DE10302138A1

DE10302138A1 - Steckverbinder

Info

Publication number: DE10302138A1
Application number: DE10302138A
Authority: DE
Inventors: Markus Dangelmaier
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2003-08-21
Also published as: FR2836289A1; US6749470B2; US20030176112A1; FR2836289B1

Abstract

Steckverbinder mit Stecker und Steckaufnahme, insbesondere zum Herstellen einer lösbaren elektrischen Verbindung. Um trotz einfacher Konstruktion und einfacher Handhabung einen günstigen Verlauf der Steckkräfte zu schaffen, weist der Stecker mindestens ein Steckelement mit wenigstens zwei Aufgleitzonen auf und das Steckelement ist beim Zusammenstecken mit mindestens zwei nebeneinander liegenden Kontaktelementen in Kontakt bringbar. Die Aufgleitzonen sind nebeneinander auf derselben Seite des Steckelements angeordnet, wobei wenigstens eine Aufgleitzone wenigstens gegenüber einer anderen Aufgleitzone derart, längs und/oder quer zur Steckrichtung gesehen, zurückversetzt ist, dass sich das von dieser Aufgleitzone des Steckelements erzeugte elastische Aufdehnen des ihr zugeordneten Kontaktelements beim Zusammenstecken von Stecker und Steckaufnahme von dem von einer anderen Aufgleitzone erzeugten elastischen Aufdehnen des dieser anderen Aufgleitzone zugeordneten Kontaktelements unterscheidet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit Stecker und Steckaufnahme, insbesondere zum Herstellen einer lösbaren elektrischen Verbindung.

Im Stand der Technik werden elektrische Steckverbindungen offenbart, bei denen die Steckstifte im vorderen Bereich abgeflacht oder abgerundet sind, um die Einsteckkräfte zu verringern.

In der Patentschrift US 4,679,890 wird eine Steckverbindung offenbart, bei der die Spitze des Steckstiftes abgerundet ist. Dabei verläuft die Kontur der einen Seite weniger stark gewölbt als die der gegenüberliegenden Seite, jeweils ausgehend von der Mittellinie des Steckstiftes. Beim Einstecken des Steckstiftes werden die den abgerundeten Seiten jeweils zugeordneten Kontakte in Abhängigkeit von der Einstecktiefe unterschiedlich stark aufgeweitet, womit der Verlauf der Gesamteinsteckkraft beeinflusst wird.

In der Patentschrift US 4,900,278 werden ebenfalls Steckstifte offenbart, deren Einsteckspitze abgeflacht ist. Die beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Spitze des Einsteckstiftes sind eben und laufen unter demselben Winken in Bezug zur Mittellinie des Einsteckstiftes zu. Sie beginnen jedoch in unterschiedlichem Abstand zur Mittellinie. Die beiden geneigten Flächen sind somit unterschiedlich lang, was in Abhängigkeit von der Einstecktiefe ebenfalls zu einer Beeinflussung der Gesamteinsteckkraft führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder zu schaffen, der trotz einfacher Konstruktion und einfacher Handhabung einen günstigen Verlauf der Steckkräfte hat.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die Kontaktelemente, die jeweils den nebeneinanderliegenden Aufgleitzonen einer Seite des Steckelementes zugeordnet sind, gleiten über unterschiedlich ausgestaltete Aufgleitzonen auf. Dadurch, dass die Aufgleitzonen relativ zueinander längs und/oder quer zur Steckrichtung gesehen zurückversetzt sind, gestaltet sich das elastische Aufdehnen der ihnen jeweils zugeordneten Kontaktelemente und der daraus resultierende jeweilige Einsteckkraftverlauf derart, dass die Summe der Einsteckhälfte über eine gewisse Zeit langsamer ansteigt. Damit lässt sich der Stecker zu Beginn leichter mit der Steckaufnahme zusammenstecken.

Durch die Verwendung von nebeneinanderliegenden Kontaktelementen, die sich beim Aufbiegen gegenseitig wenig beeinflussen, im Zusammenhang mit zwei separaten Aufgleitzonen, deren Ausgestaltung für den zum Aufbiegen des jeweils zugeordneten Kontaktelementes erforderlichen Kraftverlauf bestimmend ist, können die Kontaktnormalkräfte im wesentlichen beibehalten werden. Darüber hinaus wird das Steckelement durch die beiden nebeneinanderliegenden Kontaktelemente jeweils besser festgehalten. Dies wirkt sich ferner beim Auftreten von Schwingungen positiv aus.

Vorzugsweise läuft wenigstens eine der Aufgleitzonen in Steckrichtung flacher zu als eine andere Aufgleitzone, was einen unterschiedlichen Einsteckkräfteverlauf der einzelnen Aufgleitzonen in Abhängigkeit von der Einstecktiefe hervorruft. In Abhängigkeit von der Flachheit bestimmt sich der über die Einstecktiefe verteilte Anstieg und die Summe der Steckkräfte.

Günstigerweise kann wenigstens eine Aufgleitzone eine gewölbte Profilfläche aufweisen, was die gezielte Ausprägung der jeweils entstehenden Einsteckkräfte in Abhängigkeit von der Einstecktiefe über die Möglichkeiten eben geformter Aufgleitzonen hinaus ermöglicht.

Besonders vorteilhaft kann zwischen zwei benachbarten Aufgleitzonen eine Übergangskontur ausgebildet sein. Damit kann ein Abstand zwischen den sich in Abhängigkeit von der Einstecktiefe unterschiedlich aufbiegenden Kontaktelemente gewährleistet werden, so dass sie ihren individuellen Verlauf der Steckkräfte behalten. Als Variante ist es möglich, die Übergangskontur derart auszuprägen, dass sie als Führungselement beim Einstecken eines Steckers in eine Steckaufnahme dienen kann.

Vorzugsweise ist das Steckelement in Steckrichtung gesehen vorn von einer an die jeweilige Aufgleitzone angrenzenden Frontfläche abgeschlossen, womit eine kürzere Ausführung des Steckelementes bei gleichzeitiger Einsparung von Material und Formgebungsaufwand erreichbar ist.

Ebenfalls vorteilhafter Weise kann sich die Höhe einer an einer Aufgleitzone angrenzenden Frontfläche von der Höhe einer an eine andere Aufgleitzone angrenzenden Frontfläche unterscheiden, was eine individuell an die Formgebung der einzelnen Aufgleitzonen und an die Angleithöhe der jeweils zugeordneten Kontaktelemente angepasste Länge des Steckelements im Bereich der Aufgleitzonen ermöglicht.

Als Variante der Erfindung können die Frontflächen zweier benachbarter Aufgleitzonen in einer Ebene liegen, womit eine einfache Formgebung der abschließenden Frontkontur des Steckelementes erreichbar ist.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass wenigstens eine Randfläche des Steckelementes im Frontbereich verjüngt ausgebildet ist. Hierdurch wird das Einführen des Steckers in die Steckaufnahme vereinfacht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass auf einer Seite mindestens zwei Aufgleitzonen angeordnet sind und auf der gegenüberliegenden Seite entsprechende Aufgleitzonen ausgebildet sind. Durch die damit verbundene höhere Anzahl von das Steckelement berührenden Kontaktelementen wird die Kontaktsicherheit und die Kontaktqualität des Steckverbinders erhöht.

Möglicherweise können die auf der einen Seite angeordneten Aufgleitzonen und die auf der gegenüberliegenden Seite entsprechend angeordneten Aufgleitzonen zu einer in Steckrichtung ausgerichteten Symmetrieebene symmetrisch ausgebildet sein. Hierdurch kann auf beiden Seiten ein gleich günstiger Steckkraftverlauf erzielt werden.

Es wird vorgeschlagen, dass die Kontaktelemente am Kontaktelementefuß einstückig miteinander ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine Herstellung der Kontaktelemente aus einem Stück. Weiterhin ist dadurch die Lagerung der Kontaktelemente und deren Integration innerhalb der Steckaufnahme stark vereinfacht.

Günstigerweise können die Kontaktelemente jeweilige Kontaktbereiche darstellende Auswölbungen aufweisen, wobei wenigstens eine Auswölbung eines Kontaktelements relativ zur Auswölbung eines anderen Kontaktelements längs und/oder quer zur Steckrichtung zurückversetzt ist. Hierdurch ergeben sich weitere Möglichkeiten, den Verlauf der Steckkräfte in Abhängigkeit von der Einstecktiefe zu beeinflussen, und zwar zusätzlich zu den Merkmalen des erfindungsgemäßen Steckers. Hierunter fällt insbesondere die Anpassung der Auswölbungen der Kontaktelemente gemäß der Ausgestaltung der jeweils zugeordneten Aufgleitzone sowie die Festsetzung des Berührungszeitpunktes mit der jeweils zugeordneten Aufgleitzone in Abhängigkeit von der Einstecktiefe. Ferner kann hierdurch weiterer Einfluss auf die Kombination der Berührungszeitpunkte einzelner Kontaktelementen-Aufgleitzonenpaarungen in Abhängigkeit von der Einstecktiefe genommen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Steckverbinder mit Stecker und Steckaufnahme,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Kontaktelemente einer Steckaufnahme mit einem Steckelement für einen Steckverbinder gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 eine Einzelheit 3 aus Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Steckverbinder 1 mit einem Stecker 26 und einer zugeordneten Steckaufnahme 27 dargestellt. Dabei wird deutlich, dass das Steckergehäuse 28 und das Steckaufnahmegehäuse 29 komplementär zueinander ausgebildet sind.
Ferner sind mehrere Steckelemente 2 dargestellt, wie sie in dieser speziellen Ausführungsform im Stecker 26 angeordnet sein können. Von den den Steckelementen 2 jeweils zugeordneten Kontaktbauteilen 3 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eines dargestellt.
Fig. 2 zeigt ein Steckelement 2 und ein Kontaktbauteil 3. Das Steckelement 2 ist aus einem ersten Steckteil 8 und einem zweiten Steckteil 9 zusammengesetzt, die in diesem Ausführungsbeispiel bezogen auf eine erste Symmetrieebene 10 symmetrisch zueinander ausgebildet sind. Die Symmetrieebene 10 ist parallel zur Steckrichtung 18 ausgerichtet. Die nachfolgende Beschreibung des ersten Steckteiles 8 gilt aufgrund der Symmetrie entsprechend für das zweite Steckteil 9.
Das erste Steckteil 8 weist in seinem Frontbereich 11 eine erste Aufgleitzone 12 und eine benachbarte, bezüglich der Symmetrieebene 10 auf derselben Seite des Steckelements 2 angeordnete zweite Aufgleitzone 13 auf, zwischen denen eine Übergangskontur 14 ausgebildet ist. Die beiden Aufgleitzonenen 12, 13 sind beim Zusammenstecken mit zwei nebeneinanderliegenden Kontaktelementen in Kontakt bringbar, wobei die erste Aufgleitzone 12, die in diesem Ausführungsbeispiel gegenüber der zweiten Aufgleitzone 13 quer zur Steckrichtung 18 zurückversetzt ist, eine erste Profilfläche 4 aufweist, die gewölbt ausgeführt ist. Die zweite Aufgleitzone 13 weist eine zweite Profilfläche 5 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel eben ausgeführt ist. Gegenüber der zweiten Profilfläche 5 läuft die erste Profilfläche 4 flacher zu.
An die erste Aufgleitzone 12 grenzt eine erste Frontfläche 15 an, an die zweite Aufgleitzone 13 grenzt eine zweite Frontfläche 16 an und an die Übergangskontur 14 grenzt eine dritte Frontfläche 17 an. Die Frontflächen 15, 16, 17 schließen das Steckelement 2 in Steckrichtung 18 gesehen vorn ab. In diesem Ausführungsbeispiel liegen die Frontflächen 15, 16, 17 in einer Ebene senkrecht zur Steckrichtung 18. Die Frontflächen 15, 16 sind unterschiedlich hoch.
Ferner weist das erste Steckteil 8 eine Randfläche 7 auf, die winklig an die Profilfläche 4 angrenzt sowie winklig an die erste Frontfläche 15 angrenzt. Im Frontbereich 11 des Steckelementes 2 weist die Randfläche 7 eine Verjüngung 6 auf. Durch die Verjüngung 6 ist die Gesamtbreite des Steckelementes 2 im Frontbereich 11 geringer als im übrigen Bereich des Steckelementes 2. Auf der der Randfläche 7 gegenüberliegenden Seite, die durch die perspektivische Darstellung verdeckt ist, ist im Frontbereich 11 des Steckelementes 2 ebenfalls eine Verjüngung ausgebildet, die winklig an die Profilfläche 5 angrenzt und winklig an die Frontfläche 16 angrenzt.
Das Kontaktbauteil 3 besteht aus einem ersten Kontaktteil 19 und einem zweiten Kontaktteil 20, welche in diesem Ausführungsbeispiel symmetrisch, bezogen auf eine zweite Symmetrieebene 21, ausgebildet sind. Die zweite Symmetrieebene 21 ist parallel zur Steckrichtung 18 ausgerichtet. Die Beschreibung für das erste Kontaktteil 19 gilt entsprechend für das zweite Kontaktteil 20.
Das erste Kontaktteil 19 weist ein erstes Kontaktelement 22 und ein danebenliegendes zweites Kontaktelement 23 auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind beide Kontaktelemente 22, 23 an ihrem Fuß miteinander verbunden und jeweils als Kontaktzunge ausgebildet. Das erste Kontaktelement 22 hat eine Auswölbung 24 und das zweite Kontaktelement 23 hat eine Auswölbung 25. Die Auswölbungen 24, 25 stellen den Kontaktbereich der jeweiligen Kontaktelemente 22, 23 dar. Das erste Kontaktelement 22 ist der ersten Aufgleitzone 12 des ersten Steckteiles 8 zugeordnet, das zweite Kontaktelement 23 ist der zweiten Aufgleitzone 13 des ersten Steckteiles 8 zugeordnet.
In Fig. 3 ist die eine in Fig. 1 gekennzeichnete Einzelheit 3 vergrößert dargestellt. Sie zeigt einen Teil eines Steckelementes 2. Neben der Randfläche 7 und der Verjüngung 6 sind die erste Profilfläche 4 und die zweite Profilfläche 5 dargestellt.
Anhand der Fig. 3 ist deutlich zu erkennen, wie die erste Profilfläche 4 gegenüber der zweiten Profilfläche 5 quer zur Steckrichtung zurückversetzt ist.
Die einzelnen Vorgänge beim Einstecken des Steckelements 2 in das Kontaktbauteil 3 werden anhand des ersten Steckteiles 8 und des ersten Kontaktteiles 19 beschrieben und gelten aufgrund der Symmetrie des zweiten Steckteiles 9 zur Symmetrieebene 10 und der Symmetrie des zweiten Kontaktteiles 20 zur Symmetrieebene 21 entsprechend für das zweite Steckteil 9 und das zweite Kontaktteil 20.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt in Abhängigkeit von der Einstecktiefe die Berührung der zweiten Auswölbung 25 mit der zweiten Profilfläche 5 der zweiten Aufgleitzone 13 vor der Berührung der ersten Auswölbung 24 mit der ersten Profilfläche 4 der ersten Aufgleitzone 12, da die erste Aufgleitzone 12 gegenüber der zweiten Aufgleitzone 13 quer zur Steckrichtung 18 zurückversetzt ist. Dementsprechend wird das zweite Kontaktelement 23 eher aufgebogen als das erste Kontaktelement 22.
Das von der ersten Angleitzone 12 erzeugte elastische Aufdehnen des ersten Kontaktelementes 22 unterscheidet sich von dem von der zweiten Aufgleitzone 13 erzeugten elastischen Aufdehnen des zweiten Kontaktelementes 23.
Das Aufbiegen des zweiten Kontaktteiles 23 erfolgt schneller und kraftintensiver in Bezug auf die Einstecktiefe als das Aufbiegen des ersten Kontaktteiles 22, denn die Profilfläche 5 beginnt höher in Bezug auf die Symmetrieebene 10 und verläuft steiler als die Profilfläche 4.
Die Kombination zweier unabhängig voneinander über unterschiedlich ausgeprägte Aufgleitzonen 12, 13 aufgleitenden Kontaktelemente 22, 23 erreicht eine Reduzierung der Gesamteinsteckkraft und eine Optimierung ihres Verlaufes in Abhängigkeit von der Einstecktiefe.
Weitere Gestaltungsmöglichkeiten des Verlaufes der Gesamteinsteckkraft ergeben sich aus der Zurücksetzung der Auswölbungen 24, 25 der Kontaktelemente 22, 23 längs und/oder quer zur Steckrichtung 18.

Claims

1. Steckverbinder (1) mit Stecker (26) und Steckaufnahme (27), wobei der Stecker (26) mindestens ein Steckelement (2) mit wenigstens zwei Aufgleitzonen (12, 13) aufweist und das Steckelement (2) beim Zusammenstecken mit mindestens zwei nebeneinanderliegenden Kontaktelementen (22, 23) in Kontakt bringbar ist, und die Aufgleitzonen (12, 13) nebeneinander auf derselben Seite des Steckelements (2) angeordnet sind, wobei wenigstens eine Aufgleitzone (12) wenigstens gegenüber einer anderen Aufgleitzone (13) derart längs und/oder quer zur Steckrichtung (18) gesehen zurückversetzt ist, dass sich das von dieser Aufgleitzone (12) des Steckelementes (2) erzeugte elastische Aufdehnen des ihr zugeordneten Kontaktelements (22) beim Zusammenstecken von Stecker (26) und Steckaufnahme (27) von dem von einer anderen Aufgleitzone (13) erzeugten elastischen Aufdehnen des dieser anderen Aufgleitzone (13) zugeordneten Kontaktelements (23) unterscheidet.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Aufgleitzonen (12) in Steckrichtung (18) flacher zuläuft als eine andere Aufgleitzone (13).

3. Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Aufgleitzone (12) eine gewölbte Profilfläche (4) aufweist.

4. Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Aufgleitzonen (12, 13) eine Übergangskontur (14) ausgebildet ist.

5. Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckelement (2) in Steckrichtung (18) gesehen vorn von einer an die jeweilige Aufgleitzone (12, 13) angrenzenden Frontfläche (15, 16) abgeschlossen ist.

6. Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Höhe einer an eine Aufgleitzone (12) angrenzenden Frontfläche (15) von der Höhe einer an eine andere Aufgleitzone (13) angrenzenden Frontfläche (16) unterscheidet.

7. Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontflächen (15, 16) zweier benachbarter Aufgleitzonen (12, 13) in einer Ebene liegen.

8. Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Randfläche (7) eines Steckelementes (2) im Frontbereich (11) verjüngt ausgebildet ist.

9. Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite mindestens zwei Aufgleitzonen (12, 13) angeordnet sind und auf der gegenüberliegenden Seite entsprechende Aufgleitzonen ausgebildet sind.

10. Steckverbinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der einen Seite angeordneten Aufgleitzonen (12, 13) und die auf der gegenüberliegenden Seite entsprechend angeordneten Aufgleitzonen zu einer in Steckrichtung (18) ausgerichteten Symmetrieebene (10) symmetrisch ausgebildet sind.

11. Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (22, 23) als separate Kontaktzungen ausgebildet sind.

12. Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (22, 23) am Kontaktelementefuß einstückig miteinander verbunden sind.

13. Steckverbinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (22, 23) jeweilige Kontaktbereiche darstellende Auswölbungen (24, 25) aufweisen, wobei wenigstens eine Auswölbung eines Kontaktelements relativ zur Auswölbung eines anderen Kontaktelements längs und/oder quer zur Steckrichtung (18) zurückversetzt ist.