DE69937378T2

DE69937378T2 - Elektrische Anschlussblöcke mit Signal- und Leistungseigenschaften

Info

Publication number: DE69937378T2
Application number: DE69937378T
Authority: DE
Inventors: Stephen L. Dillsburg Clark; Jose L. Campbell Ca 95008 Ortega; Joseph B. Camp Hill Shuey; John B. Mechanicsburg Brown III
Original assignee: FCI SA; Framatome Connectors International SAS
Current assignee: FCI SA
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2019-04-16
Also published as: ES2245762T3; US20060194481A1; US20080064264A1; DE69927194D1; EP0951102A2; US20020034889A1; JPH11329532A; US20080214027A1; KR20030096128A; US7070464B2; EP0951102A3; KR20030096127A; TW413970B; US20050118846A1; DE69921384D1; US7488222B2; JP4274622B2; DE69927194T2; US7309242B2; DE69926818T2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Verbinder und insbesondere elektrische Leistungsverbinder, die insbesondere bei der Verwendung in Leiterplatten oder Backplaneverbindungssystemen nützlich sind.
Ein elektrischer Verbinder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Gegenverbinder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 3 sind aus der US 5,295,843 bekannt.
Konstrukteure von elektronischen Schaltkreisen sind im Allgemeinen mit zwei Hauptschaltungsbereichen befasst, dem Logik- oder Signalbereich und dem Leistungsbereich. Beim Entwickeln von logischen Schaltkreisen müssen Konstrukteure in der Regel keine Änderungen der elektrischen Eigenschaften, wie zum Beispiel dem Widerstand von Schaltkreiskomponenten, die durch Änderungen der Bedingungen, wie zum Beispiel der Temperatur, hervorgerufen werden, beachten, da der in logischen Schaltkreisen fließende Strom üblicherweise verhältnismäßig klein ist. Allerdings können Leistungsschaltkreise aufgrund der relativ hohen elektrischen Ströme, die zum Beispiel in bestimmten elektronischen Ausrüstungen in der Größenordnung von 30 Ampere oder mehr liegen, Änderungen in den elektrischen Eigenschaften erfahren. Dementsprechend müssen Verbinder, die zur Verwendung als Leistungsschaltkreise konstruiert sind, in der Lage sein Wärme abzugeben (die im Wesentlichen als ein Ergebnis des Joule Effekts erzeugt wird), so dass die Änderungen in den Schaltkreis-Charakteristiken als ein Ergebnis von ändernden Stromflüssen minimiert sind. Konventionelle Steckkontakte in elektrischen Leistungsverbindern für Leiterplatten haben üblicherweise rechteckige (klingenähnliche) oder kreisförmige (stiftähnliche) Querschritte. Dies sind sogenannte „Singular-Mass" Konstruktionen. In diesen konventionellen Klingen- und Stiftkonfigurationen umfassen die gegenüberliegenden Buchsenkontakte ein Paar von nach innen gezwungenen, freitragenden Armen und die eingesteckte Klinge oder der Stift ist zwischen dem Paar von Armen angeordnet. Derartige Anordnungen können nur unter Schwierigkeiten in ihrer Größe reduziert werden, ohne die Fähigkeiten zu einer effektiven Wärmeabgabe negativ zu beeinflussen. Sie bieten außerdem nur eine minimale Flexibilität, wenn es gilt die Kontaktnormalkräfte durch Anpassung der Kontaktgeometrie zu ändern.
Die US 5,295,843 offenbart einen elektrischen Verbinder für Leistungsanwendungen, umfassend: ein isolierendes Gehäuse; eine Mehrzahl von Hohlräumen, die in dem isolierenden Gehäuse angeordnet sind und durch eine Reihe von Gehäusewänden definiert sind; und einen Leistungskontakt, der in jeder von der Mehrzahl von Hohlräumen angeordnet ist, wobei der Leistungskontakt ein Paar von gegenüberliegenden Kontaktwänden umfasst, die von einer ersten ebenen Wand definiert sind, einer zweiten ebenen Wand, einem Zwischenraum zwischen der ersten ebenen Wand und der zweiten ebenen Wand, wobei ein erster flexibler Arm benachbart zu der ersten ebenen Wand vorgesehen ist, und ein zweiter flexibler Arm benachbart der zweiten ebenen Wand vorgesehen ist, und getrennte Kontaktanschlüsse, die sich jeweils von der ersten ebenen Wand und der zweiten ebenen Wand in einer Richtung rechtwinklig zu dem ersten flexiblen Arm und dem zweiten flexiblen Arm erstrecken, wobei die ersten und zweiten flexiblen Arme einen Wärmeströmungsweg zwischen sich definieren, wobei eine Wärmeabgabe von dem Wärmeströmungsweg stattfinden kann, der zwischen dem ersten flexiblen Arm und dem zweiten flexiblen Arm definiert ist. Dieses Dokument zeigt weiter einen Gegenverbinder, der folgende Elemente umfasst: ein isolierendes Gehäuse; eine Mehrzahl von Hohlräumen, die in dem isolierenden Gehäuse des Gegenverbinders angeordnet sind, wobei die Hohlräume durch eine Reihe von Gehäusewänden definiert sind; und eine Mehrzahl von Buchsenkontakten zur Aufnahme der ersten und zweiten flexiblen Anne von den jeweiligen der Leistungskontakte, wobei jeder der Buchsenkontakte in jeweils einer von der Mehrzahl von Hohlräumen angeordnet ist die in dem isolierenden Gehäuse des Gegenverbinders angeordnet sind, wobei jedes der Buchsenkontakte ein Paar von gegenüberliegenden Kontaktwänden umfasst, die durch eine erste ebene Wand, eine zweite ebene Wand und einen Zwischenraum definiert sind, der zwischen der ersten ebenen Wand und der zweiten ebenen Wand des Buchsenkontakts vorgesehen ist; wobei eine Wärmeabgabe von inneren Kontaktflächen der Buchsenkontakte stattfinden kann, in dem Luft in die Zwischenräumen der Buchsenkontakte geführt wird.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen kleinen elektrischen Verbinder und einen Gegenverbinder bereitzustellen, die effizient Wärme abgeben können und die jeweils einfach modifizierbare Kontaktnormalkräfte haben.
Dieses Ziel wird durch einen elektrischen Verbinder mit den Merkmalen von Anspruch 1 erreicht und einen Gegenverbinder der die Merkmale von Anspruch 3 aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Verbinder, die eine Buchse umfassen die ein isolierendes Gehäuse aufweist und zumindest einen leitenden Buchsenkontakt der ein Paar von beabstandeten Wänden umfasst, die einen Steckkontakt aufnehmenden Raum definieren. Ein Gegenstecker umfasst ein isolierendes Gehäuse und zumindest einen leitenden Kontakt der ein Paar von beabstandeten Wänden hat, die einen Vorsprung bilden, der in den Stecker aufnehmenden Raum des Buchsenkontakts aufgenommen werden kann. Die Kontakte verwenden ein „Dual-Mass" Prinzip, das eine größere Oberfläche bereitstellt, die für die Wärmeabgabe verfügbar ist, prinzipiell durch Konvektion, verglichen mit „Single-Mass" Kontakten. Diese Anordnungen bieten einen Luftströmungsweg durch beabstandete Teile der Kontakte der Stecker und Buchsenverbinder, wenn diese zusammengesteckt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Steckkontakts ist;
2 eine seitliche Aufrissansicht des Steckkontakts ist, der in 1 gezeigt ist;
3 eine perspektivische Ansicht eines Buchsenkontakts ist;
4 eine seitliche Aufrissansicht des Buchsenkontakts ist, der in 3 gezeigt ist;
5 eine vordere Aufrissansicht eines Steckverbinders ist;
6 eine Draufsicht auf den Steckverbinder ist, der in 5 gezeigt ist;
7 eine hintere Ansicht des Steckverbinders ist, der in 5 gezeigt ist;
8 eine perspektivische Draufsicht auf den Steckverbinder ist, der in 5 gezeigt ist;
9 eine perspektivische hintere Ansicht von oben des Steckverbinders ist, der in 5 gezeigt ist;
10 eine vordere Aufrissansicht eines Buchsenverbinders ist;
11 eine Draufsicht auf den Buchsenverbinder ist, der in 10 gezeigt ist;
12 eine Endansicht des Buchsenverbinders ist, der in 10 gezeigt ist;
13 eine perspektivische Frontansicht von oben des Buchsenverbinders ist, der in 10 gezeigt ist;
14 eine perspektivische Hinteransicht von oben ist, eines weiteren Buchsenverbinders der in 1 gezeigt ist;
15 eine perspektivische Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform eines Steckverbinders ist;
16 eine hintere perspektivische Ansicht des Steckverbinders von 15 ist;
17 eine isometrische Ansicht eines Steckkontakts ist, der in dem Verbinder von 15 verwendet wird, wobei der Kontakt immer noch mit einem Teil des Streifenmaterials befestigt ist, aus dem er geformt ist;
18 eine seitliche Querschnittsansicht des Steckverbinders von 15 ist;
19 eine perspektivische Frontansicht eines Buchsenverbinders ist, der mit dem Steckverbinder von 15 verbindbar ist;
20 eine perspektivische Rückansicht des Buchsenverbinders ist, der in 19 gezeigt ist;
21 eine isometrische Ansicht eines Buchsenkontakts ist, der in dem Verbinder von 19 verwendet wird, wobei der Kontakt immer noch mit einem Teil des Metallstreifens verbunden ist, aus dem er geformt wurde;
22 eine seitliche Querschnittsansicht des in 19 gezeigten Buchsenverbinders ist;
22a) eine teilweise Querschnittsansicht gesehen entlang der Linie A-A von 22 ist;
22b) eine teilweise Querschnittsansicht gesehen entlang der Linie B-B von 22 ist;
23 eine vordere Aufrissansicht einer weiteren Ausführungsform des Buchsenverbinders ist;
24 eine perspektivische Ansicht von unten des Verbinders der in 23 gezeigt ist;
25 eine isometrische Ansicht eines Buchsenkontakts ist, der in dem Verbinder verwendet wird, der in den 23 und 24 dargestellt ist;
26 eine Querschnittsansicht eines Verbinders ist, wie er in 23 gezeigt ist; und
27 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform ist, die gestapelte Kontakte in den Steck- und Buchsenverbindern verwendet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezug nehmend auf die 1 und 2 ist ein Steckkontakt 10 zur Verwendung in einem Steckverbinder gezeigt. Dieser Steckkontakt hat zwei gegenüberliegende Hauptseitenwände 12 und 14. Ein vorderer Vorsprung, der allgemein bei Bezugszeichen 16 angegeben ist, hat einen oberen Bereich 18 und einen unteren Bereich 20. Jeder dieser oberen und unteren Bereiche umfasst ein Paar von gegenüberliegenden freitragenden Armen, wobei jeder Arm einen nach innen verlaufenden proximalen Bereich 22 hat, einen gekrümmten Kontaktbereich 24 und einen distalen Bereich 26. Die gegenüberliegenden distalen Bereiche 26 sind vorzugsweise parallel zueinander. Die distalen Bereiche können etwas voneinander entfernt positioniert sein, wenn die Arme im entspannten Zustand sind, aber sie kommen zusammen, wenn die Arme gebogen werden, wenn der vordere Vorsprung in einen Buchsenkontakt eingesetzt wird (wie unten beschrieben). Dies bietet einen Überlastungsschutz für die Arme während des Steckvorgangs. Die Seitenwände umfassen auch ebene Platten 28 und 30. Anschlüsse 32, 34, 36 und 38 erstrecken sich von einer Kante der Platte 28. Anschluss 40 erstreckt sich von Platte 30 zusammen mit einer Mehrzahl von ähnlichen Anschlüssen (nicht gezeigt). Die Anschlüsse 32 bis 40 können Durchgangslöcher umfassen, Stifte die an einer Leiterplatte verlötet werden (wie gezeigt), Presspassungsstifte oder Zungen für die Oberflächenmontage. Die Platten 28 und 30 werden über gebogene Brückenelemente 42 und 44 verbunden. Ein Zwischenraum 46, durch den Luft strömen kann, ist zwischen den Platten 28 und 30 definiert. Der Kontakt 10 ist aus einem einzigen Stück aus einem Streifen von geeignete Kontaktmaterialien gestanzt oder sonst wie geformt, wie zum Beispiel Phosphorbronzelegierung oder Berylliumkupferlegierungen.
Bezug nehmend auf die 3 und 4 ist der Buchsenkontakt 48 gezeigt. Dieser Buchsenkontakt hat gegenüberliegende, vorzugsweise ebene und parallele Seitenwände 50 und 52. Diese Wände erstrecken sich nach vorne in einen vorderen vorstehenden Bereich 54, der einen mittleren Steckkontaktaufnahmebereich 56 bildet. Der Abstand zwischen den Wänden 50 und 52 beim Bereich 54 ist derart, dass der Vorsprung 16 des Steckkontakts 10 in dem Steckkontaktaufnahmeraum 56 aufgenommen werden kann, wobei die Arme elastisch in Richtung der Mittelebene von Kontakt 10 abgebogen werden. Diese Biegung bringt die Arme dazu nach außen gerichtete Kräfte zu entwickeln, wodurch die gebogenen Bereiche 24 gegen die inneren Oberflächen der Bereiche 54 gepresst werden, die den Aufnahmeraum 56 bilden, um eine geeignete Kontaktnormalkraft zu entwickeln. Die Seitenwände 50 und 52 umfassen außerdem jeweils Platten 58 und 60. Von der Platte 58 erstrecken sich Anschlüsse 62, 64, 66 und 68. Von der Platte 60 erstreckt sich Anschluss 70 sowie weitere andere Anschlüsse (nicht gezeigt). Diese Anschlüsse sind im Wesentlichen dieselben wie zuvor in Zusammenhang mit den Anschlüssen 32 bis 40 beschrieben. Die Seitenwände 50 und 52 sind durch im Wesentlichen gekrümmte Überbrückungselemente 72 und 74 verbunden. Vorzugsweise ist der Buchsenkontakt ebenfalls gestanzt oder anderweitig aus einem einzelnen Stück eines Streifens einer Phosphorbronzelegierung oder Berylliumlegierung geformt.
Die 5 bis 9 zeigen einen Steckverbinder 75 der ein isolierendes Steckergehäuse 76 aufweist. Das Gehäuse 76 umfasst eine vordere Seite 78, die eine Mehrzahl von Leistungskontaktöffnungen 84 und 86 aufweist. Der vordere Vorsprung oder der Verbindungsabschnitt 16 (1 und 2) der Steckkontakte ist in den Öffnungen 84, 86 angeordnet. Die Steckkontakte 10 werden in dem Gehäuse 76 durch einen Presssitz zwischen dem Kontakt und dem Gehäuse gehalten. Dies wird dadurch erreicht, indem die Abmessung H (2), welche die Abmessung zwischen der unteren Kante der Wand 12 und der Oberseite des Brückenelements 42 ist, etwas größer gewählt wird als die Abmessung des Hohlraums im Gehäuse 76, der diesen Teil des Steckkontakts 10 empfängt. Die Vorderseite 78 kann auch eine Signalstiftanordnungs-Öffnung 88 zur Aufnahme einer Signalstiftanordnung umfassen, die allgemein bei Bezugszeichen 90 angegeben ist. Das Gehäuse 76 umfasst auch eine Anzahl von hinteren vertikalen Trennwänden, wie zum Beispiel die Trennwände 92 und 94, die Leistungskontakt-Rückhalteschlitze 96 bilden zur Aufnahme der Steckkontakte 98. Die gegenüberliegenden vertikalen Zwischentrennwände 100 und 102 bilden zwischen sich einen hinteren Signalstiftanordnungs-Raum 104 zur Aufnahme des hinteren Teils 106 der Signalstifte. Das Gehäuse 76 umfasst auch sich gegenüberliegende hintere Montageklammern 108 und 110, die jeweils Montageöffnungen 112 und 114 aufweisen. Die Steckkontakte 10 haben Anschlüsse 32, 34, 36, 38 und 40, die sich unterhalb einer unteren Kante 80 des Gehäuses 76 erstrecken. Die Kante 80 bildet eine Montageschnittstelle, entlang welcher das Gehäuse an einer gedruckten Leiterplatte oder einer anderen Struktur montiert ist, an der der Verbinder montiert ist.
Bezugnehmen auf die 10 bis 14, ist ein Buchsenverbinder 128 gezeigt. Die Buchse 128 hat ein isolierendes Gehäuse 129 mit einer vorderen Seite 130, die eine Mehrzahl von Fächern 131 aufweist, die Kontaktöffnungen haben, wie beispielsweise die Öffnungen 136 und 138. Die vordere Seite 130 bildet eine Steckschnittstelle des Verbinders 128 zur Verbindung mit denn Steckverbinder 75. Die Fächer 131 sind so konfiguriert und dimensioniert, dass sie in Öffnungen 84, 86 des Verbinders 75 aufgenommen werden können. Die vorderen Abschnitte 54 (3 bis 4) der Buchsenkontakte sind innerhalb der Fächer 131 angeordnet und die Öffnungen 134, 136 sind so dimensioniert und konfiguriert, um die oberen und unteren Bereiche 18 und 20 der Steckkontakte 10 aufzunehmen. Die vordere Seite 130 hat einen Signalstift-Aufnahmebereich 140 mit Signalstift-Aufnahmeöffnungen. Das Gehäuse 129 weist auch eine Mehrzahl von hinteren Trennwänden auf, wie beispielsweise die Trennwände 144 und 146, die Kontaktrückhalte-Schlitze 148 für die Gehäuse-Buchsenkontakte 48 bilden. Das Signalstift-Gehäuse 152 nimmt eine Anordnung von Buchsenkontakten 154 auf. Das Gehäuse 159 umfasst auch gegenüberliegende hintere Montageklammern 156 und 158, welche jeweils Montageöffnungen 160 und 162 aufweisen. Die Buchsenkontakt-Anschlüsse 62, 64, 66, 68 und 70 erstrecken sich hinter die Oberfläche 137, welche die Montageschnittstelle des Buchsenverbinders 128 bildet. Die vordere Seite 130 des Gehäuses 128 weist auch eine Mehrzahl von vertikalen Räumen 176, 178 auf, die zwischen die Fächer 131 angeordnet sind.
Die Buchsenkontakte 48 sind in dem Gehäuse 129 durch einen Presssitz gehalten, in im Wesentlichen derselben Weise wie zuvor unter Bezugnahme auf die Steckkontakte 10 beschrieben. Das Zurückhalten der Kontakte auf diese Weise erlaubt es, dass erhebliche Teile der Wände 12, 14 des Steckkontakts und Wände 58, 60 des Buchsenkontakts von umgebenden Teilen der jeweiligen Gehäuse 76 und 129 beabstandet sind. Dies lässt einen erheblichen Anteil des Oberflächenbereichs von beiden Kontakten (inklusive den Steckkontakten) der Luft ausgesetzt, wodurch die Wärmeabgabekapazitäten im Wesentlichen durch Konvektion gesteigert werden. Derartige gesteigerte Wärmeabgabefähigkeiten sind für Leistungskontakte wünschenswert.
Die 15 zeigt einen weiteren Steckverbinder 200, der die Erfindung verkörpert. In dieser Ausführungsform hat das Gehäuse 202, welches vorzugsweise aus einem spritzgegossenen Polymermaterial geformt ist, eine vordere Fläche 204, welche die Steckschnittstelle des Verbinders bildet. Die Fläche 204 umfasst eine Mehrzahl von Öffnungen, wie zum Beispiel die Öffnungen 206, die in einer linearen Anordnung ausgebildet sind.
Bezug nehmend auf 16, umfasst der Steckverbinder 200 eine Mehrzahl von Steckkontakten 208. Die Kontakte 208 werden von der Rückseite des Gehäuses in Räume 212 eingesteckt, die sich von der Rückseite des Gehäuses nach vorne zu der Vorderseite des Gehäuses erstrecken. Wenn die Kontakte 208 vollständig in das Gehäuse 202 eingesetzt sind, sind die Kontaktbereiche 210 mit Kontakten 208 in den Öffnungen 206 angeordnet.
Bezug nehmend auf 17, ist der Steckkontakt 208 in vielerlei Hinsicht ähnlich den Steckkontakten, die in 1 gezeigt sind. Er umfasst beabstandete, plattenähnliche Wände 214, 216, die vorzugsweise eben und im Wesentlichen parallel sind. Die Wände 214, 216 werden durch ein vorderes Brückenelement 218 und ein hinteres Brückenelement 220 verbunden. In dieser Ausführungsform ist der Kontaktbereich 210 aus zwei sich gegenüberstehenden freitragenden Armen 211 gebildet, die sich von vorderen Kanten der Wände 214, 216 erstrecken. Vorzugsweise umfasst jede Wand eine Befestigungszunge 224, die entlang einer unteren Kante der Wand ausgebildet ist. Die Wände 214, 216 umfassen auch seitliche Positionierelemente, wie zum Beispiel gebogene Zungen 222, um den Kontakt innerhalb der Räume 212 im Gehäuse 202 zu zentrieren. Jede Wand umfasst auch ein Positioniermerkmal, wie beispielsweise einen Vorsprung 234.
Das vordere Brückenelement 218 umfasst einen sich nach hinten erstreckenden Rückhaltearm 228, der an seinem proximalen Ende von dem Brückenelement freitragend eingerichtet ist. Der Arm 228 umfasst eine Lokalisierungsfläche 230 an seinem distalen Ende.
Anschlüsse, wie zum Beispiel Stifte 226 für Durchgangslöcher, erstrecken sich von der unteren Kante einer jeden Wand 214, 216. Die Anschlüsse 226 können Stifte sein (wie gezeigt), welche an einer Leiterplatte verlötet werden, oder es können Presssitz-Stifte oder andere Arten von Anschlüssen sein.
Wie bei 17 zu sehen ist, können die Kontakte 208 aus Blech durch Stanzen und Biegen des Teils aus einem Streifen Metallblech geformt sein, das zur Herstellung von elektrischen Kontakten geeignet ist. Die Kontakte 208 können auf einem Trägerstreifen S befestigt sein, um ein Einsetzen zu ermöglichen, oder von dem Streifen vor dem Einsetzen in das Gehäuse getrennt werden.
Bezug nehmend auf 18 sieht man, dass der Kontakt 208 in das Gehäuse 202 von der Rückseite in die Räume 212 eingesetzt ist (16). Der Kontakt 208 ist durch ein Eingreifen der unteren Kante 215 (in der vertikalen Richtung von 18) gegen Oberfläche 232 des Gehäuses angeordnet (17) und durch einen Eingriff der oberen Kanten der Zungen 234 mit der Rippe 236 in dem oberen Teil des Gehäuses. Der Kontakt wird zentral innerhalb des Raums 212 durch die seitlichen Zungen 222 gehalten, die an Seitenwänden der Öffnung 212 angreifen. Der Kontakt 208 ist in Längsrichtung in dem Gehäuse (in der Steckrichtung) mittels des Federarms 228 gehalten, der durch die Rippe 236 des Gehäuses während des Einsetzvorgangs nach unten abgebogen wird und dann nach oben zurückspringt, um die Anschlagfläche 230 an seinem distalen Ende gegen oder nahe zu der vorderen Oberfläche der Rippe 236 zu bringen.
Die sich nach unten erstreckende Zunge 224 wird vorzugsweise in einem Schlitz 225 in dem Gehäuse aufgenommen, wobei die Breite des Schlitzes im Wesentlichen dieselbe ist wie die Dicke der Zunge 224. Durch Einfangen der Zunge 224 in dem Schlitz 225 wird die Deformation des Wandabschnitts, wie er auftreten kann, wenn die freitragenden Arme 211 des Kontaktbereichs zueinander gezwungen werden, auf den Bereich der Wände 214, 216 beschränkt, der vor den Zungen 224 angeordnet ist. Dies verstärkt die Kontrolle über die Querkräfte, die durch die Abbiegung der freitragenden Arme 211 erzeugt werden.
Wie in 18 gezeigt, erstrecken sich die Anschlüsse 226 unter die untere Oberfläche 238 des Gehäuses 202, welche untere Oberfläche eine Montageschnittstelle des Verbinders definiert, entlang welcher eine gedruckte 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 umfassen ein isolierendes Gehäuse 242, das eine Anordnung von Buchsenfächern 244 umfasst. Die vorderen Oberflächen 246 der Fächer sind im Wesentlichen koplanar und bilden eine Steckschnittstelle des Verbinders. Jedes Fach hat eine Öffnung 248 zum Aufnehmen des Kontaktbereichs 210 der Steckkontakte 208 des Gegensteckers. Die Mehrzahl von Buchsenkontakten 250 sind in denn Gehäuse 242 montiert, vorzugsweise indem diese von der Rückseite in Öffnungen 252 gesteckt werden. Wie es in 20 gezeigt ist, erstreckt sich die obere Wand 254 des Gehäuses vorzugsweise nicht vollständig zu der Rückseite des Verbindergehäuses, wodurch große Öffnungen in den Räumen 252 frei gelassen werden.
Der Buchsenkontakt für den Buchsenverbinder 240 ist in der 21 dargestellt. Der Kontakt 250 ist in seiner Grundform ähnlich dem Buchsenkontakt 48, der in den 3 und 4 dargestellt ist. Er umfasst zwei gegenüberliegende Wände 254, 256, die vorzugsweise im Wesentlichen eben und parallel sind, wodurch sie zwischen sich einen Kontaktaufnahmeraum und einen freien Luftströmungsraum bilden. Die Wände 254, 256 werden durch ein vorderes Brückenelement 258 und ein hinteres Brückenelement 260 miteinander verbunden. Das vordere Brückenelement 258 umfasst einen nachgiebigen Verriegelungsarm, der an seinem proximalen Ende frei von dem Brückenelement 258 vorsteht und an seinem distalen Ende die Verriegelungs- oder Sperrfläche 264 trägt. Wie zuvor beschrieben, kann der Buchsenkontakt 250 aus einem einzigen, einstückigen Teil durch Stanzen und Formen aus einem Streifen hergestellt sein. Wie zuvor erwähnt, können die Kontakte in das Gehäuse eingesetzt werden, während sie an einem Trägerstreifen S befestigt sind, oder nachdem sie von ihm getrennt wurden.
Die 22 ist eine Querschnittsansicht und zeigt einen Buchsenkontakt 250, der in ein Gehäuse 242 eingesetzt ist. Wie dargestellt, ist die Lokalisierungszunge 266 mit ihrer vorderen Oberfläche gegen die Lokalisierungsfläche 272 in der unteren Wand des Gehäuses 242 positioniert, wodurch der Kontakt in seiner vordersten Stellung positioniert wird. Wenn der Kontakt in das Gehäuse eingesetzt wird, wird der Verriegelungsarm 262 dazu gebracht, sich nach unten zu biegen, wenn er den Verriegelungsteil 278 des Gehäuses angreift. Während sich der Verriegelungsarm 262 nach oben abbiegt, nachdem er den Verriegelungsbereich 278 passiert hat, greift die Verriegelungsfläche 264 eine erhöhte Rippe 280 (22b) an, wodurch der Kontakt gegen eine rückwärtige Bewegung hinsichtlich des Gehäuses verriegelt wird. Die Anschlüsse 268 erstrecken sich über die Oberfläche 270 hinaus, welche die Montageschnittstelle des Verbinders 240 bildet.
Wie in den 22a und 22b gezeigt ist, sind die vorderen Bereiche der Wände 254, 256 entlang innerer Seitenwände der Fächer 244 angeordnet. An der vorderen Oberfläche 246 eines jeden Fachs ist eine Steckkontaktaufnahme-Öffnung 248 ausgebildet. Die Öffnung umfasst ein Paar von Lippen 274, die koplanar mit den inneren Oberflächen der Wände 254, 256 sind, oder sich nur gering über diese erstrecken. Diese Anordnung bietet den Vorteil von verringerten anfänglichen Einsteckkräften, wenn die Verbinder 200 und 240 zusammengefügt werden. Während die Fächer 244 in die Öffnungen 206 eintreten (15), greifen die Kontaktbereiche 210, die durch die freitragenden Arme 211 gebildet werden, zuerst die Oberflächen der Lippen 274 an. Da der Reibkoeffizient zwischen den freitragenden Armen 22 und den Plastiklippen 274 relativ geringer ist als der Reibkoeffizient zwischen den freitragenden Armen und den Metallwänden 254, 256, wird die anfängliche Einsteckkraft minimiert.
Die Ausführungsform von 25 und auch die Ausführungsform von 24 sind dazu gedacht, in einer vertikalen Konfiguration verwendet zu werden, im Gegensatz zu einer rechtwinkligen Konfiguration. Das Gehäuse des Verbinders 320 hat eine untere Oberfläche 321 mit Standflächen 323. Geeignete Buchsenkontakte 322 (24) sind in die Gehäuse der Verbinder 300 und 320 von den unteren Seiten 307 bzw. 321 eingesteckt.
Die 27 zeigt einen Buchsenkontakt 322, der ein Paar von vorzugweise ebenen, parallelen Wänden 324, 326 umfasst, die zwischen sich einen Kontaktaufnahme-Raum bilden, um Steckkontakte des zuvor beschriebenen Typs aufzunehmen. Dieser Kontakt hat Anschlüsse 328, die sich von der hinteren Kante einer jeden Wand erstrecken. Wie in 28 gezeigt, wird der Kontakt 322 in dem Gehäuse 330 auf eine Weise aufgenommen, die ähnlich ist zu der zuvor beschriebenen, wobei der nachgiebige Verriegelungsarm den Kontakt gegen eine Abwärtsbewegung (in der Anordnung von 28) blockiert, während eine Lokalisierungsfläche 334 den Kontakt in der entgegen gesetzten Richtung bzgl. des Gehäuses sichert. Die Anschlüsse 328 erstrecken sich über die Ebene der Montageschnittstelle des Verbindergehäuses hinaus, um in den Durchgangslöchern in der gedruckten Leiterplatte eingesetzt zu werden.
Die 29 zeigt eine Ausführungsform, die zwei Sätze von Kontakten an jedem Ort in einer gestapelten Konfiguration verwendet. Der Buchsenverbinder 340 hat ein Gehäuse, das aus isolierendem Material geschäumt ist. Das Gehäuse 342 umfasst eine Steckschnittstelle mit einer Vielzahl von Öffnungen 341. Jede der Öffnungen 341 öffnet sich in Hohlräume in dem Gehäuse, welche Hohlräume im Wesentlichen identische Buchsenkontakte 344a und 344b aufnehmen. Jeder der Kontakte 344a und 344b ist in seiner Grundkonstruktion ähnlich den Buchsenkontakten, die zuvor beschrieben wurden, wobei ein Paar von derartigen Kontakten in dem Hohlraum vorgesehen ist, und zwar im Wesentlichen entlang den Seitenwänden desselben, um einen Spalt zwischen im Wesentlichen parallelen Plattenbereichen 346 zu bilden. Die Plattenbereiche 346 haben zwei gegenüberliegende Kanten 348 und 350, von denen eine ein Rückhalteelement trägt, wie zum Beispiel einen Raststopper 352. Die Buchsenkontaktbereiche 346 werden in dem Gehäuse durch geeignete Mittel zurückgehalten, wie zum Beispiel durch einen Presssitz, der durch den Raststopper 352 erzeugt wird. Jeder Kontaktbereich 346 umfasst einen im Wesentlichen koplanaren Wandbereich 354. Die Wandbereiche 354 werden durch einen Brückenbereich 355 miteinander verbunden. Geeignete Anschlüsse, wie zum Beispiel Presssitz-Anschlüsse 356, erstrecken sich von einer Kante des Wandbereichs 354 in denn Fall, wenn der Verbinder 340 in einer vertikalen Konfiguration verwendet werden soll.
Der Gegensteck-Verbinder 360 umfasst einen spritzgegossenen Polymerkörper 361, der ein Paar von Steckkontakten aufnimmt, wie zum Beispiel den oberen Steckkontakt 362 und den unteren Steckkontakt 376. Diese Steckkontakte sind im Wesentlichen in der oben beschriebenen Art angeordnet, d. h. sie sind aus einem Paar von beabstandeten Wandbereichen 364 bzw. 378 gebildet, die jeweils durch Brückenelemente miteinander verbunden sind und gegenüberliegende Kontaktarme 366 und 380 tragen, die mit den beabstandeten Buchsenplatten 346 in Eingriff gebracht werden sollen. Der Steckkontakt 362 umfasst ein einzelnes, relativ langes, oder mehrere, relativ kurze Brückelemente 376, welche zwei gegenüberliegende Platten 364 miteinander verbinden. Die untere Kante 372 einer jeden Platte 364 umfasst eine Rückhaltestruktur, wie zum Beispiel einen Raststopper 374. Der Steckkontakt 362 ist in seinem Hohlraum innerhalb des Gehäuses 361 durch einen Presssitz zwischen den Brückenelementen 376 und dem Raststopper 374 zurückgehalten, obwohl vorgesehen ist, dass andere Rückhaltemechanismen verwendet werden können. Ähnlich umfassen die unteren Steckkontakte 376 ein Paar von koplanaren Wand- oder Plattenbauteilen 378, die durch eine oder mehrere Brückenelemente 382 miteinander verbunden sind. Die untere Kante 384 einer jeden Wand 378 umfasst einen Raststopper 386, der dazu dient einen Presssitz zu erzeugen, wie es zuvor beschrieben wurde. Geeignete Anschlüsse 368 und 380 erstrecken sich von jeder der Platten 364 und 368 hinter die Montageschnittstelle 363 des Gehäuses 361, um jeden der Kontakte 362 und 376 mit elektrischen Leiterbahnen auf der gedruckten Leiterplatte zu verbinden, auf welcher der Stecker 360 montiert werden soll.
Die zuvor beschriebenen Buchsen und Steckkontakte können plattiert oder sonst wie mit korrosionsbeständigen Materialien beschichtet sein. Außerdem können die Arme des Steckkontakts leicht in der Querrichtung gebogen sein, um den Eingriff mit den Kontakt aufnehmenden Oberflächen der Buchsenkontakte zu verstärken. Die „Dual-Mass"-Konstruktion von sowohl der Buchse als auch den Klingenkontakten, die jeweils gegenüberliegende, relativ dünne Wände verwenden, ermöglicht eine größere Wärmeabgabe, verglichen mit „Singular-Mass"-Konstruktionen aus dem Stand der Technik. Im Vergleich mit „Singular-Mass"-Verbindern von ähnlicher Größe und Leistungsaufnahmefähigkeiten haben die „Dual-Mass"-Verbinder, wie sie hierin offenbart sind, etwa die doppelte Oberfläche. Der gesteigerte Stromfluss und die gesteigerten Wärmeabführeigenschaften resultieren daraus, dass die Kontakte eine größere Oberfläche haben, um über Konvektion Wärme abzuführen, insbesondere durch das Zentrum der zusammengesteckten Kontakte. Da die Steckkontakte eine offene Konfiguration haben, kann eine Wärmeabgabe durch Konvektion von den inneren Oberflächen durch das Vorbeiführen von Luft in dem Spalt zwischen diesen Oberflächen auftreten.
Die Kontakte enthalten auch nach außen gerichtete sich gegenüberliegende Buchsenarme und duale, am Rand positionierte passende Klingen in einer Konfiguration, die eine Flexibilität beim Modifizieren der Kontakt-Normalkräfte erlaubt beim Einstellen der Kontaktverbinder-Geometrie. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Brückenelemente so modifiziert werden, um den Krümmungsradius zu ändern, den Winkel oder den Abstand der Wände der Kontakte. Derartige Modifikationen können nicht mit konventionellen „Singular-Mass"-Klingenkonfigurationen erreicht werden, bei denen die gegenüberliegenden Buchsenkontakte nach innen gerichtet sind, und die passende Klinge in der Mitte der Arme angeordnet ist.
Eine derartige duale, gegenüberliegende ebene Kontaktkonstruktion erlaubt auch die leichtere Anbringung von zusätzlichen Leiterplatinen-Befestigungsanschlüssen mit einem größeren Abstand zwischen den Anschlüssen, verglichen mit einem äquivalenten „Singular-Mass"-Anordnungsdesign. Die Verwendung von relativ größeren Platten in den Steck- und Buchsenkontakten bietet diese Möglichkeit, eine Vielzahl von Leiterplatten-Anschlüssen an jedem Kontaktteil vorzusehen. Dies verringert die Einschränkungen des Stromflusses zu der gedruckten Leiterplatte, wodurch der Widerstand verringert wird und die Wärmeerzeugung reduziert wird.
Die Verwendung eines biegbaren Steckbereichs erlaubt es, die Buchsenkontakte in einer geschützten Position innerhalb des spritzgegossenen Polymergehäuses aus Sicherheitsgründen anzuordnen. Dieses Merkmal ist weiter von Vorteil, da es die Minimierung der Menge von Polymermaterial ermöglicht, die zur Herstellung des Gehäuses verwendet wird. Dies verringert die Materialkosten und verbessert die Wärmeabgabe. Außerdem kann durch das Halten der Kontakte in der vorgeschlagenen Weise in dem Gehäuse die Verwendung von dicken Wandstrukturen vermieden werden und dünne, rippenartige Strukturen können verwendet werden, was alles die Wärmeabgabe der Verbinder verbessert. Zusätzlich kann eine „First-make, last break"-Funktionalität leicht in dem offenbarten Verbindersystem integriert werden, indem die Länge des Steckbereichs der Steckkontakte verändert wird oder durch Veränderung der Lunge des Stecker aufnehmenden Teils der Buchsenkontakte.
Die Bogen-Verbindungsstruktur zwischen gegenüberliegenden rechtwinkligen Kontaktbereichen erlaubt auch die Befestigung von Rückhaltemitteln, wie beispielsweise einer nachgiebigen Armstruktur, wie sie in einer der vorliegenden Ausführungsformen gezeigt ist auf eine Weise, die nicht den Stromfluss begrenzt oder die Wärmeabgabefähigkeiten des Kontakts behindert.
Es wird ebenfalls erkannt werden, dass die Stecker und Buchsenkontakte aus sehr ähnlichen oder identischen Blechvorstücken hergestellt werden können, wodurch die Werkzeuganforderungen minimiert werden. Darüber hinaus können die Steck- oder Buchsenverbinder leicht mit Kabeln verbunden werden, beispielsweise mittels Kontaktfahnen.
Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen der verschiedenen Figuren beschrieben wurde, sollte es klar sein, dass andere, ähnliche Ausführungsformen verwendet werden können oder Modifikationen oder Hinzufügungen an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, um dieselbe Funktion der vorliegenden Erfindung auszuführen, ohne von dieser abzuweichen. Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht auf eine einzelne Ausführungsform beschränkt angesehen werden, sondern eher im Rahmen und in der Breite in Übereinstimmung mit den beigefügten Ansprüchen angesehen werden.

Claims

Elektrischer Verbinder für Leistungsanwendungen, wobei der Verbinder umfasst: a. ein isolierendes Gehäuse (76); b. eine Mehrzahl von Hohlräumen (84, 86, 96) die in dem isolierenden Gehäuse angeordnet sind und von einer Reihe von Gehäusewänden definiert sind; c. einen Leistungskontakt (10), der in jeder von der Mehrzahl von Hohlräumen angeordnet ist, wobei der Leistungskontakt (10) ein Paar von entgegengesetzten Kontaktwänden umfasst, die von einer ersten ebenen Platte (28) definiert sind, einer zweiten ebenen Platte (30), einem Zwischenraum zwischen der ersten ebenen Platte und der zweiten ebenen Platte, einen ersten flexiblen Arm (18), der an der ersten ebenen Platte (30) angrenzt, einem zweiten flexiblen Arm (18), der an der zweiten ebenen Platte (28) angrenzt und getrennte Kontaktanschlüsse (32, 34, 36, 38), die sich jeweils von der ersten ebenen Platte (28) und der zweiten ebenen Platte (30) in einer Richtung rechtwinklig zu dem ersten flexiblen Arm (18) und dem zweiten flexiblen Arm (18) erstrecken; wobei die ersten und zweiten flexiblen Arme (18) einen Wärmeflussweg zwischen sich definieren, wobei eine Wärmeabführung durch den Wärmeflussweg auftreten kann, der zwischen dem ersten flexiblen Arm (18) und dem zweiten flexiblen Arm (18) definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine von der ersten ebenen Platte (30) oder der zweiten ebenen Platte (28) von einer benachbarten Gehäusewand beabstandet ist, so dass sie einen erheblichen Anteil des Oberflächenbereichs von zumindest einem Kontakt der Luft aussetzt.
Das Gehäuse nach Anspruch 1, wobei die zwei beabstandeten Kontaktwände (28, 30) zu einander gerichtet sind.
Ein Gegenverbinder (128), umfassend: a. ein isolierendes Gehäuse (129); b. eine Mehrzahl von Hohlräumen (134, 136, 148), die in dem isolierenden Gehäuse (129) des Gegenverbinders (128) angeordnet sind, wobei die Hohlräume durch eine Reihe von Gehäusewänden definiert sind; und c. eine Mehrzahl von Buchsenkontakten zur Aufnahme der ersten und zweiten flexiblen Arme von entsprechenden Leistungskontakten (10), wobei jeder der Buchsenkontakte in jeweils einer von der Mehrzahl von Hohlräumen (134, 136, 148) angeordnet ist, die in dem isolierenden Gehäuse (129) des Gegenverbinders (128) angeordnet sind, wobei jede der Buchsenkontakte ein Paar von entgegengesetzten Kontaktwänden umfasst, die durch eine erste ebene Platte, eine zweite ebene Platte und einen Zwischenraum zwischen der ersten ebenen Platte und der zweiten ebenen Platte des Buchsenkontaktes definiert sind; wobei eine Wärmeabführung von inneren Kontaktoberflächen der Buchsenkontakte durch eine Luftströmung in den Zwischenräumen der Buchsenkontakte stattfinden kann, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine von der ersten ebenen Platte oder der zweiten ebenen Platte von jedem der Buchsenkontakte von einer benachbarten Gehäusewand des Gegenverbinders beabstandet ist, so dass sie einen erheblichen Anteil des Oberflächenbereichs von zumindest einem Kontakt der Luft aussetzt.