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