kontaktbuchse näher betrachtet. Es sei bemerkt, daß diese Kontaktbuchse im wesentlichen mit der Kontaktbuchse 12 der Figur 1 übereinstimmt. Die Kontaktbuchse 42 ist gemäß Figur 8 im vorderen Teil als Hülse 64 ausgebildet, die von vorne her etwa bis zur Hälfte ein- oder mehrfach längsgeschlitz ist, wodurch zwei oüer mehrere Federschenkel 66 mit gewölbtem Querschnitt entstehen. Die Feder- echenkel sind leicht zur Längsachse hingeneigt, so daß ihre vorderen Enden eine runde öffnung 68 bilden. Die Federkraft

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der Federschenkel 66 hängt von ihrer Länge ab. Zur Verringe- | rung der Kraft des Ineingriffbringens eines Kontaktstiftes 56 ^? mit der Kontaktbuchse 42, ist das Verhältnis der Länge L der Federschenkel 66 zum Aussendurchmesser D der Hülse 64 der Kontaktbuchse 42 zwischen 2:1 und 5:1 zu wählen. &

Um die Kraft zum Ineingriffbringen der Kontaktelemente weiter zu verringern, sind die inwendigen Vorderkanten 7o der Federschenkel 66 nach außen abgeschrägt mit einem gleitenden über- § gang 72 zur Innenfläche des jeweiligen Federschenkels 66, wie Figur 9 zeigt. Dieses läßt sich noch dadurch verbessern, indem ' die inwendigen Vorderkanten 7o der Federschenkel einen langgezogenen, bogen- und trichterförmig nach außen gerichteten Vorlauf haben. ■

Der Kontaktstift 56 hat einen zylindrischen Steckerstift 74 mit : einem sich verjüngenden vorderen Ende 76, das in einer abgerundeten oder halbkugelförmigen Spitze endet. Während bei der bisher üblichen Ausführung gemäß Figur 1 ein Spreizen der Federschenkel 2o schon erfolgt, bevor der Kontaktstift Io in die Kontaktbuchse 12 eingedrungen ist, hat bei der Ausführung gemäß Figur 4 bis 6 die Spitze 78 des vorderen Endes 76 des Steckerstiftes 74 einen so kleinen Radius R1, daß die Spitze 78 im Verlauf des Zusammenfügen der Steckverbindung zuerst einmal in Eingriff mit der runden öffnung 68 der Kontaktbuchse 42 gelangt, ohne daß ein Kraftaufwand erforderlich ist.

Um die Kraft möglichst niedrig zu halten, die ein weiteres Ineingriffbringen des Kontaktstiftes 56 bzw. des Steckerstiftes 74 m t der Kontaktbuchse 42 erfordert, läuft das vordere Ende 76 des Kontaktstiftes 56 relativ flach zur Spitze 78 hin aus, wobei der übergang vom zylindrischen Teil des Steckerstiftes 74 zur Spitze 78 durch aneinandergrenzende Wölbungen 8o und 82 unterschiedlichen Radius bewirkt wird.

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Besser noch ist es, wenn das vordere Ende 76 des Kontakf-stiftes 56 einen von der Spitze her allmählich zunehmender, langgezogenen, gewölbten Verlauf hat. Gemäß Figur 5 kann die ObKirflächenwölbung durch einen konstanten Radius R2 bestimmt werden, der sowohl in den konstanten Radius R₁ der Spitze 78 als auch in den zylindrischen Oberflächenbereich des Steckerstiftes 74 übergeht.

Um die erforderliche Kraft zum Ineingriffbringen möglichst klein zu halten, ist es wichtig, daß das Verhältnis des Durchniessers d^ der Öffnung 68 (Figur 1o) zum Durchmesser d₂ des Steckerstiftes 74 (Figur 4) mindestens 0,7:1 beträgt. Es ist weiterhin von Bedeutung, daß die sich aus der Rotation um die Längsachse χ ergebende Form des sich verjüngenden vorderen Endes 76 des Kontaktstiftes 56 der Gleichung:

x² + 0. 6So x + 27. 563 y² - 27. 444 = O und x² + O. 6So χ + 22. 563 y² - 22. 444 ■ O

entspricht, wobei die y-Achse rechtwinklig zur x-Achse verläuft, wie Figur 4 zeigt. Die elliptischen Kurven, die durch die vorgenannten Gleichungen gegeben sind, sind in Figur 6 durch die strichlinierten Kurveriäüge A und B angezeigt.

Gemäß einem vorstehend geformten Kontaktstiftende ist es angebracht, das die inwendige Vorderkante 7o ier Federschenkel 66 zur Kontaktbuchse 42 eine sich aus der Rotation um die Längsachse χ ergebende Form hat, die den Gleichungen:

x² - O. 742 χ + y² - O. 116 y + O. 139 - O x² - O. 718 χ + y² - O. 1o8 y + 0. 131-0

entspricht, wobei die x-Achse die Längsachse der Kontaktbuchse 42 ist und die y-Achse rechtwinklig zu der Längsachse verläuft.

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Es sei bemerkt, daß die vorstehenden Gleichungen eine kreisförmige Konfiguration definieren, im Gegensatz zu den elliptischen Kurvenbahnen, die durch die Form des Kontaktstiftendes 76 bestimmenden Gleichungen definiert sind. Die kreisförmige Ausbildung der inwendigen Vorderkante 7o ist aus fertigungstechnischen Gründen vorzuziehen. Andererseits kann diese Vorderkante 7o wie beschrieben, auch einen angenähert elliptischen Verlauf haben, entsprechend dem vorderen Ende 76 des Kontaktstiftes 56.

Eine weitere Verringerung der erforderlichen Kraft zum Ineingriffbringen der Kontaktstifte mit den Kontaktbuchsen kann erreicht werden, wenn von den in Eingriff miteinander gelangenden Oberflächen mindestens einer eine Oberflächengüte von8,1um (32 μ inch) hat. Die diesbezüglichen Oberflächenbereiche sind bei der Kontaktbuchse die inwendige Vorderkante 7o mit dem gleitenden Übergang 72 und der Bereich der runden öffnung 68, die durch die Federschenkel 66 gebildet wird, während die entsprechenden Oberflächenbereiche beim Kontaktstift 56 das sich verjüngende vordere Ende 76 und der sich anschließende Tel¹ des Steckerstiftes 74 sind, soweit er in Eingriff mit dem Buchsenkontakt kommt. Die geringst mögliche Einschubkraft erreicht man, wenn die genannten Oberflächenbereiche beider Kentaktelernente eine Oberflächengüte von 4_r1 pn (16 μ inch) oder glatter haben.

Bei der Ausführung eines Steckverbinders gemäß Figur 4 bis 1o und ein^r Oberflächengüte von 4,1um (16 μ inch), wurde eine maximale Einschubkraft von o,425 N (1,5 ounces) ermittelt.

Im Vergleich zu bisher gebräuchlichen Vielfachsteckverbindern wird zum Ineingriffbringen der Kontaktelemente eines Vielfachsteckverbinders gemäß der vorbeschriebenen Ausführung etwa nur ein Drittel der bisher notwendigen Kraft benötigt. Weiterhin sei bemerkt, daß bei einer Ausbildung der KontaktstLfte und -büchsen in der beschriebenen Weise die Kräfte zum In- und Aus-

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sereingriff-Hsringen ungefähr im Verhältnis 1:1 stehen, während diese bei herkömmlich ausgebildeten Steckverbindern im Verhältnis 2:1 oder größer stehen. Im übrigen sind die Kontaktstifte und Kontaktbuchsen gemäß Figur 4 bis 1o so ausgebildet, daß sie ohneweiteres mit Kontaktelementen herkömmlicher Bauart kombinierbar sind.

6 Schutzansprüche 2 Blatt Zeichnungen

Claims

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Schutzansprüche

1. Vielfachsteckverbinder, bestehend aus einer Kontaktst^ftleiste und einer entsprechenden Kontaktbuchsenleiste, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Kontaktstifte (56) haben eine zylindrische Form, deren vorderes Ende (76) zu einer sich allmählich verjüngenden Spitze (78) ausgebildet sind.

b) Die Kontaktbuchsen (42 haben eine zylindrische Form, deren vorderes Teil als Hülse (64) ausgebildet ist und mindestens zwei sich in Buchsenlängsrichtung erstreckende Federschenkel (66) mit gewölbter Querschnittsform hat, wobei die Federschenkel (66) schräg einwärts verlaufen und eine runde öffnung {68) bilden.

c) Die inv ?.ndige Vorderkante (7o) der Federschenkel (66) ist nach außen abgeschrägt mit einem gleitenden Übergang (72) zur Innenfläche der Federschenkel (66).

A) Das Verhältnis der Länge (L) der Federschenkel (66) zum Außendurchisesscr (D) der Hülse (64) liegt zwischen 2:1 und 5:1.

e) Das Verhältnis des vorderen Durchmessers (d1) der öffnungen (68) zum Durchmesser (d2) des Steckerstiftes (74) zum Kontaktstift (56) ist mindestens o,7:1.

f) Die sich aus der Rotation um die Längsachse χ ergebende Form des sich verjüngenden vorderen Endes (76) des Kontaktstiftes (56) entspricht der Gleichung: x² + 0. 69OX+27. 563 y² - 27. 444 =» 0 und x² + 0, 69OX+22. 563 y² - 22. 444 = 0, wobei die y-Achse rechtwinklig zur x-Achse verläuft.

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g* Die Berührungsfläche mindestens eines der jeweiligen Kontaktelernente (42, 56) hat eine Oberflächengüte, die glatter als 8,1μ m (32/a inch) ist.

2. Vielfachsteckverbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (78) der Kontaktstifte (56) abgerundet ist.

3. Vielfachsteckverbinder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichr. ^t, daß der allmähliche übergang vom zylindrischen Steckerstift (74) zur Spitze (78) eine langgezogene, gewölbte Form hat.

4. Vielfachsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächengüte 4,1 μ m (16^u inch) oder glatter ist.

5. Vielfachsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der übergang zwischen der abgeschrägten inwendigen Vorderkante (7o) und der Innenfläche der Federschenkel (66) eine langgezogene, gewölbte Form hat.

6. Vielfachsteckverbinder nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet , daß die sich aus der Rotation ur. die Längsachse χ ergebende Form der inneren Vorderkante der Federschenkel (66) der Gleichung:

Λ² - 0. 742 χ + y² - 0. 116 y + 0. 139 = 0 und x² - 0. 718 χ + y² - 0. 1o8 y + 0. 131 = 0

entspricht, wobei die y-Achse rechtwinklig zur x-Achse verläuft

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