Hintergrund der Erfindung
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Elektrische Verbinder umfassen nichtleitende Gehäuse, in
denen ein oder mehrere elektrisch leitende Anschlüsse
angebracht sind. Die Anschlüsse sind mechanisch und elektrisch
mit Leitern, wie Drähten, Kabeln oder leitenden Zonen auf
einer Leiterplatte, verbunden. Elektrische Verbinder werden
in koppelbaren Paaren verwendet, wobei die jeweiligen
Gehäuse und Anschlüsse eines Paares miteinander koppelbar
sind. So kann z.B. ein Paar elektrischer Verbinder
elektrische Verbindungen zwischen den Leitern eines Kabels und
den gedruckten schaltungen auf einer Leiterpiatte
ermöglichen.
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Die koppelbaren Anschlüsse eines Paares elektrischer
Verbinder sind speziell so ausgebildet, daß erhebliche
Kontaktkräfte gegeneinander in ihrem voll gekoppelten
Zustand erreicht werden. Diese notwendigen Kontaktkräfte
können zu beträchtlichen Einsteckkräften beim Koppeln
führen, insbesondere wenn sich die Anzahl der Anschlüsse in
einem Verbinder erhöht.
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Das Vorhandensein hoher Einsteckkräfte schafft die
Möglichkeit, daß die Person, die zwei elektrische Verbinder
koppelt, kurz vor dem vollständigen Einstecken aufhört. Ein
unvollständiges Einsetzen gekoppelter Verbinder erbringt
typischerweise weniger als die spezifizierten Kontaktkräfte
zwischen den gekoppelten Anschlüssen und kann zu einer
schlechten elektrischen Leistung und einem unbeabsichtigten
Trennen der teilweise gekoppelten Verbinder führen,
insbesondere in einer Umgebung mit starken Schwingungen, wie in
einem Kraftfahrzeug.
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Um zur Sicherstellung eines vollständigen Einsetzens und
zur Verhinderung einer unbeabsichtigten Trennung
gekoppelter Verbinder beizutragen, sind viele Gehäuse
elektrischer Verbinder mit in gegenseitigen Eingriff bringbaren
Arretierungen versehen. Insbesondere kann ein Verbinder ein
verbiegbares Verriegelungsteil aufweisen, während der
gegenüberliegende Gegenverbinder eine
Arretierungsausbildung für einen Eingriff durch das Verriegelungsteil
aufweisen kann. Die meisten vorbekannten Verbinder mit
verbiegbaren Verriegelungsteilen und entsprechenden
Arretierungsausbildungen können die Verbinder in ihrem
gekoppelten Zustand im Verriegelungseingriff halten,
erfordern jedoch eine komplexe Handhabung zur Herbeiführung
des Koppelns oder Entkoppelns. Die oben beschriebenen hohen
Einsteckkräfte in Verbindung mit der für die
Arretierungseinrichtung bei vorbekannten Verbindern erforderlichen
Handhabung können das Koppeln und Entkoppeln besonders
schwierig gestalten. Vgl. z.B. US-A-4 030 796 und EP-A-
006 183.
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Der Stand der Technik umfaßt rampenversehene
Arretierungsausbildungen, die das vollständige Einsetzen der Verbinder
unterstützen sollen. Insbesondere umfaßt der Stand der
Technik Verbinder, bei denen eine verbiegbare
Verriegelungseinrichtung an einem Verbinder und eine
entsprechende Arretierungsausbildung am Gegenverbinder derart
ausgebildet sind, daß die Elastizität der
Verriegelungseinrichtungen und die winkelausrichtung der Rampen
zusammenwirken, um die Verbinder in einen vollständig
gekoppelten Zustand zu drücken. Beispiele von vorbekannten
Verbindern mit dieser Grundkonstruktion sind gezeigt in US
A-4 026 624, ausgegebenen an Boag am 31. Mai 1977, und US
A-4 273 403, ausgegeben an Cairns am 16. Juni 1981. Bei
diesen und anderen ähnlichen vorbekannten Verbindern
gestaltet sich das Entkoppeln der Verbinder schwierig durch
die Notwendigkeit, sowohl die Kontaktkräfte in den
Anschlüssen als auch die Rampenkräfte in den
Verriegelungseinrichtungen des Gehäuses zu überwinden. Obwohl diese
vorbekannten Verbinder das Koppeln der Verbinder erleichtern
können, erfordern sie somit erheblich größere Kräfte zum
Entkoppeln.
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Die Handhabung dieser vorbekannten Verbinder wird noch
schwieriger durch die komplexen Mehrfachverbiegungen, die
innerhalb der Verriegelungsausbildungen sowohl beim Koppeln
als auch beim Entkoppeln erforderlich sind. Insbesondere
haben vorbekannte Verbinder dieser Art
Verriegelungsausbildungen erforderlich gemacht, die sich allmählich um
mehrere Achsen beim Koppeln und Entkoppeln verbiegen, wie
etwa eine Verbiegung zur angrenzenden Ebene des
Verbindergehäuses hin oder von dieser fort und eine Verbiegung
parallel zu der Ebene. Die für ein solches Koppeln oder
Entkoppeln benötigten sehr großen Kräfte können so groß
sein, daß sie benachbarte Teile des Verbinders beschädigen,
wie etwa die empfindlichen elektrischen Verbindungen
zwischen den Anschlüssen und den Leitern in diesen. Des
weiteren bieten viele der vorbekannten Verbinder dieser
Art, wie etwa die in US-A-4 026 624 gezeigten Verbinder,
keine angemessene Verriegelung der Verbinderbauteile in
deren vollständig eingesetztem Zustand. Somit ist ein
weniger als vollständig gekoppelter Zustand oder ein
zufälliges Entkoppeln möglich.
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Die vorbekannten Verriegelungsausbildungen sind
typischerweise als ein einstückiger Teil der Verbindergehäuse
ausgebildet, d.h. die Gehäuse und Verriegelungsausbildungen
werden gemeinsam von dem gleichen Kunststoffmaterial
geformt. Jedoch werden alle Kunststoffe letztendlich verformt
oder verändern ihre Form, wenn sie einer andauernden Last
ausgesetzt werden. Dieses gilt insbesondere für Nylon, das
über die Zeit oder Temperatur seine Elastizität verliert.
Demgemäß verlieren auch die vorbekannten Verriegelungsaus
bildungen ihre Wirksamkeit bei der Unterstützung im
endgültigen Koppeln der Verbinder.
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Mit Blick auf das Obige ist es eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine Verriegelungsausbildung für
elektrische Verbinder zu schaffen, die auf wirksamere Weise
deren zwangläuf iges Koppeln sicherstellt.
Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist wie im Anspruch 1
beansprucht, und die Ansprüche 2 bis 9 beanspruchen fakultative
Merkmale.
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Die vorliegende Erfindung ist auf ein Paar koppelbarer
elektrischer Verbinder gerichtet. Jeder Verbinder umfaßt
ein nichtleitendes Gehäuse, das aus einem
Kunststoffmaterial geformt sein kann. Zumindest ein elektrischer
Anschluß ist in jedem Gehäuse angebracht, wobei jeder
Anschluß in einem Gehäuse mit einem entsprechenden Anschluß
im gegenüberliegenden Gehäuse koppelbar ist, um zwischen
diesen eine elektrische Verbindung zu schaffen.
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Die jeweiligen Gehäuse können so ausgebildet sein, daß sie
z.B. mit Verriegelungseingriff, aber lösbar, in einer einem
vollständig gekoppelten Zustand der jeweiligen Anschlüsse
entsprechenden Position gehalten werden. Speziell umfaßt
das Gehäuse zumindest eines Verbinders eine verbiegbare
Verriegelungseinrichtung, die für einen verriegelnden,
jedoch lösbaren Eingriff mit einem entsprechenden Nocken am
Gegengehäuse angeordnet und gestaltet sein kann. Die
verbiegbare Verriegelungseinrichtung zumindest eines Gehäuses
umfaßt eine Federeinrichtung zur Verstärkung, um die
Entwicklung einer Energiespeicherung durch die anfängliche
Verbiegung zu ermöglichen, die beim Koppeln der
elektrischen Verbinder auftritt. Die Gestaltung des jeweiligen
Nockens und der jeweiligen Verriegelungseinrichtung ist
ferner derart, daß die durch die Anfangsverbiegung der
Verriegelungseinrichtung entwickelte gespeicherte Energie
während späterer Stadien des Koppelns verwendet wird, um
die jeweiligen Verbinder in ihrem vollständig gekoppelten
Zustand zu drücken. Die Speicherenergie kann durch
zweckmäßig gestaltete Rampenflächen an der
Verriegelungseinrichtung und/oder dem Nocken entwickelt und nachfolgend
verwendet werden. Die Rampenflächen können so augebildet
sein, daß eine Verbiegung der Verriegelungseinrichtung um
eine erste Achse herbeigeführt wird, die im allgemeinen
orthogonal zur Richtung der Kopplungsbewegung der
jeweiligen Verbinder verläuft. Die Rampenflächen können zur
ersten Biegeachse parallele Ebenen bilden. Die
Verriegelungseinrichtung kann ferner so gestaltet sein, daß
eine sichere, jedoch lösbare Verriegelung der jeweiligen
Verbinder im voll gekoppelten Zustand der Anschlüsse in
diesen erreicht wird.
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Die Verriegelungseinrichtung kann alternativ um eine zweite
Achse biegbar sein, um eine Trennung bzw. ein Entkoppeln
der Verbinder voneinander zu ermöglichen. Die zweite Achse
einer Verbiegungsdrehung kann im allgemeinen orthogonal zur
ersten Drehachse sein. Die verbiegbare
Verriegelungseinrichtung kann mit dem übrigen Teil des zugehörigen
Gehäuses an einer Anlenkungsstelle oder einem Ansatz
verbunden sein. Die verbiegbare Verriegelungseinrichtung kann
sich zu gegenüberliegenden Seiten des Ansatzes erstrecken,
derart, daß Bereiche der Verriegelungseinrichtung auf einer
Seite des Ansatzes eine Verriegelungsfunktion erfüllen,
während Bereiche der Verriegelungseinrichtung auf der
gegenüberliegenden Seite des Ansatzes in zweckmäßiger Weise
derart aktiviert werden, daß eine Verbiegung der
Verriegelungseinrichtung um die zweite Achse möglich ist, um
die Verriegelungseinrichtung außer Eingriff mit dem
gegenüberliegenden Verbinder zu bringen. Die Verbinder können
alternativ oder zusätzlich so ausgebildet sein, daß die
Verwendung eines Entkopplungswerkzeuges, wie eines
Schraubendrehers ermöglicht wird, um die Verbiegung der
Verriegelungseinrichtung zum Lösen der Verbinder
herbeizuführen. Die oben beschriebenen Ausführungsformen
ermöglichen es, die Verbinder ohne Überwindung der Rampenkräfte
der Verriegelungseinrichtung und des Nockens zu entkoppeln.
Statt dessen ist es nach der Verbiegung der
Verriegelungseinrichtung um die zweite Achse lediglich notwendig, die
Kontaktkräfte zwischen den in den jeweiligen Gehäusen
angebrachten Anschlüssen zu überwinden.
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Die Verriegelungseinrichtung kann einen einzigen
verbiegbaren Verriegelungsarm oder ein Paar gegenüberliegender
verbiegbarer Verriegelungsarme umfassen. Die
Verriegelungsarme können so gestaltet sein, daß sie sich um
gegenüberliegende Seiten eines Nockens am gegenüberliegenden
Verbindergehäuse verbiegen. Der Nocken kann ein Prisma von
fünfeckiger Querschnittsgrundform bilden, die von einem
Paar gegenüberliegender Rampenflächen zum Entwickeln von
Speicherenergie in den Verriegelungsarmen, einem Paar
entgegengesetzt gerichteter Rampenflächen zur Anwendung der
zuvor entwickelten, gespeicherten Energie und einer
Verriegelungsfläche definiert ist. Die verschiedenen Flächen
des Nockens können Ebenen bilden, die parallel zur ersten
Biegeachse der Verriegelungseinrichtung verlaufen.
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Bei einer alternativen Ausführungsform kann die verbiegbare
Verriegelungseinrichtung ein Paar verbiegbarer
Verriegelungsteile umfassen, die sich durch ein
Verriegelungsgatter bewegen, das den Nocken bildet. Bei dieser
Ausführungsform können die Rampen- und Verriegelungsflächen an
verbiegbaren Verriegelungsarmen angeordnet sein und zur
ersten Biegeachse parallele Ebenen definieren.
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Bei sämtlichen der oben beschriebenen Ausführungsformen
können die Gehäuse ferner gegen Überbeanspruchung wirkende
Ausbildungen zur Verhinderung eines Überdrehens der
verbiegbaren
Verriegelungsarme um jede der alternativen
Drehachsen umfassen.
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Vorzugsweise weist die verbiegbare Verriegelungseinrichtung
eine metallische Federeinrichtung zur Verstärkung auf. Bei
den Ausführungsbeispielen haben die Verriegelungsarme einen
Federstahldraht, der in der Weise in sie eingesetzt ist,
daß der Verriegelungsmechanismus über die Zeit nicht seine
Elastizität verliert. Diese verstärkte
Verriegelungsausbildung kann mit oder ohne Verriegelungsflächen, je nach
der besonderen Anwendung, benutzt werden. Darüber hinaus
kann die Verwendung von Federstahleinsätzen in jeder Art
von Kunststoffverriegelungsteil die Funktionsfähigkeit und
den Bestand der Verriegelung über die Zeit und den
Alterungsprozeß verbessern.
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Einige Wege der Ausführung der vorliegenden Erfindung
werden im nachfolgenden im einzelnen als Beispiel mit Bezug
auf die Zeichnungen beschrieben, die spezielle
Ausführungsformen zeigen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist, in Explosivdarstellung, eine perspektivische
Ansicht eines Verbinderpaares, bei dem die vorliegende
Erfindung angewandt werden kann.
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Fig. 1 A ist eine perspektivische Ansicht eines
alternativen Buchsenverbinders, der mit dem Steckverbinder nach
Fig. 1 verwendet werden kann.
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Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Verbinder in einem
vollständig gekoppelten Zustand.
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Fig. 2A ist eine Draufsicht auf einen alternativen
Steckverbinder, der bei der Verbinderanordnung nach Fig. 2
verwendet werden könnte.
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Fig. 3 ist eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten
gekoppelten Verbidner.
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Fig. 3 A ist eine Seitenansicht des Steckverbinders nach
Fig. 2A.
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Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines alternativen
Verbindergehäuses, bei dem die vorliegende Erfindung
angewandt werden kann.
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Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Bereichs
eines zweiten Verbindergehäuses für einen
Verriegelungseingriff mit dem Gehäuse nach Fig. 4.
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Fig. 6 ist eine Querschnittsdarstellung der
Verriegelungsausbildungen nach den Fig. 4 und 5 in einem fluchtenden,
jedoch ungekoppelten Zustand.
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Fig. 7 ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 6, bei
der jedoch die Verbindergehäuse in einem teilweise
gekoppelten Zustand gezeigt sind.
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Fig. 8 ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich den Fig. 6
und 7, bei der jedoch die jeweiligen Verbindergehäuse in
einem vollständig gekoppelten Zustand gezeigt sind.
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Fig. 9 ist eine Querschnittsdarstellung nach der Linie 9-9
der Fig. 8.
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Fig. 10 ist eine Vorderansicht einer dritten
Ausführungsform eines Verbinders, bei dem die vorliegende Erfindung
angewandt werden kann.
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Fig. 11 ist eine Seitenansicht des in Fig. 10 gezeigten
Verbindergehäuses.
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Fig. 12 ist eine Endansicht des in den Fig. 10 und 11
gezeigten Verbindergehäuses.
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Fig. 13 ist eine Vorderansicht eines mit dem in Fig. 10
gezeigten Verbinder koppelbaren Verbinders.
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Fig. 14 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht des in
Fig. 13 gezeigten Verbinders.
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Fig. 15 ist eine Endansicht des in den Fig. 13 und 14
gezeigten Verbindergehäuses.
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Fig. 16 ist eine Querschnittsdarstellung, die die Verbinder
nach den Fig. 10 bis 15 vor dem Koppeln und ferner in einem
vollständig gekoppelten Zustand zeigt.
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Fig. 17 zeigt die Verbinder nach Fig. 16 in einer
koppelbaren Zwischenanordnung zueinander.
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Fig. 18 ist eine Querschnittsdarstellung der gekoppelten
elektrischen Verbinder nach den Fig. 16 und 17 während
ihres Entkoppelns.
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Fig. 19 ist, in Explosivdarstellung, eine perspektivische
Ansicht des Buchsenverbinders nach Fig. 1 und zeigt
Drahteinsätze in den Verriegelungsarmen gemäß der
vorliegenden Erfindung.
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Fig. 20 ist eine Querschnittsdarstellung der
stahlverstärkten Verriegelungsarme nach der Linie X-X der Fig. 19.
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Fig. 21 ist eine Endansicht einer alternativen
Ausführungsform der verstärkten Verriegelungsausbildung, die bei
verschiedenartigen Verbindergehäusen gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden könnte.
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Fig. 22 ist eine Querschnittsdarstellung einer alternativen
Ausführungsform eines Kopplungsnockens zur Verwendung mit
der Klinke nach Fig. 21 gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 23 ist eine Querschnittsdarstellung der verstärkten
Verriegelungsausbildungen nach den Fig. 21 und 22 in einem
fluchtenden, jedoch entkoppelten Zustand.
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Fig. 24 ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 23,
wobei jedoch die Verbindergehause in einem teilweise
gekoppelten Zustand gezeigt sind.
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Fig. 25 ist eine Querschnittsansicht ähnlich den Fig. 23
und 24, wobei jedoch die jeweiligen Verbindergehäuse in
einem vollständig gekoppelten Zustand gezeigt sind.
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Fig. 26 ist eine graphische Darstellung der
Verbindereinsetzkraft gegen die Verlagerung entlang der Kopplungsachse
entsprechend den Fig. 23 bis 25.
Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen
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Ein Paar koppelbarer Verbinder, bei denen die vorliegende
Erfindung angewandt werden kann, ist in den Fig. 1 bis 3
veranschaulicht und allgemein mit der Bezugszahl 10
gekennzeichnet. Das Paar koppelbarer Verbinder umfaßt einen
Buchsenverbinder 12 und einen Steckverbinder 14.
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Der Buchsenverbinder 12 umfaßt ein nicht leitendes
Formkörper-Gehäuse 16 mit einer Anordnung von Stiftanschlüssen
18, die fest in diesem angebracht sind. Jeder Stiftanschluß
18 ist an einen Drahtleiter 20 angeschlossen. Die in Fig. 1
gezeigte Buchse 12 ist geeignet, ein Paar von
Stiftanschlüssen 18 aufzunehmen. Es versteht sich jedoch, daß die
in Fig. 1 veranschaulichte zwangsläufige
Verbinderverriegelung angepaßt werden kann an Verbinder mit einer
beliebigen Anzahl von Anschlüssen. Der Buchsenverbinder kann
ferner für eine direkte Verbindung mit leitenden Zonen auf
einer gedruckten Leiterplatte ausgebildet sein. Speziell
zeigt Fig. 1 A einen Buchsenverbinder 12A in einer
Ausbildung für eine Anbringung mit Verriegelung an einer
gedruckten Leiterplatte durch Klinken 24A. Der
Buchsenverbinder 12A ist geeignet, Stifte 18A aufzunehmen, von denen
ein Ende mit Leiterbahnen auf der Leiterplatte verbunden
wird. Andere Variationen des Buchsenverbinders können
rechtwinklige Stifte einschließen, mit Klinken am Verbinder
rechtwinklig zu den Klinken 24A in Fig. 1A.
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Das Gehäuse 16 der Buchse 12, wie es in Fig. 1 gezeigt ist,
ist als Einheit von Kunststoffmaterial geformt und umfaßt
ein vorderes Kopplungsende 22, ein hinteres Ende 24 und
einen Steckeraufnahmeraum 26, der sich zwischen ihnen und
im allgemeinen entlang der Kopplungslängsachse L des
Gehäuses 16 erstreckt. Das Gehäuse 16 umfaßt ferner eine
oberseitige Oberfläche 28, an der ein Paar elastisch
verbiegbarer Klinkenarme 30 und 31 angebracht ist. Die
Klinkenarme 30 und 31 sind vorkragend zur oberseitigen
Oberfläche 28 des Gehäuses 16 am jeweiligen hinteren Ende
32, 33 der Klinkenarme 30 und 31. Die Anbringung der
Klinkenarme 30 und 31 am Gehäuse 16 ist derart, daß die
Klinkenarme 30 und 31 elastisch in einer gemeinsamen Ebene
voneinander fort und um parallele, im allgemeinen
orthogonal zur oberseitigen Oberfläche 28 verlaufende Achsen Y&sub1;
und Y&sub2; verbogen werden können. Alternativ können die
Klinkenarme 30 und 31 elastisch von der oberseitigen
Oberfläche 28 des Gehäuses 16 fort und um die Achse X verbogen
werden, die im allgemeinen orthogonal zur Längsrichtung des
Gehäuses 16 und im allgemeinen parallel zur Ebene der
oberseitigen Oberfläche 28 verläuft.
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Die Verriegelungsarme 30 und 31 umfassen ferner vordere
Enden 34 und 35, die gekennzeichnet sind durch
rampenförmige Führungsflachen 36 und 37, die im Winkel zueinander
ausgerichtet sind, um es den jeweiligen Verriegelungsarmen
30 und 31 zu ermöglichen, voneinander fort gebogen zu
werden. Die Verriegelungsarme 30 und 31 sind ferner mit
nach hinten weisenden Arretierungsflächen 38 und 39
versehen, die im allgemeinen orthogonal zur
Kopplungslängsachse L des Gehäuses 16 und parallel zu den Achsen Y&sub1; und
Y&sub2; ausgerichtet sind. Im unbeaufschlagten Zustand, wie er
am deutlichsten in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, sind die
Arretierungsflächen 38 und 39 voneinander durch einen
Abstand a beabstandet. Wie besonders deutlich in Fig. 3
gezeigt ist, kann das äußerste vordere Ende jedes
Verriegelungsarms 30, 31 eine verringerte Dicke aufweisen, um
das Einsetzen eines Werkzeugs zwischen die
Verriegelungsarme 30 und 31 und eine entsprechende Oberfläche des
Steckers 14 zum Verbiegen der Verriegelungsarme 30 und 31
weg vom Stecker 14, wie nachfolgend weiter erläutert, zu
erleichtern.
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Der Stecker 14 umfaßt ein Gehäuse 40, das als Einheit von
einem nichtleitenden Material geformt ist. Das Gehäuse 40
umfaßt ein vorderes Kopplungsende 42 und ein
gegenüberliegendes hinteres Ende 44 mit einer Mehrzahl von sich
zwischen ihnen erstreckenden Anschlußaufnahmeöffnungen 46.
Stiftaufnahmeanschlüsse 48 sind an Drahtleiter 50
angeschlossen und in den Anschlußaufnahmeöffnungen 46 des
Gehäuses 40 anbringbar. Das vordere Ende 42 des Gehäuses 40
ist so bemessen, daß es gleitend in den Steckeraufnahmeraum
46 des Gehäuses 16 der Buchse 12 eingesetzt wird. Im
vollständig gekoppelten Zustand der jeweiligen Gehäuse 16 und
40 sind die Stiftanschlüsse 18 der Buchse 12 vollständig
gekoppelt in den Stiftaufnahmeanschlüssen 48 des Steckers
14.
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Das Gehäuse 40 des Steckers 14 umfaßt eine oberseitige
Oberfläche 52 mit einem Arretiernocken 54, der von dieser
eine Einheit bildend ausgeht. Der Arretiernocken 54 bildet
im allgemeinen ein Prisma mit fünfeckigem Querschnitt. Die
Seitenflächen des prismatischen Arretiernockens 54 bilden
ein Paar vorderer Rampenflächen 56 und 57, ein Paar
hinterer Rampenflächen 58 und 59 und eine Arretierfläche
60, die sämtlich so angeordnet sind, daß sie im allgemeinen
parallel zu den ersten Achsen Y&sub1; und Y&sub2; der
Verriegelungsarme 30 und 31 im gekoppelten Zustand der Verbinder 12 und
14 verlaufen.
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Die vorderen Flächen 56 und 57 des abstehenden Teils 54
bilden einen Winkel mit Bezug auf die Kopplungslängsachse L
der Verbinder 12 und 14, um eine angemessene Einsteckkraft
entsprechend der relativen Elastizität der
Verriegelungsarme 30 und 31 zu erzielen. Es wurde ein Winkel von etwa
45º für die hier dargestellten Verbinder 12 und 14 gewählt.
Die hinteren Flächen 58 und 59 bilden ebenfalls einen
Winkel mit Bezug auf die Kopplungslängsachse L der
Verbinder 12 und 14, der entsprechend den Einsteckkräften in
den Anschlüssen 18, 48, die überwunden werden müssen,
gewählt wird. Es sind Winkel von etwa 30º für die
Anschlußverbinder hier gezeigt. Die Arretierfläche 60 hat eine
Breite b, die größer ist als der Abstand a zwischen den
Arretierflächen 38 und 39 der Verriegelungsarme 30, 31.
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Die Verbinder 12 und 14 werden dadurch gekoppelt, daß das
vordere Kopplungsende 42 des Steckergehäuses 40 entlang der
Kopplungsachse L in den Steckeraufnahmeraum 26 am vorderen
Ende 22 des Buchsengehäuses 16 gleitbar eingesetzt wird,
derart, daß die vorderen Rampenflächen 36 und 37 der
Verriegelungsarme 30 und 31 mit den vorderen Rampenflächen 56
und 57 des prismatischen Nockens 54 mit Fünfeckquerschnitt
in Eingriff kommen. Die fortgesetzte Vorbewegung der Buchse
12 und des Steckers 14 aufeinander zu bewirkt, daß die
Verriegelungsarme 30 und 31 auseinandergebogen werden aufgrund
der an den gegenüberliegenden Rampenflächen 35/56 und 37/57
entwickelten Keilkräfte. Dieses Auseinanderbiegen erzeugt
gespeicherte Energie in den elastischen Verriegelungsarmen
30 und 31.
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Das fortgesetzte Koppeln der Buchse 12 und des Steckers 14
bewirkt, daß die vorderen Enden 34 und 35 der
Verriegelungsarme 30 und 31 an den vorderen Rampenflächen 56
und 57 des prismatischen Arretiernockens 54 vorbeigehen und
mit den hinteren Rampenflächen 58 und 59 in Eingriff
kommen. Dieses entspricht im wesentlichen dem Punkt, an dem
die Stiftanschlüsse 18 mit den Stiftaufnahmeanschlüssen 48
in Eingriff sind. In dieser Position bewirkt die
gespeicherte Energie, die durch die elastische Verbiegung der
Verriegelungsarme 30 und 31 erzeugt wurde, daß die
Vernegelungsarme 30 und 31 mit den hinteren Rampenflächen 58 und
59 zusammenwirken, um die Buchse 12 und den Stecker 14
wirksam gegeneinander und in gegenseitige Stellungen zu
ziehen, die der vollständigen Kopplung des Stiftanschlusses
mit dem Stiftaufnahmeanschluß 48 entsprechen. Wenn die
vorderen Enden 34 und 35 der Verriegelungen 30 und 31 die
hinteren Enden der hinteren Rampenflächen 58 und 59
erreichen, kehren die Verriegelungsarme 30 und 31 elastisch
in ihren unbeaufschlagten Zustand zurück mit
Arretiereingriff der Arretierflächen 38 und 39 der Verriegelungsarme
30 und 31 mit der Arretierfläche 60 des prismatischen
Arretiernockens 54. Diese relative Stellung der
Verriegelungsarme 30 und 31 mit dem Arretiernocken 54
entspricht einem vollständig gekoppelten Zustand der
Stiftanschlüsse 18 in den Stiftaufnahmeanschlüssen 48. Man wird
bemerken, daß der gegenseitige Eingriff der Arretierflächen
38 und 39 und der Arretierfläche 60 des Nockens 54 ein
Entkoppeln der Buchse 12 und des Steckers 14 durch auf diese
ausgeübte entgegengesetzte Zugkräfte verhindert. Vielmehr
kann, wie dies besonders deutlich in Fig. 3 gezeigt ist,
ein Entkoppeln nur dadurch erreicht werden, daß ein
geeignetes Werkzeug, wie ein Schraubendreher, zwischen die
verjüngten vorderen Enden 34 und 35 der Verriegelungsarme 30
und 31 und die gegenüberliegende oberseitige Oberfläche 52
des Steckergehäuses 40 eingesetzt wird. Das Werkzeug könnte
gedreht werden, um zu bewirken, daß die Verriegelungsarme
30 und 31 um die alternative Achse X und weg von der
oberseitigen
Oberfläche 52 um einen solchen Betrag gedrückt
werden, daß die Arretierflächen 38 und 39 der
Verriegelungsarme 30 und 31 die Möglichkeit haben, die
Arretierfläche 60 des Nockens 54 freizugeben. In diesem
Verbiegungszustand kann das Entkoppeln leicht durch
Entkopplungskräfte erreicht werden, die nur so groß sind, daß
die Kontaktkräfte zwischen den jeweiligen Stiftanschlüssen
18 und Stiftaufnahmeanschlüssen 48 überwunden werden.
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Ein alternatives Steckverbindergehäuse 40A ist in den Fig.
2A und 3A veranschaulicht. Das Gehäuse 40A weist eine
oberseitige Oberfläche 52A auf, von der ein Nocken 54A ausgeht.
Der Nocken 54A umfaßt vordere Rampenflächen 56A und 57A,
hintere Rampenflächen 58A und 59A und einen hinteren Rand
60A von im wesentlichen Null Breite. Somit ist der Nocken
54A ein Prisma mit im allgemeinen rhomboidischem
Querschnitt. Der mit den vorderen Rampenflächen 56A und 57A
fluchtende Bereich der oberseitigen Oberfläche 52A ist
abgeschrägt, um eine leichte Aufwärtsbiegung der
Verriegelungsarme während der Anfangsstadien des Koppelns zu
erhalten. Eine Arretierfläche 61A ist an der oberseitigen
Oberfläche 52A fluchtend mit dem hinteren Rand 60A des
Nockens 54A gebildet. Die Verriegelungsarme verbiegen sich
beim vollständigen Einsetzen nach unten, um mit der
Arretierfläche 61A in Eingriff zu kommen.
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Eine alternative Arretier- und Freistandausbildung ist in
den Fig. 4 bis 9 gezeigt. Im einzelnen zeigt Fig. 4 ein
Gehäuse 62 für die Buchse eines elektrischen Verbinders. Das
Gehäuse umfaßt eine vordere Kopplungsfläche 64 mit einem
Steckeraufnahmeraum 66, der sich in diese hineinerstreckt.
Das Verbindergehäuse 62 umfaßt eine Oberwand 68, von der
eine elastisch verbiegbare Verriegelungsausbildung 70
ausgeht. Im einzelnen umfaßt die Verriegelungsausbildung 70
ein Paar einander gegenüberliegender Verriegelüngsarme 72
und 73, die um Achsen Y3 und Y4 voneinander fort elastisch
verbiegbar sind. Die Verriegelungsausbildung 70 umfaßt
ferner ein gegenüberliegendes hinteres Ende 74. Somit kann
die gesamte Verriegelungsausbildung 70 an der Basis 76
verbogen werden, um eine Drehung der Verriegelungsausbildung
70 um die Achse X2 und relativ zum übrigen Teil des
Gehäuses 62 zu ermöglichen. Zum Beispiel kann das hintere
Ende 74 der Verriegelungsausbildung 70 zur oberseitigen
Oberfläche 68 des Gehäuses 62 hin gedrückt werden, mit der
Folge, daß die Verriegelungsarme 72 und 73 im allgemeinen
um die Achse X2 vom übrigen Teil des Gehäuses 62 weggedreht
werden.
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Die Verriegelungsarme 72 und 73 umfassen vordere
Rampenflächen 78 und 79 und hintere Rampenflächen 80 und 81, die
parallel zu den Achsen Y3 und Y4 verlaufen. Die
Verriegelungsarme umfassen ferner nach hinten weisende
Arretierflächen 82 und 83, die ebenfalls parallel zu den Achsen
Y3 und Y4 verlaufen. Die Arretierflächen 82 und 83 sind im
allgemeinen orthogonal zu den Längsachsen der
Verriegelungsarme 72, 73 ausgerichtet.
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Das Buchsengehäuse 62 ist mit einem Stecker, der ein
Gehäuse 84 hat, koppelbar. Das Steckergehäuse 84 weist ein
vorderes Kopplungsende 85 und einen Arretiernocken 86 auf,
der von diesem einheitsbildend ausgeht. Der Nocken 86 ist
gekennzeichnet durch winklig ausgerichtete vordere
Rampenflächen 88 und 89, die mit den vorderen Rampenflächen 78
und 79 der Verriegelungsarme 72 und 73 in Eingriff bringbar
sind. Der gegenseitige Eingriff der Rampenflächen 88 und 89
des Nockens 86 mit den vorderen Rampenflächen 78 und 79 der
Verriegelungsausbildung 70 bewirkt, daß die jeweiligen
Verriegelungsarme 72 und 73 elastisch um die Achsen Y3 und Y4
während der Anfangsstadien des Koppelns auseinandergedrückt
werden. Der Nocken 86 ist ferner mit nach hinten
angeordneten Arretierflächen 92 und 93 für einen
Arretiereingriff mit den jeweiligen Arretierflächen 82 und 83 der
Verriegelungsarme 72 und 73 beim vollständigen Koppeln der
jeweiligen Gehäuse 62 und 84 versehen.
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Die Verbindergehäuse 62 und 84 sind in den Fig. 6 bis 8
während verschiedener Kopplungsphasen dargestellt. Im
einzelnen bewirkt der Anfangseingriff der vorderen
Rampenflächen 78 und 79 der Verriegelungsausbildung 70 mit den
entsprechenden vorderen Rampenflächen 88 und 89 des
Arretiernockens 86, daß die Verriegelungsarme 72 und 73
elastisch um die Achsen Y3 und Y4 auseinander und in die in
Fig. 7 gezeigte Biegeausrichtung gebogen werden. Wenn sich
die jeweiligen Gehäuse 62 und 84 über die in Fig. 7
gezeigte Stellung hinaus vorbewegen, wird die gespeicherte
Energie, die durch die elastische Biegung der
Verriegelungsarme 72 und 73 im Zusammenwirken mit den hinteren
Rampenflächen 80 und 81 der Verriegelungsarme 72 und 73
entwickelt wurde, wirksam, um die jeweiligen Gehäuse 62 und
84 in den in Fig. 8 gezeigten vollständig gekoppelten
Zustand zu drücken. In diesem vollständig gekoppelten Zustand
kehren die Verriegelungsarme 72 und 73 elastisch in ihren
ungebogenen Anfangszustand zurück, wie in Fig. 8 gezeigt,
so daß die nach hinten weisenden Arretierflächen 82 und 83
an den Verriegelungsarmen 72 und 73 jeweils mit der
entsprechenden Arretierfläche 62, 63 am Nocken 86 in Eingriff
kommen. Es versteht sich, daß die hinteren Rampenflächen 80
und 81, die die gespeicherte Energie der elastischen
Verriegelungsarme 72 und 73 zurückführen, direkt an den
Verriegelungsarmen 72, 73 bei der Ausführungsform nach den
Fig. 4 bis 9 angeordnet sind, während die entsprechenden
hinteren Rampenflächen 58, 59 direkt am Nocken 54 bei der
Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 vorgesehen sind.
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Mit Blick auf Fig. 9 können die jeweiligen Verbindergehäuse
62 und 84 dadurch außer Eingriff gebracht werden, daß das
hintere Ende 74 der Verriegelungsausbildung 70 zum übrigen
Teil des Gehäuses 62 hin gedrückt wird. Dieser auf das
hintere Ende 74 der Verriegelungsausbildung 70 ausgeübte
Druck nach unten bewirkt, daß die Verriegelungsarme 72 und
73 vom übrigen Teil des Gehäuses 62 weggedreht werden und
die Arretierflächen 92 und 93 des Nockens 86 freigeben. Das
Gehäuse 62 kann dann ohne weiteres vom Gehäuse 84 dadurch
gelöst werden, daß lediglich Kräfte ausgeübt werden, die
ausreichen, die Kontaktkräfte in den Anschlüssen (nicht
gezeigt) zu überwinden. Wie in Fig. 9 gezeigt, wird eine
Überbeanspruchung bzw. Überdrehung der
Verriegelungsausbildung 70 durch eine Wand 94 gegen Überbeanspruchung am
Gehäuse 84 verhindert. Die Wand gegen Überbeanspruchung
macht es auch schwierig, eine Verbindung durch Verbiegen
der Verriegelungsausbildung 70, wie in Fig. 9 gezeigt, zu
erreichen. Im einzelnen werden die vorderen Enden der
Verriegelungsarme 72 und 73 mutmaßlich mit der Wand 94 gegen
Überbeanspruchung in Eingriff kommen, um diese Art der
Verbindung zu verhindern.
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Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform werden die
Gehäuse 62 und 84 in den vollständig gekoppelten Zustand
durch Drehung der Verriegelungsarme 72 und 73 um erste
parallele Achsen Y3 und Y4 gedrückt, und das Lösen der
Verbindergehäuse 62 und 84 wird durch Drehung derselben
Verriegelungsausbildungen um eine andere und orthogonal
angeordnete Achse X2 erreicht. Bei beiden zuvor beschriebenen
Ausführungsformen sind die jeweiligen Positionen der Rampen
derart, daß es unnötig ist, erhebliche Schubkräfte
auszuüben, um eine vollständige Kopplung zu erreichen, oder
nennenswerte Zugkräfte auszuüben, um das Entkoppeln zu
erreichen.
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Eine weitere Ausführungsform koppelbarer Verbinder, auf die
die vorliegende Erfindung angewandt werden kann, ist in den
Fig. 10 bis 18 veranschaulicht. Im einzelnen ist ein
Verbinderstecker 194 mit einem Gehäuse 96 und einer Mehrzahl
von in diesem angebrachten Anschlußräumen 98 in den Fig. 10
bis 12 gezeigt. Das Gehäuse 96 ist als Einheit von einem
nichtleitenden Material geformt und umfaßt elastisch
verbiegbare Verriegelungsarmausbildungen 100. Wie in den Fig.
10 bis 12 veranschaulicht, umfaßt jede
Verriegelungsarmausbildung
100 ein Paar elastisch verbiegbarer
Verriegelungsarme 102 und 103, die vom übrigen Teil des Gehäuses 96 über
einen Ansatz 104 vorkragen. Damit ist die gesamte
Verriegelungsausbildung 100 elastisch um eine Achse X3 relativ
zum Ansatz 104 zum übrigen Teil des Gehäuses 96 hin oder
von diesem fort verbiegbar. Außerdem sind die jeweiligen
Verriegelungsarme 102 und 103 um Achsen Y5 und Y6
gegeneinander biegbar.
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Die Verriegelungsarme 102 und 103 sind, wie in Fig. 12
gezeigt, mit einer vorderen Rampenfläche 106 bzw. 107, einer
hinteren Rampenfläche 108 bzw. 109 und einer Arretierfläche
110 bzw. 111 versehen, die sämtlich im allgemein parallel
zu den Achsen Y5 und Y6 verlaufen und die auf der jeweils
nach außen weisenden Seite der Arme 102 und 103 angeordnet
sind. Das vordere Kopplungsende der vorderen Rampenflächen
106 und 107 definiert eine kleinere Breite c.
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Der Steckverbinder 94 ist mit einem Buchsenverbinder 112
koppelbar, der in den Fig. 13 bis 15 gezeigt ist. Der
Buchsenverbinder 112 umfaßt ein nichtleitendes Gehäuse 114
mit einer Mehrzahl von in diesem angeordneten
Anschlußräumen 116. Das Gehäuse 114 umfaßt ferner
Arretierausbildungen 118, die an gegenüberliegenden Enden desselben
für einen Nocken- und anschließenden Arretiereingriff mit
jeweiligen Verriegelungsausbildungen 100 des
Steckverbinders 194 angeordnet sind. Jede Arretierausbildung 118
umfaßt eine vordere Kopplungsfläche 120 mit einem Paar
voneinander beabstandeter Arretiernockenwände 122, 123. Der
Abstand d zwischen den Arretiernockenwänden 122 und 123 des
Buchsenverbindergehäuses 140 ist in etwa gleich dem
kleineren Abstand c zwischen den vorderen Rampenflächen 106
und 107 der Verriegelungsarme 102 und 103 nächst dem Ansatz
104. Wie besonders deutlich in den Fig. 16 und 17 gezeigt
ist, werden durch die Bewegung der Gehäuse 96 ünd 114
aufeinanderzu die vorderen Rampenflächen 106 und 107 der
Verriegelungsarme 102 und 103 in die jeweiligen Nockenwände
122 und 123 der Arretierausbildung 118 hineingedrückt.
Durch die durch diesen Kontakt hervorgerufene Rampenwirkung
werden die jeweiligen elastischen Verriegelungsarme 102 und
103 aufeinanderzugedrückt, wodurch eine Energiespeicherung
entwickelt wird. Nach ausreichendem Einsetzen des
Steckergehäuses 96 in das Buchsengehäuse 114 kommen die
hinteren Rampenflächen 108 und 109 der Verriegelungsarme
102 und 103 mit der jeweiligen Nockenwand 122 bzw. 123 in
Eingriff. Die Winkelausrichtung der hinteren Rampenflächen
108 und 109 ermöglicht es, daß die durch die elastische
Verbiegung der Verriegelungsarme 102 und 103 gespeicherte
Energie gegen die Arretiernockenwände 122 und 123 angewandt
wird, um die jeweiligen Gehäuse 96 und 114 zu einem
vollständig gekoppelten Zustand der Verbinder hin zu drücken.
Beim vollständigen Koppeln kehren die Verriegelungsarme 102
und 103 elastisch in ihren unverbogenen Zustand zurück,
derart, daß ihre Arretierflächen 110 und 111 eng mit den
Arretiernockenwänden 122 und 123 in Eingriff kommen, wie es
besonders deutlich in ausgezogenen Linien in Fig. 16
gezeigt ist.
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Das Lösen der jeweiligen Verbindergehäuse 96 und 114 wird
dadurch erreicht, daß die Verriegelungsausbildung 100 in
bezug auf den Ansatz 104 und um die Achse X3 von den
verbleibenden Bereichen des Gehäuses 96 weg verdreht wird,
derart, daß die Arretierflächen 110 und 111 die Nockenwände
122 und 123 freigeben, wie in Fig. 18 gezeigt. Bei dieser
Ausrichtung kann das Entkoppeln dadurch erreicht werden,
daß lediglich relative Zugkräfte aufgebracht werden, die
ausreichen, die Kontaktkräfte der in den Gehäusen 96 und
114 angebrachten Anschlüsse zu überwinden.
Detaillierte Beschreibung spezieller Ausführungsformen der
Erfindung
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Unter Bezugnahme nun auf Fig. 19 ist der Buchsenverbinder
12 nach Fig. 1 mit stahlverstärkten Verriegelungsarmen 130
und 131 gezeigt. Zwei Öffnungen 132 und 133 sind angenähert
in die Mitten des jeweiligen hinteren Endes 32 und 33 der
Verriegelungsarme 130 und 133 gebohrt oder einformt. Ein
Federstahldraht bzw. -stift 134 ist dann in die Öffnungen
132 und 133 vom jeweiligen hinteren Ende eingesetzt. Die
Drahteinsätze 134 sind vorzugsweise von Federstahldraht
gebildet, der auf die gewünschte Länge geschnitten und an
einem Ende so geformt ist, daß das Einsetzen in die Löcher
erleichtert ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform
laufen die Drahteinsätze im allgemeinen parallel zur
Kopplungslängsachse L des Gehäuses 16 und sind im
allgemeinen orthogonal zu den Achsen Y&sub1; und Y&sub2; ausgerichtet. Auf
diese Weise erzeugen die Federstahldrahteinsätze 134
zusätzliche gespeicherte Energie, wenn die
Verriegelungsarme 130 und 133 beim Anfangseinstecken der Verbinder
voneinander weggebogen werden. Die Drahteinsätze 134 geben
dann diese gespeicherte Energie während des Endanteus des
Verbindereinsteckens frei und unterstützen damit die Buchse
12 beim Koppeln mit ihrem Steckverbinder und üben Druck auf
die Verbinderanordnung aus, um sie in einem vollständig
gekoppelten Zustand zu halten.
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Fig. 20 ist eine Querschnittsdarstellung der
Verriegelungsarme 130 und 131 nach der Linie XX-XX der Fig. 19. Zu
bemerken ist, daß die Drahteinsätze 134 etwa in der Mitte des
Querschnitts jedes Verriegelungsarms 130 und 131 angeordnet
sind. Außerdem haben die Drahteinsätze 134 einen
kreisförmigen Querschnitt, derart, daß sie in der X- oder Y-
Richtung unter Anwendung des gleichen Betrages an Kraft
verbogen werden können. Jedoch ist auch daran gedacht, daß
für eine andere Verbinderanwendung es gewünscht sein kann,
daß die Verriegelungsarme einen anderen Betrag an
Verbiegungskraft in einer bestimmten Richtung darbieten. Zum
Beispiel werden bei der in Fig. 4 dargestellten
Verbinderanordnung die Verriegelungsarme 72 und 73 um die
Achsen Y&sub3; und Y&sub4; beim Koppeln der Verbinder voneinander
weggebogen, während die gesamte Verriegelungsausbildung 70
am Ansatz 76 um die Achse X&sub2;, nicht die Achse X, gebogen
wird, um das Entkoppeln des Verbinders zu ermöglichen. In
diesem Fall können die Stahlverstärkungen einen
rechteckigen Querschnitt zum Verbiegen nur um die Achsen Y&sub3; und
Y&sub4; darbieten. Darüber hinaus können solche
Verstärkungsstreifen an der Stirn oder Seite der Verriegelungsarme
befestigt werden, im Gegensatz zu einem Einsetzen in diese.
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Die Fig. 21 und 22 veranschaulichen die Bauteile einer
alternativen Ausführungsform einer Verriegelungsausbildung,
die bei den Verbindergehäusen nach Fig. 4 oder 10 benutzt
werden kann. Die Verriegelung 135 nach Fig. 21 wird
gekoppelt mit dem Nocken 136 nach Fig. 22. Jedoch könnte bei
einer anderen Verbinderausführungsform die verstärkte
Verriegelung so ausgebildet sein, daß sie mit irgendeiner Art
eines Arretiermechanismus koppelt. Es sei bemerkt, daß das
Innenprofil der Verriegelung 135 anders ist als das der
Verriegelung 70 nach Fig. 4. Wie in Fig. 21 gezeigt, ist
die Verriegelung 135 ohne irgendwelche Arretierflächen am
Innenbereich der Verriegelungsarme 138 und 139 ausgebildet.
Es wurde gefunden, daß ein Arretiermechanismus nicht immer
notwendig ist, wenn Stahlverstärkungen 134 in den
Verriegelungsarmen verwendet werden. Sind die Arretierflächen
(82 und 83) einmal entfallen, ist es möglich, das
Innenprofil der Verriegelungsarme zu optimieren, um den
Gleiteffekt des keilförmigen Nockens 136 zu verbessern. Die
Verriegelungsarme 138 und 139 umfassen nach wie vor die
vorderen Rampenflächen 78 und 79 und die hinteren
Rampenflächen 80 und 81. Da jedoch der Nocken 136 nun einen
dreieckigen Querschnitt hat, sind die hinteren Rampenflächen 80
und 81 so ausgebildet worden, daß sie ein gekrümmtes Profil
darbieten, um so die Verbindereinziehkraft zu erhöhen. Der
verbesserte Gleiteffekt wird in den nächsten Figuren
demonstriert. Anstatt ein Verriegelungssystem zu haben, das
die Repulsion zum Einziehen zum Arretiereffekt liefert,
liefert somit die Verriegelung 135 eine Repulsion zum
Einzieheffekt,
wobei die Einziehkraft nach der Vollendung der
Verbinderkopplung bleibt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 21 sind die Öffnungen 132
und 133 als sich durch die gesamte Länge der
Verriegelungsarme 138 und 139 erstreckend gezeigt. In Abhängigkeit von
dem Anwendungsfall und der speziellen Einziehkraft, die für
einen solchen Verbinder verlangt wird, können die Länge der
Öffnungen 132 und 133 und/oder die Länge des Drahteinsatzes
134 verändert werden, um unterschiedliche Einziehkräfte
vorzusehen. Außerdem können Drahteinsätze mit verschiedenen
Durchmessern verwendet werden, um den Betrag der
Einziehkraft genau zu regulieren. Dieses Merkmal ist vorteilhaft,
wenn unterschiedliche Beträge an Einziehkraft je nach der
Anzahl der im Verbinder verwendeten Anschlüsse verlangt
werden. Zum Beispiel kann ein Verbinder mit zehn
Anschlüssen sehr viel mehr Kopplungskraft erfordern als ein
Verbinder mit zwei Anschlüssen. Ein Drahteinsatz mit einem
größeren Durchmesser würde dann bei der Verriegelung für
den Verbinder mit zehn Anschlüssen verwendet werden. Die
Einziehkraft kann auch dadurch reguliert werden, daß Drähte
mit verschiedener Federkraft verwendet werden, oder durch
Einstellen der Längsposition des Drahteinsatzes 134 in den
Öffnungen 132 und 133.
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Die Fig. 23 bis 25 veranschaulichen, wie der Nocken 136 mit
der Verriegelung 135 während der verschiedenen
Kopplungsphasen in Eingriff kommt. Die graphische Darstellung nach
Fig. 26, die mit den Kopplungsphasen der Fig. 23 bis 25
übereinstimmt, veranschaulicht, wie sich der Betrag der
Einsteckkraft mit dem Betrag der Verlagerung der
Verbindereinheit beim Koppeln ändert. Im einzelnen zeigt Fig. 26 den
Betrag an Kraft in Kilogramm vorgesehen entlang der
Kopplungslängsachse L als eine Funktion der Verlagerung in
Millimetern des keilförmigen Nockens 136 entlang der L-
Achse. Diese spezielle graphische Darstellung stellt das
Verhalten eines Verbinders mit acht Anschlüssen dar, ge
koppelt mit einer flexiblen gedruckten Leiterplatte mit
einer Dicke von 2,1 mm.
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Der Bereich der Kurve A-B der Fig. 26 veranschaulicht, daß
eine zwangsläufige Einsteckkraft erforderlich ist, um den
Repulsionseffekt des Nockens 136 in der Verriegelung 135
während der ersten Kopplungsstadien, wie in Fig. 32
veranschaulicht, zu überwinden. Es sei bemerkt, daß während
dieser ersten Kopplungsstufe die vorderen Flächen 78 und 79
der Verriegelungsarme die vorderen Flächen 88 und 89 des
keilförmigen Nockens 136 berühren. Es sei ferner bemerkt,
daß die abwärtsgerichtete Einsteckkraft auf den Nocken 136
bewirkt, daß die Verriegelungsarme 138 und 139 elastisch
auseinandergebogen werden, wobei Energie in den
Verriegelungarmen gespeichert wird, insbesondere in den in den
Öffnungn 132 und 133 angeordneten Drahteinsätzen 134.
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Wenn sich die jeweiligen Gehäuse der Verbinder über die in
Fig. 23 gezeigte Position hinaus vorbewegen, wird ein Punkt
erreicht, an dem die oberen Ecken 140 und 141 des Nockens
136 von den vorderen Flächen 78 und 79 der Verriegelung 135
zu den hinteren Flächen 80 und 81 gleiten. Diese Position
ist in Fig. 24 dargestellt und entspricht dem B-C-D-Bereich
der graphischen Darstellung nach Fig. 26. Es sei bemerkt,
daß sich der Repulsionseffekt in einen Einzieheffekt am
Punkt C in der Graphik ändert. Damit werden die positiven
(Repulsions-)Kräfte, die zum Speichern von Energie in den
Verriegelungsarmen erforderlich sind, negative (Einzieh-
)Kräfte, wenn die in den Verriegelungsarmen gespeicherte
Energie freigegeben wird. Es ist ferner aus Fig. 26
ersichtlich, daß die Verbinderanschlüsse am Punkt C nicht
vollständig im Eingriff sein würden, da ein Fehlen an
Einziehkraft vorliegt, um den Verbinder so mit Druck zu
beaufschlagen, daß er in einem vollständig gekoppelten
Zustand verbleibt.
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Fig. 25 veranschaulicht den Nocken 136 und die Verriegelung
135 in einem voll gekoppelten Zustand. Dementsprechend
veranschaulicht der D-E-Bereich der Graphik nach Fig. 26, daß
eine negative (Einzieh-)Kraft durch die Verriegelungsarme
bereitgestellt wird, wenn sich der Nocken aus der in Fig.
24 dargestellten Position in die in Fig. 25 dargestellte
bewegt. Die in den Verriegelungsarmen 138 und 139, und
insbesondere in den Drahteinsätzen 134, gespeicherte Energie
drückt die Verriegelungsarme zusammen, wenn die oberen
Ecken 140 und 141 des Nockens 136 an den hinteren
Oberflächen 80 und 81 abwärtsgleiten. solange eine gewisse
Krümmung bei den hinteren Oberflächen gegeben ist, gesteht
eine Einzieh-Restkraft. Daher sind Arretierflächen bei
dieser Ausführungsform aufgrund der zusätzlichen, durch die
Drahteinsätze bereitgestellten Einziehkraft nicht
erforderlich.
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In einem Beispiel mißt die Nockenoberfläche 142 6,8 mm
(zwischen den Ecken 140 und 141), während der Abstand
zwischen den inneren Oberflächen der Verriegelungsarme 138
und 139 an ihrem Mittelpunkt (unter der Krümmung der
Oberflächen 80 und 81) 7,0 mm in der natürlichen (ungebogenen)
Position beträgt. Die Öffnungen 132 und 133 messen 1,3 mm
im Durchmesser. Obgleich die gesamte Höhe der Verriegelung
entlang der Kopplungslängsachse L 20,8 mm beträgt, sind
Öffnungen 132 und 133 vom hinteren Ende 74 der Verriegelung
gebohrt und erstrecken sich nur 19,5 mm in die
Verriegelungsarme. Demgemäß ist ein Drahteinsatz 134 von einem
Federstahldraht von 1,0 mm Durchmesser gebildet, der auf 19
mm Länge geschnitten ist und dessen oberes Ende für ein
leichteres Einsetzen abgerundet oder zugespitzt ist. Die
Verriegelung 135 ist vorzugsweise von dem gleichen Material
gebildet wie das Verbindergehäuse, das, in der bevorzugten
Ausführungsform, Nylon ist. Somit verhindert die Verwendung
von Drahteinsätzen in den Verriegelungsarmen, daß das Nylon
bleibend verformt wird.
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Zusammengefaßt sind zwangsläufige Verriegelungsausbildungen
für elektrische Verbinder gemäß der vorliegenden Erfindung
im einzelnen beschrieben und veranschaulicht worden, bei
denen zumindest ein elastischer verbiegbarer
Verriegelungsarm und eine entsprechende Arretiernockenausbildung zur
Herbeiführung einer Verbiegung des Verriegelungsarms
während des Koppelns vorgesehen sind. Der Verriegelungsarm
ist um eine Achse verbiegbar, die sich im allgemeinen
orthogonal zur Bewegungsrichtung des Verbinders beim
Koppeln erstreckt. Der Verriegelungsarm ist alternativ um
eine zweite Achse verbiegbar, um den Verriegelungsarm und
den arretierten Nocken außer Eingriff zu bringen und ein
Entkoppeln ohne Überwindung der verschiedenen beim Koppeln
auftretenden Rampenkräfte zu ermöglichen. Die Verriegelung
und/oder der zugehörige Nocken zum Verbiegen der
Verriegelung sind mit einer vorderen Rampenfläche zum
Entwickeln einer Energiespeicherung in der Verriegelung und
einer hinteren Rampenfläche zur Verwendung der
gespeicherten Energie und zur Erzielung einer vollständigen
zwangsläufigen Kopplung versehen. Eine Arretierfläche kann
ferner vorgesehen sein, um eine zwangsläufige Arretierung
zwischen den jeweiligen Verbindern sicherzustellen. Die
Verriegelungsarme können in entgegengesetzt verbiegbaren
Paaren vorgesehen sein. Die Rampenflächen können entweder
an den Verriegelungsarmen oder an dem Nocken vorgesehen
sein, mit dem die Verriegelungsarme in Eingriff kommen. Die
Verriegelungsarme sind mit Federstahldrahteinsätzen
versehen, derart, daß sie nicht aufgrund fortwährender
Einsteckvorgänge, zu hoher Temperaturen oder des Alterns
bleibend verformt werden. Bei einer Ausführungsform bieten
die verstärkten Verriegelungsarme eine fortwährende
Kopplungskraft, die eingestellt werden kann durch a)
Verändern des Durchmessers der Drahteinsätze oder b) Verändern
der Länge der Drahteinsätze oder c) Verändern der Position
der Einsätze auf der Länge der Verriegelungsarme oder d)
Verwendung von Federstahldrähten mit unterschiedlicher
Federkraft.
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Obgleich jede der dargestellten Ausführungsformen ein
allgemein symmetrisches Paar verbiegbarer Verriegelungsarme
veranschaulicht, kann alternativ ein einzelner
Verriegelungsarm, der die beschriebenen Merkmale verkörpert,
verwendet werden.
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Die beschriebenen Verriegelungsausbildungen gewährleisten
ein vollständiges zwangsläufiges Koppeln ihrer elektrischen
Verbinder.
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Die Verriegelungsausbildungen der elektrischen Verbinder
unterstützen des endgültige Koppeln der Verbinder und
gewährleisten einen zwangsläufigen Verriegelungseingriff der
Verbinder in einem vollständig gekoppelten Zustand bei
bestimmten Ausführungsformen. Die elektrischen Verbinder
können ein Entkoppeln ohne die Notwendigkeit herbeiführen,
daß Rampenkräfte verbiegbarer Verriegelungskomponenten im
Gehäuse überwunden werden. Die elektrischen Verbinder haben
verbiegbare Verriegelungen, die nur eine einfache
Verbiegung um eine einzige Achse während des Koppelns und eine
einfache Verbiegung um eine andere Achse während des
Entkoppelns erfahren und gleichzeitig dennoch eine
zwangsläufige Arretierung im vollständig gekoppelten Zustand in
bestimmten Fällen erreichen. Die Verriegelungsausbildung
verliert nicht ihre Elastizität unter einer fortwährenden
Belastung.