DE69926818T2

DE69926818T2 - Gehäuse für elektrische Steckverbinder

Info

Publication number: DE69926818T2
Application number: DE69926818T
Authority: DE
Inventors: Stephen L. Dillsburg Clark; Jose L. Camp Hill Ortega; Joseph B. Camp Hill Shuey; John B. Mechanicsburg Brown III
Original assignee: FCI SA
Current assignee: FCI SA
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2019-04-16
Also published as: EP0951102B1; US20060194481A1; US20080064264A1; DE69927194D1; EP0951102A3; DE69926818D1; KR20030096127A; EP0951102A2; DE69927194T2; DE69937378D1; JPH11329532A; KR20030096128A; TW413970B; JP4274622B2; US20020031925A1; ES2245762T3; US7309242B2; DE69921384D1; US20020034889A1; US7488222B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen elektrischen Verbinder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und insbesondere Gehäuse für elektrische Leistungsverbinder, welche besonders in Verbindungssystemen für Leiterplatten oder Rückseitenplatten Verwendung finden. Solch ein Gehäuse ist aus der US-A-5 549 480 bekannt.
Konstrukteure elektronischer Schaltkreise kümmern sich hauptsächlich um zwei Hauptschaltungsbereiche, dem Signalbereich und dem Leistungsbereich. Beim Entwerfen logischer Schaltkreise müssen Konstrukteure in der Regel keine Änderungen der elektrischen Eigenschaften, wie Widerstand von Schaltkreiskomponenten, die durch Änderungen der Bedingungen, wie zum Beispiel der Temperatur hervorgerufen werden, da der in logischen Schaltkreisen fließende Strom üblicherweise verhältnismäßig klein ist. Leistungskreise hingegen können Änderungen in den elektrischen Eigenschaften aufgrund der relativ hohen Ströme, zum Beispiel in der Größenordnung von 30 A oder mehr in bestimmten elektronischen Ausrüstungen erfahren. Dementsprechend müssen Verbinder, die zur Verwendung in Leistungskreisen konstruiert sind, in der Lage sein, Wärme abzuführen (die hauptsächlich als Ergebnis des Joule-Effekts erzeugt werden), sodass Änderungen in den Schaltungseigenschaften als Ergebnis sich ändernder Ströme minimiert werden. Übliche Steckkontakte in Schaltkreisleistungsverbindern haben im Allgemeinen einen rechteckigen (klingenförmigen) oder runden (stiftförmigen) Querschnitt. Dieses Design nennt man auch "Singular-mass"-Design. Bei diesen üblichen "Singular-mass"-Klingen oder Stiftkonfigurationen weisen die gegenüberliegenden Buchsenkontakte ein Paare nach innen gebogener freitragender Arme und die eingesteckte Klinge oder der einge steckte Stift sind zwischen dem Paar der Arme angeordnet. Solche Anordnungen sind nur schwer zu miniaturisieren, ohne andererseits die Wärmeabfuhreigenschaften zu beeinträchtigen. Solche Kontakte sind auch sehr unflexibel was die Änderung der Kontaktquerkräfte durch Einjustierung der Kontaktgeometrie betrifft. Es besteht also ein bedarf an kleinen Kontakten, welche effizient Wärme abführen und die leicht modifizierbare Kontaktquerkräfte aufweisen.
Die US-A-5 549 480 beschreibt ein Gehäuse für einen elektrischen Verbinder, welches einen elektrisch isolierenden Körper aufweist, der sich um eine imaginäre Longitudinalachse erstreckt und eine Steckfläche und eine Verbinderfläche definiert, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Steckfläche orientiert ist, sowie eine Kontaktaufnahmeausnehmung, die eine Öffnung auf der Steckfläche definiert, die die imaginäre Längsachse des Körpers schneidet und sich im Wesentlichen senkrecht zu der Steckfläche erstreckt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gehäuse für einen elektrischen Verbinder der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art anzugeben und eine verbesserte Luftströmung aufweist.
Diese Aufgabe wir mit einem Gehäuse nach Anspruch 1 gelöst.
Unteransprüche sind auf Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Die vorliegende Erfindung betrifft Gehäuse elektrischer Verbinder mit einer Buchse, mit einem isolierenden Gehäuse und mindestens einem elektrisch leitenden Buchsenkontakt, welcher ein Paar beabstandeter Wände aufweist, die einen Steckkontaktaufnahmebereich bilden. Ein passender Steckkontakt weist ein isolierendes Gehäuse und mindestens einen leitenden Kontakt auf, mit einem Paar beabstandeter Wände, welche einen in den Steckeraufnahmeraum des Buchsenkontakts einsteckbaren Vorsprung bilden. Die Kontakte wenden ein "Dual-mass"-Prinzip an, welches eine größere Oberfläche zur Wärmeabfuhr bieten, die im Allgemeinen durch Konvektion stattfindet, verglichen mit "Single-mass"-Kontakten. Diese Anordnung liefert einen Luftströmungsweg durch beabstandete Bereiche der Kontakte des Steckverbinders und des Buchsenverbinders, wenn diese zusammengesteckt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert, worin zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Steckkontakts,
2 eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Steckkontakts,
3 eine perspektivische Ansicht eines Buchsenkontakts,
4 eine Seitenansicht des Buchsenkontakts aus 3,
5 eine Frontansicht eines Steckverbinders,
6 eine Draufsicht auf den in 5 gezeigten Steckverbinder,
7 eine Rückansicht des in 5 gezeigten Steckverbinders,
8 eine perspektivische Ansicht schräg von oben auf den Steckverbinder aus 5,
9 eine perspektivische Ansicht schräg von oben auf den hinteren Teil des Steckverbinders in 5,
10 eine Draufsicht auf einen Buchsenverbinder,
11 eine Seitenansicht auf den in 10 gezeigten Buchsenverbinder,
12 eine Rückansicht des in 10 gezeigten Buchsenverbinders,
13 eine perspektivische Ansicht schräg von oben auf die Stirnseite des Buchsenverbinders aus 10,
14 eine perspektivische Ansicht schräg von oben des anderen Buchsenverbinders aus 1,
15 eine perspektivische Frontalansicht einer zweiten Ausführungsform eines Steckverbinders,
16 eine perspektivische Rückansicht des Steckverbinders aus 15,
17 eine isometrische Ansicht eines Steckkontakts, der in dem Verbinder aus 15 verwendet wird, wobei der Kontakt noch an einem Teil des Streifenmaterials hängt, aus dem er geformt ist,
18 eine Seitenquerschnittsansicht des Steckverbinders aus 15,
19 eine perspektivischer Frontansicht des Buchsenverbinders, welcher zu dem Steckverbinder aus 15 passt,
20 eine perspektivische Rückansicht des Buchsenverbinders aus 19,
21 eine isometrische Ansicht eines Buchsenkontakts, der in einem in 19 gezeigten Verbinder verwendet wird, wobei der Kontakt noch an einem Teil des Metallstreifens hängt, aus dem er geformt ist,
22 eine seitliche Querschnittsansicht des Buchsenverbinders aus 19,
22a eine teilweise geschnittene Ansicht entlang der Linie AA in 22,
22b eine teilweise geschnittene Ansicht entlang der Linie BB in 22,
23 eine perspektivische Frontansicht einer dritten Ausführungsform eines Steckverbinders,
23a eine Seitenquerschnittsansicht einer alternativen Anordnung zur Sicherung eines Kontakts in einem Gehäuse,
24 eine perspektivische Frontansicht eines Buchsenverbinders, der so konstruiert ist, dass er zu dem Steckverbinder aus 23 passt,
25 eine Frontansicht einer anderen Ausführungsform eines Buchsenverbinders,
26 eine perspektivische Sicht von unten auf den in 25 gezeigten Verbinder,
27 eine isometrische Ansicht eines Buchsenkontakts, welcher in den in den 25 und 26 gezeigten Verbindern verwendet wird,
28 eine Querschnittsansicht eines Verbinders aus 25, und
29 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform, welche aneinandergesteckte Kontakte in einem Steckverbinder und einem Buchsenverbinder zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die 1 und 2 zeigen einen Steckkontakt 10 zur Verwendung in einem Steckverbinder. Der Steckkontakt weist zwei sich gegenüberliegende Hauptseitenwände 12 und 14 auf. Ein vorderer Vorsprung, generell mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet, weist einen oberen Bereich 18 und einen unteren Bereich 20 auf. Jeder dieser oberen und unteren Bereiche weist ein Paar sich gegenüberliegender freitragender Arme auf, wobei jeder Arm einen konvergierenden proximalen Bereich 22, einen gewölbten Kontaktbereich 24 und ein vorderes Ende 26 aufweist. Die sich gegenüberliegenden vorderen Bereiche 26 sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet. Die distalen Bereiche können leicht beabstandet angeordnet sein, wenn die Arme in entspannter Position sind. Sie kommen jedoch aufeinander zu, wenn die Arme gebogen werden, wenn der Stirnvorsprung in einen Buchsenkontakt eingeführt wird (wie weiter unten näher beschrieben wird). Dies bewirkt einen Schutz gegen Überbelastung der Arme während des Zusammensteckens. Die Seitenwände weisen ebenfalls ebene Platten 28 und 30 auf. Anschlüsse 32, 34, 36 und 38 erstrecken sich von einer Kante der Platte 28. Der Anschluss 40 erstreckt sich von der Platte 30 zusammen mit einer Mehrzahl von ähnlichen nicht gezeigten Anschlüssen. Die Anschlüsse 32 bis 40 können Stifte umfas sen, die zum Einstecken in Durchgangslöcher geeignet sind, oder Stifte, die an einer Leiterplatte verlötet werden (wie gezeigt), Pressfitstifte oder Zungen für die Oberflächenmontage. Die Platten 28 und 30 sind über obere gewölbte Brückenelemente 42 und 44 miteinander verbinden. Ein Mittelraum 46, durch den Luft strömen kann, ist zwischen den Platten 28 und 30 definiert. Der Kontakt 10 ist aus einem Streifen geeigneten Kontaktmaterials, wie aus einer Bronzephosphorlegierung oder einer Berylliumkupferlegierung ausgestanzt oder anderweitig als einstückiges Teil geformt.
Die 3 und 4 zeigen einen Buchsenkontakt 48. Dieser Buchsenkontakt hat sich gegenüberliegende vorzugsweise ebene und parallele Seitenwände 50 und 52. Diese Seitenwände erstrecken sich nach vorne in einen vorderen vorstehenden Bereich 54, welcher einen mittleren Steckkontaktaufnahmebereich 56 bildet. Der Abstand zwischen den Wänden 50 und 52 im Bereich 54 ist so gewählt, dass der Vorsprung 16 des Steckkontakts 10 in dem Steckkontaktaufnahmebereich 56 aufgenommen werden kann, wobei die Arme elastisch in Richtung auf die Mittelebene des Kontakts 10 gebogen sind. Diese Biegung bewirkt, dass die Arme nach außen gerichtete Kräfte entwickeln, wodurch die gewölbten Bereiche 24 gegen die inneren Oberflächen der Bereiche 54 gepresst werden, welche den Aufnahmebereich 56 bilden, um eine geeignete Kontaktquerkraft zu entwickeln. Die Seitenwände 50 und 52 weisen ebenfalls jeweils Platten 58 und 60 auf. Von der Platte 58 erstrecken sich Anschlüsse 62, 64, 66 und 68. Von der Platte 60 erstreckt sich Anschluss 70 sowie mehrere andere (nicht gezeigte) Anschlüsse. Diese Anschlüsse sind im Wesentlichen die gleichen wie die zuvor beschriebenen Anschlüsse 32 bis 40. dies Seitenwände 50 und 52 sind miteinander über im Wesentlichen gebogene Brückenelemente 72 und 74 miteinander verbunden. Vorzugsweise ist der Buchsenkontakt ebenfalls in einem Stück aus ei nem Streifen aus Phosphorbronzelegierung oder einer Berylliumkupferlegierung gestanzt oder anderweitig ausgeformt.
Die 5 bis 9 zeigen einen Steckverbinder 75 mit einem isolierenden Steckergehäuse 76. Das Gehäuse 76 weist eine Stirnseite 78 auf, mit einer Mehrzahl von Leistungskontaktöffnungen 84 und 86. Die stirnseitigen Vorsprünge oder die Steckvorsprünge 16 (1 und 2) der Steckkontakte sind in Öffnungen 84 und 86 angeordnet. Die Steckkontakte 10 sind in dem Gehäuse 76 durch Presssitz zwischen dem Kontakt und dem Gehäuse gehaltert. Dies wird dadurch erreicht, dass sie die Abmessung H (2), die der Abstand zwischen der unteren Kante der Wand 12 und dem oberen Brückenelement 42, etwas größer gewählt sind als die Abmessungen der Räume im Gehäuse 76, welche diesen Bereich des Steckkontakts 10 aufnehmen. Die Stirnseite 78 kann ebenfalls eine Signalstiftanordnungsöffnung 88 aufweisen, um eine Anordnung von Signalstiften aufzunehmen, welche allgemein mit dem Bezugszeichen 90 bezeichnet sind. Das Gehäuse 76 weist ebenfalls eine Anzahl von rückwärtigen vertikalen Trennwänden auf, wie beispielsweise Trennwände 92 und 94, die Leistungskontaktrückhalteschlitze 96 bilden, um die Steckkontakte 98 aufzunehmen. Die gegenüberliegenden vertikalen Trennwände 100 und 102 bilden zwischen sich einen Raum 104 zur Aufnahme einer Signalstiftanordnung, um die rückwärtigen Bereiche 106 der Signalstifte aufzunehmen. Das Gehäuse 76 weist ebenfalls sich gegenüberliegende hintere Montageklammern 108 und 110 auf, welche jeweils Montageöffnungen 112 und 114 aufweisen. Die Steckkontakte 10 weisen Anschlüsse 32, 34, 36, 38 und 40 auf, die sich unterhalb einer unteren Kante 80 des Gehäuses 76 erstrecken. Die Kante 80 bildet eine Montagefläche, entlang der das Gehäuse auf einer Leiterplatte oder einer anderen Struktur, auf der der Verbinder montiert ist, angebracht wird.
Die 10 bis 14 zeigen einen Buchsenverbinder 128. Der Buchsenverbinder 128 weist ein isolierendes Gehäuse 129 mit einer Stirnseite 130 auf, welche eine Mehrzahl von Fächern 131 mit Kontaktöffnungen aufweist, wie zum Beispiel die Öffnungen 136 und 138. Die Stirnseite 130 bildet eine Montagefläche für den Verbinder 128 beim Zusammenstecken mit dem Steckverbinder 75. Die Fächer 131 sind so angeordnet und dimensioniert, dass sie in den Öffnungen 84, 86 des Verbinders 75 aufgenommen werden. Die Frontbereiche 54 (3 und 4) der Buchsenkontakte sind innerhalb der Fächer 131 aufgenommen und Öffnungen 134, 136 sind so dimensioniert und angeordnet, dass sie die oberen und unteren Bereiche 18, 20 des Steckkontakts 10 aufnehmen. Die Stirnseite 130 hat einen Signalstiftaufnahmebereich 140 mit Signalstiftaufnahmeöffnungen. Das Gehäuse 129 weist ebenfalls eine Mehrzahl von rückwärtigen Trennwänden, wie beispielsweise Trennwände 144 und 146 auf, die Kontaktrückhalteschlitze 148 zur Aufnahme der Buchsenkontakte 48 bilden. Das Signalstiftgehäuse 152 nimmt eine Anordnung von Buchsenkontakten 154 auf. Das Gehäuse 129 weist ebenfalls sich gegenüberliegende hintere Montageklammern 156 und 158 auf, welche jeweils Montageöffnungen 160 und 162 haben. Die Buchsenkontaktanschlüsse 62, 64, 66, 68 und 70 erstrecken sich in der Nähe der Oberfläche 137, die die Montagefläche des Buchsenverbinders 128 bildet. Die Stirnseite 130 des Gehäuses 128 hat eine Mehrzahl von vertikalen Räumen 176, 178, die zwischen den Fächern 131 angeordnet sind.
Die Buchsenkontakte 48 werden im Gehäuse 129 im Presssitz gehaltert, ungefähr auf die gleiche Art wie oben beschrieben mit Bezug auf die Steckkontakte 10. die Kontakt auf diese Art zu haltern erlaubt großen Teilen der Wände 12 und 14 des Steckkontakts und der Wände 58 und 60 der Buchsenkontakte von den sie umgebenden Teilen der jeweiligen Gehäuse 76 und 129 beabstandet zu sein. Dies lässt einen wesentlichen Teil der Oberflächen der beiden Kontakte (ein schließlich der Steckkontakte) der Luft ausgesetzt wodurch die Wärmeabfuhrkapazitäten im Wesentlichen durch Konvektion gesteigert werden. Solche gesteigerten Wärmeabfuhrkapazitäten sind bei Leistungskontakten erwünscht.
15 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Steckverbinders 200. Bei dieser Ausführungsform ist das Gehäuse 202 vorzugsweise aus spritzgegossenem Polymermaterial geformt und hat eine Stirnseite 204, die die Steckseite des Verbinders darstellt. Die Seite 204 weist eine Mehrzahl von Öffnungen auf, wie die Öffnung 206, die in einem linearen Gitter angeordnet sind.
Wie man in 16 erkennt, weist der Steckverbinder 200 eine Mehrzahl von Steckkontakten 108 auf. Die Kontakte 208 sind von der Hinterseite des Gehäuses in Räume 212 eingefügt, welche sich von der Hinterseite des Gehäuses bis zur Stirnseite des Gehäuses erstrecken. Wenn die Kontakte 108 vollständig in das Gehäuse 202 eingeführt sind, sind die Kontaktbereiche 210 der Kontakte 208 in den Öffnungen 206 angeordnet.
Wie man in 17 erkennt, ist der Steckkontakt 208 in vielerlei Hinsicht ähnlich den in 1 gezeigten Steckkontakten. Dies schließt die beabstandeten plattenförmigen Wände 214, 216 ein, die vorzugsweise eben und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Die Wände 214, 216 sind durch ein vorderes Brückenelement 218 und ein hinteres Brückenelement 220 miteinander verbunden. In dieser Ausführungsform ist der Kontaktbereich 210 durch zwei sich gegenüberstehende freitragende Arme 211 gebildet, die sich von den Vorderkanten der Wände 214, 216 aus erstrecken. Vorzugsweise weist jede Wand eine Befestigungszunge 224 auf, die an der Unterkante der Wand angeordnet ist. Die Wände 214, 216 weisen ebenfalls seitliche Positionierungselemente auf, wie zum Beispiel die gebogenen Zungen 222, um den Kontakt innerhalb der Räume 212 im Gehäuse 202 zu zentrieren. Jede Wand weist ebenfalls ein Positionierungselement auf, wie beispielsweise den Vorsprung 234.
Das vordere Brückenelement 218 hat einen nach hinten gerichteten Rückhaltearm 228, der an seinem vom Rückenelement entfernten Ende freitragend ist. Der Arm 228 weist an seinem freien Ende eine Lokalisierungsfläche 230 auf.
Anschlüsse, wie Stifte 226 für Durchgangslöcher erstrecken sich von der unteren Kante einer jeden Wand 214, 216. Die Anschlüsse 226 können Stift sein, welche an einer Platine verlötet werden (wie gezeigt) oder können Presssitzstifte oder andere Arten von Anschlüssen sein.
Wie man in 17 erkennt, können die Kontakte 208 aus blech durch Stanzen oder andere Verformungsarten aus einem Streifen Metallblech geformt sein, welches sich zum Herstellen elektrischer Kontakte eignet. Die Kontakte 208 können an einen Trägerstreifen S befestigt sein, um eine Einfügung zu ermöglichen oder von diesem Streifen vor der Einfügung in ein Gehäuse abgetrennt sein.
In 18 sieht man, dass der Kontakt 208 in das Gehäuse 202 von der Rückseite in die Räume 212 (16) eingefügt ist. Der Kontakt 208 ist in senkrechter Richtung in 18 durch Eingreifen der unteren Kante 215 (17) an der Fläche 232 des Gehäuses und durch Eingriff der oberen Kanten der Erhebung 234 mit der Rippe 236 im oberen Bereich des Gehäuses lokalisiert. Der Kontakt wird innerhalb des Raums 212 durch die seitlichen Zungen 222, welche an den Seitenwänden der Öffnungen 212 anliegen, zentriert gehalten. Der Kontakt 208 ist in Längsrichtung im Gehäuse (in Steckrichtung) des Federarms 228 arretiert, welcher durch die Rippe 236 des Gehäuses während der Einfügung nach unten gebogen und anschließend wie der hochspringt, um die Stoppfläche 230 an seinem freien Ende gegen die vordere Fläche der Rippe 236 in dessen Nähe zu positionieren.
Die sich nach unten erstreckende Zunge 24 wird vorzugsweise in einen Schlitz 225 im Gehäuse aufgenommen, dessen Breite im Wesentlichen gleich der Dicke der Zunge 224 ist. Durch Fangen der Zunge 224 in dem Schlitz 225 kann eine Deformation des Wandbereichs, die auftreten kann, wenn die freitragenden Arme 211 des Kontaktbereichs aufeinander zugepresst werden, auf den Bereich der Wände 212, 216 begrenzt werden, die vor den Zungen 224 liegen. Dies verstärkt die Kontrolle über die Querkontaktkräfte, die durch die Verbiegung der freien Arme 211 erzeugt werden.
Wie in 18 gezeigt, erstrecken sich die Anschlüsse 226 unter die Bodenfläche 238 des Gehäuses 202, wobei die Bodenfläche eine Montagefläche des Verbinders bildet, entlang welcher der Verbinder auf einer Leiterplatte montiert ist.
Die 19 und 20 zeigen einen Buchsenverbinder zum Zusammenstecken mit dem Steckverbinder, der in den 15 bis 18 gezeigt ist. Die Buchsenverbinder 240 weisen ein isolierendes Gehäuse 242 auf, welche eine Anordnung von Aufnahmefächern 244 aufweisen. Die Stirnflächen 246 der Fächer sind im Wesentliche koplanar und bilden eine Steckfläche des Verbinders. Jedes Fach hat eine Öffnung 248 zur Aufnahme des Kontaktbereichs 210 des Steckkontakts 208 des entsprechenden Gegensteckers. Die Mehrzahl der Buchsenkontakte 250 ist in dem Gehäuse 242, vorzugsweise durch Einfügen von dessen Rückseite in die Räume 252 montiert. Wie in 20 gezeigt, erstreckt sich vorzugsweise die obere Wand 254 des Gehäuses nicht ganz bis zum hinteren Teil des Verbindergehäuses, wodurch große Öffnungen in den Räumen 252 freigelassen werden.
Der Buchsenkontakt für den Buchsenverbinder 240 ist in 21 gezeigt. Der Kontakt 250 ist in seiner Grundform ähnlich dem Buchsenkontakt 48, der in den 3 und 4 gezeigt ist. Dies umfasst zwei sich gegenüberliegende Wände 254, 256, die vorzugsweise im Wesentlichen eben und parallel zueinander sind, wodurch sie zwischen sich einen Kontaktaufnahme- und Luftströmungsraum bilden. Die Wände 254, 256 werden mittels einem vorderen Brückenelement 258 und einem hinteren Brückenelement 260 miteinander verbunden. Das vordere Brückenelement 258 weist einen elastischen Rastarm auf, der sich freitragend von dem Brückenelement 258 aus erstreckt und an seinem freien Ende eine Rast- oder Verriegelungsfläche 264 aufweist. Wie zuvor beschrieben, kann der Buchsenkontakt 250 aus einem einzelnen einstückigen Teil durch Stanzen oder einer anderen Verformungsmethode aus einem Streifen hergestellt werden. Wie oben stehend erwähnt, können die Kontakte in das Gehäuse eingefügt werden, während sie noch an dem Trägerstreifen S hängen oder nachdem sie von diesem getrennt worden sind.
22 ist ein Querschnitt durch den Buchsenkontakt 250, welcher in das Gehäuse 242 eingefügt ist. Die Lokalisierungszunge 266 ist mit ihrer vorderen Oberfläche gegen die Lokalisierungsfläche 272 in der unteren Wand des Gehäuses 242 positioniert, wodurch der Kontakt in seiner vordersten Stellung positioniert ist. Wenn der Kontakt in das Gehäuse eingefügt wird, wird der Rastarm 262 gezwungen nach unten zu federn, wenn er in die Raststellung 278 des Gehäuses eingreift. Wenn der Rastarm 262, nachdem er den Rastbereich 278 passiert hat, wieder nach oben federt, greift die Verriegelungsfläche 264 an eine erhobene Rippe 280 (22b) an, wodurch der Kontakt gegen eine rückwärtige Bewegung bezüglich des Gehäuses verrastet ist. Die Anschlüsse 268 erstrecken sich über die Fläche 270 hinaus, die die Montagefläche des Verbinders 240 bildet.
Wie in den 22a und 22b gezeigt ist, sind die vorderen Bereiche der Wände 254, 256 entlang der Innenwände der Fächer 44 angeordnet. An der vorderen Fläche 246 eines jeden Faches ist eine Steckkontaktaufnahmeöffnung 248 ausgebildet. Die Öffnung weist ein Paar von Lippen 274 auf, die koplanar mit den Innenseiten der Wände 254, 256 sind oder sich leicht über diese hinaus erstrecken. Diese Anordnung hat den Vorteil einer verminderten anfänglichen Einfügungskraft, wenn die Verbinder 200 und 240 zusammengesteckt werden. Wenn die Fächer 244 in die Öffnung 206 (15) greifen die Kontaktbereiche 210, die durch die freien Arme 211 gebildet werden zuerst die Oberflächen der Lippen 274 an. Nachdem der Reibungskoeffizient zwischen den freien Armen 22 und den Plastiklippen 274 relativ kleiner ist als der Reibungskoeffizient zwischen den freien Armen und den Metallwänden 254, 256, ist die ursprüngliche Einfügungskraft minimiert.
23 zeigt eine weitere Ausführungsform des Steckverbinders 290. Bei dieser Ausführungsform hat das Gehäuse 292 eine einzige vordere Öffnung 294, in der die Kontaktbereiche 296 der Steckkontakte angeordnet sind. Das Gehäuse umfasst ebenfalls eine Mehrzahl von Öffnungen 298 in der oberen Wand des Gehäuses. Wie in 23a gezeigt ist, greifen das Brückenelement 218 und der Lokalisierungsvorsprung 234 die obere Fläche 301 des Kontaktaufnahmeraums und die Bodenfläche 295 des Raums kraftschlüssig an. Der Arm 228 verbiegt sich nach unten, wenn der Kontakt in das Gehäuse eingefügt wird und der Arm greift den Bereich 303 an. Wenn der Arm 228 den Bereich 303 freigibt, federt er nach oben, um die Stoppfläche 230 in der Nähe der Fläche 299 zu lokalisieren, wodurch der Kontakt gegen ein Herausziehen gesichert ist. Die Öffnungen 298 sind oberhalb der Rastarme 222 (18) positioniert, um es dem Arm 228 zu erlauben, von einer Rückhalteposition zurückbewegt zu werden, um die Kon takte aus dem Gehäuse wieder freizugeben. Dies kann erreicht werden durch Einfügen eines geeigneten Werkzeugs (nicht gezeigt) durch die Öffnung 298. Die Öffnungen 298 können ebenfalls Luftströmungspassagen bilden, um die Wärmeabfuhr zu verstärken.
24 zeigt einen Buchsenverbinder 300, der geeignet ist, um mit dem Steckverbinder 290 zusammengesteckt zu werden. Der Buchsenverbinder 230 verwendet ein Gehäuse 302, welches eine glatte Stirnseite 304 aufweist, anstelle einer Mehrzahl von Fächern wie in den vorstehenden Ausführungsformen. Die gesamte Frontfläche 304 des Verbinders 300 wird in der Öffnung 294 aufgenommen, wobei die Kontaktbereiche 296 in die Öffnungen 305 der Fläche 304 eingefügt sind. Die Öffnungen 306 in der oberen Wand des Gehäuses erlauben zugriff zu den Rastarmen der (nicht gezeigten) Buchsenkontakte, wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel erläutert.
Die Ausführungsform nach 24 und ebenso die Ausführungsform der 25 und 26 sind für den Gebrauch in einer vertikalen Konfiguration bestimmt, im Gegensatz zu einer rechtwinkligen Konfiguration. Das Gehäuse 302 des Verbinders 300 (24) weist eine Bodenfläche 307 auf. Vorzugsweise bilden eine Mehrzahl von Auflageflächen 309 eine Montagefläche, entlang welcher das Gehäuse auf einem Substrat, beispielsweise einer Leiterplatte, montiert ist. Ähnlich hat das Gehäuse des Verbinders 320 eine Bodenfläche 321 mit Standflächen 323. Geeignete Buchsenkontakte 322 (7) der Verbinder 300 und 320 sind von den unteren Seiten 307 und 321 vorzugsweise eingefügt.
27 zeigt einen Buchsenkontakt 322 mit einem Paar vorzugsweise paralleler Wände 324, 326, die zwischen sich einen Kontaktaufnahmeraum zur Aufnahme von Steckkontakten des oben beschriebenen Typs bilden. Dieser Kontakt hat Anschlüsse 328, die sich von der Rückkante einer jeder der Wände erstrecken. Wie in 28 gezeigt, ist der Kontakt 322 in dem Gehäuse 330 in ähnlicher Weise aufgenommen, wie oben beschrieben, wobei der elastische Rastarm den Kontakt nach unten (im Sinne von 28) absichert, während eine Lokalisierungsfläche 334 den Kontakt in entgegengesetzter Richtung bezüglich des Gehäuses sichert. Die Anschlüsse 328 erstrecken sich über die Ebene der Montagefläche des Verbindergehäuses hinaus zur Einfügung in Durchgangslöcher in einer Leiterplatte.
29 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwei Sitze von Kontakten an jedem Ort in versetzter Anordnung angeordnet sind. Der Buchsenverbinder 340 weist ein Gehäuse aus isolierendem Material auf. Das Gehäuse 342 hat eine Kontaktfläche mit einer Mehrzahl von Öffnungen 341. Jede der Öffnungen 341 öffnet sich in Räume im Gehäuse, welche im Wesentlichen identische Buchsenkontakte 344a und 344b aufnehmen. Jeder der Kontakte 344a und 344b ist in seiner Grundkonstruktion ähnlich den Buchsenkontakten, welche oben beschrieben wurden, wobei ein Paar solcher Kontakte in jedem Raum aufgenommen ist, und zwar im Wesentlichen entlang dessen Seitenwänden ausgerichtet, um einen spalt zwischen den im Wesentlichen parallelen Plattenbereichen 346 zu bilden. Die Plattenbereiche 346 haben zwei gegenüberliegende Kanten 348 und 350, von denen eine ein Rückhalteelement trägt, wie einen Raststopper 352. Die Buchsenkontaktbereiche 356 sind durch geeignete Mittel im Gehäuse fixiert, beispielsweise durch Kraftschluss, der durch die Raststopper 352 erzeugt wird. Jeder Kontaktbereich 356 weist eine im Wesentlichen koplanare Wand 354 auf. Die Wandbereiche 354 sind über Brückenbereiche 355 miteinander verbunden. Geeignete Anschlüsse, wie "Press-fit"-Anschlüsse 356 erstrecken sich von einer Kante des Wandbereichs 354, in dem Fall, in dem der Verbinder 340 in einer vertikalen Konfiguration verwendet wird.
Der Gegensteckverbinder 360 weist einen Spitzgusskörper aus Polymermaterial 361 auf, der ein Paar Steckkontakte aufnimmt, wie den oberen Steckkontakt 362 und den unteren Steckkontakt 376. Die Steckkontakte sind im Wesentlichen in der oben beschriebenen Art angeordnet, d. h., sie bilden ein Paar beabstandeter Wandbereiche 364 und 368, die jeweils über Brückenelemente miteinander verbunden sind und gegenüberliegende Kontaktarme 366 und 380 tragen, um zwischen die beabstandeten Buchsenplatten 346 einzugreifen. Der Steckkontakt 362 weist ein einzelnes, relativ langes oder mehrere relativ kurze Brückenelemente 376 auf, die zwei gegenüberliegende Platten 364 treffen. Die Unterkante 372 einer jeder der Platten 364 weist eine Rückhaltestruktur auf, wie den Raststopper 374. Der Steckkontakt 362 wird in seinem Raum innerhalb des Gehäuses 361 durch Kraftschluss zwischen den Brückenelementen 376 und dem Raststopper 374 gehaltert, obwohl festzuhalten ist, dass auch ein anderer Rückhaltemechanismus verwendet werden könnte. Ähnlich weisen untere Steckkontakte 376 ein Paar koplanarer Wand- oder Plattenteile 378 auf, die durch einen oder mehrere Brückenelemente 382 verbunden sind. Die untere Kante 384 einer jeden Wand 378 weist einen Rückhaltestopper 386 auf, der für einen Presssitz sorgt, wie oben beschrieben. Geeignete Anschlüsse 368 und 380 erstrecken sich von jeder Platte 364 und 368 über die Montagefläche 363 des Gehäuses 361 hinaus, um jeden der Kontakte 362 und 376 mit den Leiterbahnen auf der Leiterplatte zu verbinden, auf der der Stecker 360 montiert werden soll.
Die oben beschriebenen Buchsen und Steckkontakte können plattiert oder anderweitig mit Korrosionsresistentmaterial beschichtet sein. Ebenso können die Kontaktarme leicht in Querrichtung gebogen sein, um den eingriff mit den Kontaktaufnahmeflächen der Buchsenkontakte zu erhöhen.
Die "Dual-mass"-Konstruktion der Buchsenkontakte und der Klingenkontakte, die beide sich gegenüberliegende relativ dünne Wände verwenden, erlauben eine größere Wärmeabfuhr im Vergleich zu dem bekannten "Singular-mass"-Design. Im Vergleich mit "Singular-mass"-Verbindern ählicher Größe und Leistungsaufnahmefähigkeiten haben die "Dual-mass"-Verbinder, wie oben beschrieben, etwa die doppelte Oberfläche. Der gesteigerte Stromfluss und die gesteigerten Wärmeabführeigenschaften resultieren daraus, dass die Kontakte eine größere Oberfläche haben, um über Konvektion Hitze abzuführen, insbesondere durch die Mitte der zusammengesteckten Kontakte. Da die Steckkontakte eine offene Konfiguration aufweisen, kann ein Hitzeverlust durch Konvektion von den Innenseiten durch das Vorbeistreichen von Luft an dem Spalt zwischen diesen Oberflächen auftreten.
Die Kontakte weisen ebenfalls nach außen gerichtete, sich gegenüberliegende Buchsenkontaktarme und doppelte am Rand positionierte passende Klingen auf, in einer Konfiguration, die eine Flexibilität bei der Änderung der Kontaktquerkräfte durch Justierung der Kontaktverbindergeometrie, ermöglichen. Dies kann erzielt werden durch Modifizierung der Brückenelemente, um den Krümmungsradius zu ändern, den Winkel oder den Abstand der Kontaktwände. Solche Modifikationen können bei herkömmlichen Singular-mass-Arm/Klingen-Konfiguration nicht erzielt werden, bei denen sich gegenüberliegende Buchsenkontakte nach innen gerichtet sind und die passende Steckklinge in der Mitte dieser Arme angeordnet ist.
Eine solche duale, sich gegenüberliegende, ebene Kontaktkonstruktion erlaubt ebenfalls eine einfachere Anbringung zusätzlicher Leiterplatinenbefestigungsanschlüsse mit größerem Abstand zwischen den Anschlüssen, verglichen mit einem äquivalenten "Singular-mass"-Anordnungsdesign. Die Verwendung relativ großer Platten bei den Steck- und Buchsenkontakten eröffnet die Möglichkeit, eine Mehrzahl von Schaltkreisanschlüssen auf jeden Kontaktteil anzuordnen. Dieses verringert die Konzentration von Stromfluss auf der Leiterplatte, wodurch der Widerstand verringert wird und die Hitzeerzeugung kleiner wird.
Die Verwendung biegbarer Steckbereiche erlaubt es den Buchsenkontakten in einer geschützten Position innerhalb des spitzgegossenen Polymergehäuses aus Sicherheitsgründen angeordnet zu werden. Dieses Merkmal ist vorteilhaft, weil es eine Minimierung der Menge von Polymermaterial erlaubt, die verwendet wird, um das Gehäuse herzustellen. Dies verringert Materialkosten und erhöht die Wärmeabfuhr. Ebenfalls kann durch die Art der Befestigung der Kontakte in dem Gehäuse ein Aufbau mit dicken Wänden vermieden werden und dünne flossenartige Strukturen können verwendet werden, die alle dazu beitragen, dass die Wärmeabfuhr von den Verbindern erhöht wird. Zusätzlich kann eine "First-make, last-break"-Funktionalität leicht in dem beschriebenen Verbindersystem integriert werden, indem die Länge der Kontaktportion der Steckkontakte verändert wird oder indem die Länge der Steckkontaktaufnahmebereiche der Buchsenkontakte verändert wird.
Die Bogenverbindungsstruktur zwischen sich gegenüberliegenden rechteckigen Kontaktbereichen ermöglicht die Befestigung von Rückhaltemitteln, sodass eine Federarmstruktur, wie in einem der Ausführungsbeispiele gezeigt ist, ermöglicht wird, die nicht den Stromfluss verringert oder die Wärmeabfuhrkapazität mindert.
Die Steckkontakte und die Buchsenkontakte können aus sehr ähnlichen oder identischen Rohlingen hergestellt werden, wodurch Werkzeugkosten minimiert werden. Ferner kann der Steck- oder Buchsenkontakt leicht mit Kabeln durch Kontaktfahnen verbunden werden.
Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die verschiedenen Figuren erläutert wurde ist zu verstehen, dass andere ähnliche Ausführungsformen oder Modifikationen verwendet werden können und Verbesserungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich sind, um die gleiche Funktion der vorliegenden Erfindung zu realisieren, ohne davon abzuweichen. Die vorliegende Erfindung sollte daher nicht auf ein einzelnes Ausführungsbeispiel reduziert werden, sondern umfasst den ganzen Schutzbereich der beigefügten Ansprüche.

Claims

Gehäuse (76) für einen elektrischen Verbinder, welches aufweist: – einen elektrisch isolierenden Körper, welcher sich entlang einer imaginären Längsachse erstreckt und definiert: i) eine Steckfläche (78) und eine Verbinderfläche (80), welche im Wesentlichen senkrecht zu der Steckfläche (78) orientiert ist; ii) eine Kontaktaufnahmeausnehmung (86, 104), die eine Öffnung (84, 86, 88) auf der Steckfläche (87) definiert, die imaginäre Längsachse des Körpers schneidet und sich im Wesentlichen senkrecht zu der Steckfläche (78) erstreckt, gekennzeichnet durch iii) eine Wärmeabfuhröffnung, welche durch eine ebene Fläche des Körpers definiert ist, wobei die Wärmeabfuhröffnung strömungsmäßig mit der Kontaktaufnahmeausnehmung (96, 104) verbunden ist.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktaufnahmeausnehmung (96, 104) durch zwei voneinander beabstandete Kontaktaufnahmeausnehmungswände (92, 94; 100, 102) definiert ist, wobei eine der beiden sich gegenüber liegenden Kontaktaufnahmewände (92, 100) in einer ersten imaginären Ebene liegt, welche die imaginäre Längsachse des Körpers schneidet und wobei die andere (94, 102) der sich gegenüberliegenden Kontaktaufnahmewände in einer zweiten imaginären Ebene liegt, welche die imaginäre Längsachse des Körpers schneidet.
Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktaufnahmeausnehmung (96, 104) sich von der Steckfläche (78) des Körpers zu einer gegenüberliegenden Fläche des Körpers erstreckt.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabfuhröffnung so positioniert ist, dass sie durch Konvektion Wärme aus dem Inneren der Kontaktaufnahmeausnehmung (96, 104) aufnimmt.
Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner aufweist: einen elektrisch leitenden Kontakt (98), der in der Kontakt (10)-Aufnahmeausnehmung (96) angeordnet ist, wobei der elektrisch leitende Kontakt (98) zwei voneinander getrennte Kontaktwände (28, 30) aufweist.
Gehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden voneinander beabstandeten Kontaktwände (28, 30) von einer benachbarten der sich gegenüber liegenden Kontaktaufnahmeausnehmungswände (92, 94) beabstandet ist und einen Wärmeabfuhrkanal zwischen der einen der beiden voneinander beabstandeten Kontaktwände (28, 30) und der einen der sich gegenüber liegenden Kontaktaufnahmeausnehmungswände (92, 94) bildet.
Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeabfuhrkanal strömungsmäßig mit der Wärmeabfuhröffnung verbunden ist.
Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner einen elektrisch gleitenden Kontakt (208) aufweist, mit zwei voneinander beabstandeten Kontaktwänden (214, 216), wobei der elektrisch leitende Kontakt (208) in der Kontaktaufnahmeausnehmung (96) mit einer der beiden voneinander beabstandeten Kontaktwänden (214, 216) durch eine Trennwand (222) von einer benachbarten der zwei zu einander beabstandeten Kontaktaufnahmeausnehmungswänden (92, 94) angeordnet ist.
Gehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeabfuhrkanal durch eine der beiden voneinander beabstandeten Kontaktwände (214, 216) und einer der beiden voneinander beabstandeten Kontaktaufnahmeausnehmungswänden (92, 94) gebildet wird, wobei der Wärmeabfuhrkanal strömungsmäßig mit der Wärmeabfuhröffnung verbunden ist.