DE1187289B - Steckerbuchse - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H02f

Deutsche Kl.: 21c-22

Nummer: 1187 289

Aktenzeichen: B 67152 VIII d/21 c

Anmeldetag: 8. Mai 1962

Auslegetag: 18. Februar 1965

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbinder, bei denen die elektrischen Verbindungen durch Einstecken eines Steckers in eine Steckerbuchse nach Patent 1113 493 hergestellt werden, insbesondere auf Steckkontakte zur Verwendung bei leicht lösbaren elektrischen Verbindern, die sich aus Stekker und Steckerbuchse zusammensetzen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Steckkontaktes, der eine lange Lebensdauer im Betrieb hat und innerhalb eines großen Temperaturbereiches eine sichere und zwangläufige elektrische Verbindung schafft.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuartigen Steckkontaktes, der wirtschaftlich hergestellt, leicht zusammengebaut und in vorteilhafter Weise in einer Mehrfachsteckdose verwendet werden kann.

Der Steckkontakt gemäß der Erfindung bezieht sich im einzelnen auf eine Steckerbuchse mit einer darin befindlichen Längsbohrung zur Aufnahme eines zugehörigen Steckers, einer in der Buchse befindlichen Bimetallblattfeder zum Zusammenwirken mit dem Stecker, wobei die Blattfeder durch einen sich in der Wand dieser Bohrung in Längsrichtung erstreckenden Schlitz wirksam wird, sowie einer elastischen den Buchsenkörper umgebenden längsgespaltenen Hülse, die die Steckerbuchse eng umgibt, um die Blattfeder auf der Steckerbuchse in Arbeitsstellung zu halten, nach Patent 1113 493.

Die Erfindung besteht darin, daß die Hülse aus einem elastischen Material mit solchen Wärmeausdehnungseigenschaften hergestellt ist, die mit den Wärmeausdehnungseigenschaften der Blattfeder derart in Beziehung stehen, daß die Eingriffskraft der Blattfeder innerhalb des Temperaturbereiches, in welchem die Steckerbuchse zur Verwendung kommt, in vorbestimmten Grenzen gehalten wird.

Der Steckkontakt dieser Erfindung kann in vorteilhafter Weise in Verbindung mit Düsen-, Lormoder Raketentriebwerken Verwendung finden sowie auch in einem Thermoelement, welches während des Gebrauchs von der Umgebungs- oder Raumtemperatur auf hohe Temperaturen erwärmt wird. Ein Steckkontakt kann bei einer typischen Anwendung dieser Art Temperaturen in der Größenordnung von 540 bis 950° C erreichen. Bei vielen Anwendungsgebieten ist es erforderlich, innerhalb des ganzen Temperaturbereiches von der Umgebungstemperatur bis höchsten möglichen Temperaturen einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Stecker und der Steckerbuchse dieser Verbindung aufrechtzuerhalten. Es ist außerdem notwendig, daß der Verbinder der-Steckerbuchse

Zusatz zum Patent: 1113 493

Anmelder:

The Bendix Corporation, Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

Harry Edward Barnhart, Sidney, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 9. Mai 1961 (108 832) - -

art beschaffen ist, daß er einen solchen elektrischen Kontakt während einer großen Anzahl von Arbeitstakten mit abwechselnder Erwärmung und Abkühlung des Verbinders aufrechterhalten kann.

Der Steckkontakt gemäß der Erfindung ist so beschaffen, daß, wie aus dem Folgenden hervorgeht, seine Größe und sein Gewicht nur wenig höher sind als bei bekannten Steckerbuchsen.

Der Steckkontakt gemäß der Erfindung ist von einfacher und wirtschaftlich durchzuführender Konstruktion und leicht zusammenzubauen. Infolgedessen eignet er sich ausgezeichnet für eine Verwendung als Mehrfachstecker, in welchem eine Anzahl Stekkerbuchsen in einem isolierenden Einsatz oder in einem Verbinderteil angeordnet sind.

Die Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung deutlicher hervor.

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Steckkontaktes nach der vorliegenden Erfindung, wobei ein Stecker bei Raumtemperatur mit der Steckerbuchse passend zusammenarbeitet;

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt nach Linien 2-2 der F i g. 1 und 6 durch die Steckerbuchse nach F i g. 1, wobei die Teile des Steckkontaktes in der Stellung angeordnet sind, die sie bei Raumtemperatur in Abwesenheit eines Steckers in der Steckdose einnehmen;

509 509/310

3 4

F i g. 3 zeigt einen vergrößerten senkrechten wie in den F i g. 2, 3 und 5 gezeigt, ein offener

Schnitt nach Linie 3-3 der F i g. 1 durch eine pas- Schlitz 26 entsteht, durch welchen die Nut mit der

sende Steckerbuchse und einen dazugehörigen Kon- Bohrung 22 versehen ist. Der Abstand der Kanten

taktstecker gemäß Fig. 1 bei Raumtemperatur; dieses Schlitzes voneinander ist wesentlich geringer

F i g. 4 ist eine Draufsicht auf das als Blattfeder 5 als der Durchmesser des Steckers 12, wodurch ein

ausgebildete bimetallische Kontaktelement des Steck- Entweichen des Steckers aus der Bohrung ausge-

kontaktes; schlossen ist.

F i g. 5 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch Die Bimetallblattfeder 16 ist so breit, daß sie flach

die zueinander passenden Buchsen und Steckerteile auf dem ebenen Seitenabschnitt der Nut 20 liegt,

nach Linie 5-5 der F i g. 7, wobei die Teile in den io wenn sich kein Stecker in der Bohrung 22 befindet,

Stellungen angeordnet sind, welche sie bei Erwär- wobei die Kanten der Blattfeder vom Rande des

mung der Steckdose und des Stiftes auf erhöhte Körpers 14 leicht radial nach innen liegen.

Temperaturen einnehmen; Die Bimetallblattfeder 16 ist vorzugsweise wenig-

F i g. 6 zeigt eine Darstellung der Steckdosen- stens etwas kürzer als die Nut 20 gemäß der Darstel-

buchse bei Raumtemperatur im Längsschnitt; 15 lung in F i g. 6 und 7, wobei die Enden der Bi-

Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch die Stecker- metallblattfeder etwas von den vorderen und rück- bucb.se mit einem darin angeordneten Stecker, wobei wärtigen Enden 30 und 34 der Nut 20 auf Abstand der Stecker in Ansicht gezeigt ist und die Teile in gehalten sind. Eine solche Beziehung der Lange der voll ausgezogenen Linien in den Stellungen gezeigt Nut und der Blattfeder gestattet einen leichten Zu sind, die sie bei Raumtemperatur der Steckerbuchse 20 sammenbau durch eine Maschine. Zur Erleich- und des Steckers einnehmen, während das bimetal- terung der Einführung des Steckers 12 in die Boh lische Kontaktelement und die Haltehülse in ange- rung 22 ist das vordere Ende der Blattfeder 16 mit deuteten Linien in den Stellungen gezeigt sind, die einer in der Mitte angeordneten und hochgebogenen sie bei erhöhter Temperatur einnehmen; Zone 36 versehen. Vorzugsweise hat, wie gezeigt, die

F i g. 8 zeigt eine Draufsicht auf den Rohling, aus 25 Blattfeder 16 einen ähnlichen nach oben gebogenen

welchem die Haltehülse für die Kontaktelemente Teil 38 an ihrem rückwärtigen Ende, so daß beide

gebildet wird. Enden der Blattfeder eine ähnliche Form aufweisen.

Die Steckerbuchse 10 besteht aus nur drei Teilen, Bei einer solchen Konstruktion kann die Blattfeder

einem Buchsenkörper 14, einer Kontaktfeder 16 und in beiden Richtungen in die Nut 20 eingesetzt

einer elastischen Federhaltehülse 18, die teleskop- 30 werden.

artig über das Vorderteil des Buchsenkörpers 14 In der beschriebenen Ausführungsform ist die- geschoben ist. Die Feder 16 besteht aus bimetalli- jenige Metallschicht der Bimetallblattfeder, die den schein Material und wird durch die Hülse 18 in einer größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, Nut 20 des Buchsenkörpers 14 gehalten. Der Buch- radial nach außen angeordnet.
senkörper ist so ausgelegt, daß er einen Stecker 12 35 Die Hülse 13 ist auf einer Nickellegierung herge- eines Steckerteiles 11 aufnehmen und mit diesem stellt und wird aus einem Metallblechrohling ge einen sicheren funkenfreien Kontakt herstellen kann, formt, wie er beispielsweise in F i g. 8 dargestellt wobei er gleichzeitig ein leichtes Trennen des Stek- und mit 40 bezeichnet ist. Ein solcher Rohling be- kers von der Buchse durch Auseinanderbewegen steht aus einem flachen Hauptteil 42, einem breiten der beiden Teile in axialer Richtung gestattet. 40 Mittelschlitz 44, der allgemein V-förmig ausgebildet

Der Buchsenkörper 14 ist vorzugsweise aus hitze- und an dem einen Ende des Hauptteiles angeordnet

beständigem Metall, z.B. aus Nickel oder nickel- ist, sowie einem mittleren Vorsprung 46 an dem

plattiertem Stahl hergestellt. Das vordere äußere anderen Ende des Hauptteiles, der eine breite

Ende des Buchsenkörpers 14 ist mit einer Bohrung V-Form entsprechend dem Schlitz aufweist. Vorzugs-

22 versehen, die den Stecker 12 des obenerwähnten 45 weise wird die Richtung der beim Walzen des Roh-

Steckerteiles Jl gleitend aufnimmt. Das offene Ende lings 40 gebildeten Maserung so gewählt, daß sie in

oder der Mund der Bohrung 22 ist vorzugsweise einer Richtung senkrecht zu F i g. 8 verläuft. Der

glockenförmig ausgeführt, wie bei 24 gezeigt, um Rohling 40 wird in der Weise zu einer Hülse 18 ver-

das Einführen des Steckers 12 zu erleichtern, dessen formt, daß er um einen geeigneten Körper herum-

Durchmesser nur wenig geringer — gewöhnlich etwa 50 gebogen wird. Nachdem die Hülse 18 geformt ist,

0,05 bis 0,125 mm — als der Durchmesser der Boh- wird sie teleskopartig über den Körper 14 der Stek-

rung 22 ist. Das andere, rückwärtige Ende des Kör- kerbuchse geschoben, so daß sie sich in die breite,

pers 14 ist ziemlich tief ausgebohrt, um das vordere flache Nut hineinlegt und die Bimetallblattfeder 16

Ende eines Rohres (nicht gezeigt) aufzunehmen. Das im wesentlichen auf ihrer ganzen Länge überlagert.

andere Ende des Rohres ist mit einem erweiterten 55 Vorzugsweise ist die Länge der Hülse 18 gemäß der

zylindrischen Teil verbunden, welcher an seinem Darstellung in den F i g. 1, 6 und 7 etwas geringer

rückwärtigen Ende eine angemessene Ausnehmung als diejenige der Nut 48, wobei die vorderen und

aufweist, die eine Lötbohrung bildet. rückwärtigen Ränder der Hülse etwas von den vor-

Die mit einem flachen Boden versehene Nut 20 deren bzw. rückwärtigen Rändern der Nut 48 auf

erstreckt sich quer über den Buchsenkörper 14 und 60 Abstand gehalten sind. Die Hülse 18 hat in ent-

hat eine solche Breite, daß sie sich von dem hinteren spanntem Zustand bei Raumtemperatur vorzugs-

Ende des mit einem glockenförmigen Mund versehe- weise einen Innendurchmesser, der im wesentlichen

nen Teils etwas über das innere Ende der Bohrung gleich dem Durchmesser des Bodens der Nut 48 auf

22 hinauserstreckt. dem Körper 14 ist.

Die Nut 20 kann beispielsweise durch Führen 65 Bei Raumtemperatur sind, wenn in der Bohrung

eines Fräswerkzeuges quer durch den Körper 14 er- 22 kein Stecker angeordnet ist, die Teile 14, 16 und

zeugt werden. Die radiale Tiefe der Nut 20 ist so 18 mit Bezug aufeinander so angeordnet, wie es in

bemessen, daß sie die Bohrung anschneidet und daß, der F i g. 2 gezeigt ist. Wenn bei Raumtemperatur

ein Stecker 12 in die Steckerbuchse eingesteckt wird, wie es in der F i g. 3 gezeigt ist, dann wird die Bimetallblattfeder 16 durch den Stecker etwas angehoben, so daß die Hülse 18 gemäß der Darstellung etwas nachgibt und sich öffnet. Die durch den Stekkerl2 und die Hülse 18 auf die Bimetallblattfeder 16 ausgeübten Kräfte haben zur Folge, daß sich das Kontaktelement leicht um seine Längsachse biegt, wie es in F i g. 3 dargestellt ist.

Wenn die zueinander passenden Steckerbuchsen und Stecker erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind, beispielsweise bis zu einer Höhe von 650° C, verändert sich die Anordnung der Teile von der in Fig. 3 gezeigten in die in Fig. 5 gezeigte Anordnung. Da das Metall der Bimetallblattfeder mit dem höheren Ausdehnungskoeffizienten in der dargestellten Ausführungsform radial nach außen angeordnet ist, biegt sich das Bimetallelement beim Anstieg der Temperatur etwas weiter aus seiner leicht gebogenen Stellung gemäß Fig. 3 heraus, und die Blattfeder biegt sich gemäß den gestrichelten Linien in Fig.7 in Längsrichtung nach außen. Wenn die Hülse 18 nicht nachgiebig wäre, so würde dieses einen hohen Kontaktdruck zwischen der Blattfeder 16 und dem Stekker 12 zur Folge haben. Gemäß der Ausführungsform der Erfindung besitzt die elastische Hülse 18 eine solche thermische Entspannungskennlinie, daß ihr Verlust an radial nach innen gerichteter, auf die Bimetallblattfeder ausgeübter Kraft im allgemeinen die sonst übermäßig hohe Kontakthaltekraft, die von der Bimetallblattfeder 16 bei deren Ausdehnung erzeugt wird, ausgleicht. Die Bimetallblattfeder 16 wirkt daher mit der elastischen Hülse 18 zusammen, um den Kontaktdruck zwischen der Bimetallblattfeder 16 und dem Stecker 12 innerhalb der erforderliehen, vorher festgelegten Grenzen zu halten.

Die Beziehung zwischen den Wärmeausdehnungseigenschaften der Hülse und der Bimetallblattfeder ist derart, daß in dem niedrigeren Temperaturbereich, beispielsweise zwischen —73 und 38° C, die thermischen Ausdehnungswirkungen der Hülse und der Bimetallblattfeder zusammen die Kraft, die zum Trennen des Steckers erforderlich ist, allgemein konstant halten. In dem oberen Temperaturbereich, beispielsweise von 38 bis 650° C und darüber, bewirkt bei einer Zunahme der Trennkraft durch eine Ausdehnung der Bimetallblattfeder die Entspannung der Hülse eine Verminderung dieser Kraft. Die beiden Wirkungen sind daher entgegengesetzt gerichtet, was zur Folge hat, daß bei Entstehung eines übermäßig hohen Kontaktdruckes zwischen der Bimetallblattfeder und dem Stecker verhindert und jegliche Möglichkeit einer Überbelastung der Bimetallblattfeder, wenn sie für längere Zeit bei erhöhten Temperaturen mit dem Stecker in der Steckerbuchse in Zusammenwirkung gehalten wird, ausgeschaltet ist.

Obwohl die Bimetallblattfeder 16 so beschrieben wurde, daß der Metallteil, der den höheren Ausdehnungskoeffizienten aufweist, radial nach außen liegt, kann jedoch diese Blattfeder 16 bei Umkehrung der Richtung des Vorsprunges der Teile 36 und 38 so angeordnet werden, daß der Metallteil mit dem höheren Ausdehnungskoeffizienten radial nach innen liegt. In dem letztgenannten Falle würde sich die Bimetallblattfeder 16 unter Wirkung erhöhter Temperaturen in entgegengesetzt zu den in F i g. 5 und 7 gezeigten Richtungen durchbiegen. Unter solchen Bedingungen würde der in Längsrichtung in der Mitte liegende Teil der Bimetallblattfeder 16 am stärksten dem Stecker 12 zur Zusammenwirkung kommen, und die entgegengesetzten Enden der Bimetallblattfeder würden am stärksten mit der Haltehülse 18 zur Zusammenwirkung kommen.

Der Steckbuchsenkörper gemäß der Erfindung ist so konstruiert, daß beim Zusammenbau der Steckerbuchse die Bimetallblattfeder und die Federhaltehülse nach der Bearbeitung der Steckerbuchse zugefügt werden können. Zu einem solchen Fertigungsverfahren kann beispielsweise gehören, daß der Kör¹ per äußerst hohen Temperaturen unterworfen wird, wie sie beim Anlöten von Verbindungen auftreten. Daher ist es nicht nötig, die Feder und die Hülse der Gefahr einer Beschädigung durch Temperaturen auszusetzen, die höher sind als die, für welche diese Teile bestimmt sind, da sie in der Steckerbuchse eingebaut werden, nachdem diese Bearbeitungen durchgeführt worden sind.

Obwohl nur eine einzige Ausführungsform der Erfindung in den Zeichnungen gezeigt und in der Beschreibung beschrieben worden ist, wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß verschiedene Abwandlungen hinsichtlich der Abmessungen der Teile des verwendeten Materials usw. wie auch hinsichtlich der vorgeschlagenen Verwendungsart der Vorrichtung gemäß der Erfindung möglich sind, ohne vom Bereich der begleitenden Ansprüche abzuweichen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Steckerbuchse mit einem Buchsenkörper mit einer darin befindlichen zylindrischen Längsbohrung und einem sich in Längsrichtung in der Wand dieser Bohrung erstreckenden Schlitz, einer Bimetallblattfeder zur Zusammenwirkung mit einem in die Bohrung eingesetzten zusammenwirkenden Stecker durch den Schlitz und einer den Buchsenkörper eng umgebenden in Längsrichtung gespaltenen Hülse, die die Blattfeder in ihrer Wirkstellung auf der Buchse hält, nach Patent 1113493, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18) aus einem elastischen Material mit solchen Wärmeausdehnungseigenschaften hergestellt ist, die mit den Wärmeausdehnungseigenschaften der Bimetallblattfeder (16) derart in Beziehung stehen, daß die Eingriffskraft der Blattfeder innerhalb des Temperaturbereiches, in welchem die Steckerbuchse zur Verwendung kommt, in vorbestimmten Grenzen gehalten wird.

2. Elektrische Steckerbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18) aus einer einfachen Metallblechschicht (40) hergestellt ist, deren einander zugewendeten Ränder (44 und 46) bei Raumtemperatur etwas voneinander auf Abstand gehalten sind und wenigstens eine Zone auf dem Umfang im Winkel über der Hülse überlappen.

3. Elektrische Steckerbuchse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zone der Umfangsüberlappung der Enden des Blechmetalls (40) in Längsrichtung in der Mitte der Hülse angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 509/310 2.65 © Bundesdruckerei Berlin