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Die Erfindung betrifft eine Verteilerbox, insbesondere Sensor-Aktor-Box, mit einem Gehäuse und mit mehreren Kontakteinsätzen zum elektrischen Anschluss von Sensoren oder Aktoren, wobei die einzelnen Kontakteinsätze in entsprechenden Öffnungen im Gehäuse befestigt sind und jeweils einen Kontaktträger mit mehreren darin angeordneten Kontaktelementen und eine Führungshülse aufweisen, wobei die einzelnen Führungshülsen zumindest einen Abschnitt des jeweils zugeordneten Kontaktträgers mit radialem Abstand umgeben und ein Innengewinde aufweisen.
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Sensor-Aktor-Boxen, die auch als Sensor-Aktor-Verteiler bezeichnet werden, sind seit vielen Jahren in verschiedenen Ausführungsvarianten bekannt, beispielsweise aus dem Prospekt ”PLUSCON 2011”, Seite 110 und Seiten 178–189 der Anmelderin und aus der
DE 295 05 272 U1 . Sie dienen in der dezentralen Anschlusstechnik als Verbindung zwischen der Peripherie und der Steuereinheit. Ihre Aufgabe besteht in der Sammlung von Sensorsignalen bzw. in der Verteilung von Aktorsignalen. Die Sensoren und Aktoren können dabei mit standardisierten Sensor/-Aktor-Kabeln an die Sensor-Aktor-Box angeschlossen werden.
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Sensor-Aktor-Boxen weisen in der Regel 4, 6, 8 oder 10 Anschlussbuchsen auf, die ein genormtes Innengewinde, beispielsweise M5, M8, M10 oder M12, haben, an die korrespondierende Anschlussstecker angeschlossen werden können. Die Anschlussstecker weisen jeweils zu den in den Kontaktträgern angeordneten Kontaktelementen korrespondierende Gegenkontaktelemente auf, wobei es sich bei den Kontaktelementen insbesondere um Kontaktbuchsen und bei den Gegenkontaktelementen um Kontaktstifte handeln kann. Außerdem weisen die Anschlussstecker jeweils eine drehbar angeordnete Gewindehülse mit einem Außengewinde auf, die in das Innengewinde der Führungshülse eingeschraubt werden kann.
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Die Verbindung einzelner Sensor-Aktor-Boxen untereinander sowie der Sensor-Aktor-Boxen mit einer Steuereinheit erfolgt bei sogenannten passiven Sensor-Aktor-Boxen mit hochpoligen Stammkabeln. Bei sogenannten aktiven Sensor-Aktor-Boxen werden die in den Sensor-Aktor-Boxen gesammelten und ggf. vorverarbeiteten Signale seriell auf Busleitungen übertragen. Bei passiven Sensor-Aktor-Boxen kann die Stammleitung fest angespritzt sein, so dass die einzelnen Adern der Stammleitung innerhalb eines Anschlusskörpers bereits fest mit entsprechenden Anschlusselementen verbunden, insbesondere verlötet sind. Darüber hinaus sind jedoch auch passive Sensor-Aktor-Boxen bekannt, bei denen die einzelnen Adern der Stammleitung über Steckverbinder oder mit Hilfe von Federkraftklemmen oder Schraubklemmen an eine in der Box angeordnete Leiterplatte angeschlossen werden können. Entsprechend gibt es auch bei aktiven Sensor-Aktor-Boxen verschiedene Möglichkeiten das Buskabel anzuschließen, wobei hier, ähnlich wie beim Anschluss einzelner Sensoren oder Aktoren, auch standardisierte Steckverbinder benutzt werden können.
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Die bekannten Sensor-Aktor-Boxen weisen in der Mehrzahl der Anwendungsfälle Kunststoffgehäuse auf, da diese relativ einfach und kostengünstig hergestellt werden können. Darüber hinaus weisen Gehäuse aus Kunststoff den Vorteil auf, dass sie vom Benutzer berührt werden können, ohne dass die Gefahr eines elektrischen Schlages besteht, falls es aufgrund eines Schadensfalles zu einer elektrischen Verbindung zwischen der im Gehäuse angeordneten Leiterplatte und dem Gehäuse gekommen ist.
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Bei den aus der Praxis bekannten Sensor-Aktor-Boxen sind den einzelnen Kontakteinsätzen in der Regel ein oder zwei LEDs als Statusanzeigen zugeordnet. Das Licht der auf einer im Gehäuse angeordneten Leiterplatte befestigten LEDs wird dabei über Lichtwellenleiter von der Leiterplatte an die Oberseite des Gehäuses transportiert, so dass der Status des jeweiligen Kontakteinsatzes schnell und einfach von einem Benutzer anhand des an der Oberfläche leuchtenden Lichtes ablesbar ist.
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Die aus der Praxis bekannten Verteilerboxen haben sich zwar in vielfacher Hinsicht bewährt, so dass sie umfangreich eingesetzt werden, ihre Herstellung ist jedoch mit einigem Aufwand verbunden, was insbesondere an der Mehrzahl der benötigten Bauteile – Kontaktträger, Führungshülsen und Lichtwellenleiter – sowie deren erforderlicher Befestigung im Gehäuse liegt. Grundsätzlich gibt es zwar auch Verteilerboxen, bei denen das Kunststoff-Gehäuse mit den Führungshülsen einstückig gefertigt ist, dies erfordert dann jedoch vergleichsweise aufwendige Werkzeuge zur Herstellung des Kunststoffgehäuses mit den einstückig angeformten Führungshülsen.
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Die
DE 20 2005 003 124 U1 lehrt daher die Ausbildung von separaten Führungshülsen, die jeweils als einstückige Bauteile aus Kunststoff gefertigt und in denn Kunststoffgehäuse mittels Presssitz befestigt sind. Um eine Verdrehsicherheit zwischen der jeweiligen Führungshülse und dem zugeordneten Kontaktträger zu verwirklichen, ist jede Führungshülse an einem stirnseitigen Ende mit Aussparungen versehen, in die radiale Ausleger der jeweiligen Kontaktträger formschlüssig eingreifen. Bei dem aus der
DE 20 2005 003 124 U1 bekannten Verteiler besteht zwar die Möglichkeit, das Gehäuse und die Führungshülsen, die jeweils ein Innengewinde aufweisen, aus unterschiedlichen Kunststoff-Materialien herzustellen, die einfachere Herstellung des Gehäuses wird jedoch auch hierbei durch einen erhöhten Montageaufwand der einzelnen Bauteile erkauft.
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Eine Verteilerbox mit einem Gehäuse und mehreren Kontakteinsätzen, die jeweils aus einer Führungshülse und einem separaten Kontaktträger bestehen, ist auch aus der
DE 10 2006 015 718 A1 bekannt. Die Kontaktträger werden dabei in die einzelnen Führungshülsen eingesetzt und verrastet, so dass unterschiedliche Kontaktträger verwendet werden können. Auch bei dieser Verteilerbox ist der Montageaufwand dabei relativ hoch.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs beschriebene Verteilerbox zur Verfügung zu stellen, die möglichst einfach und damit preiswert hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs beschriebenen Verteilerbox mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass die einzelnen Kontakteinsätze jeweils als einstückige Bauteile aus Kunststoff hergestellt und im Gehäuse mittels einer Rastverbindung befestigt sind. Erfindungsgemäß besteht ein Kontakteinsatz somit nicht mehr aus zwei separaten Bauteilen, nämlich einem die Kontaktelemente aufnehmenden Kontaktträger und einer separaten, im Gehäuse zu befestigenden Führungshülse, sondern aus einem einstückigen Kunststoffbauteil, das insgesamt mittels einer Rastverbindung im Gehäuse befestigt wird. Die Reduzierung der Bauteile führt somit unmittelbar zu einer einfacheren und schnelleren Montage des Verteilerbox. Da die Führungshülsen jeweils Teil der Kontakteinsätze und somit nicht mit dem Gehäuse verbunden sind, führt die erfindungsgemäße Lösung nicht zu einer aufwendigeren Herstellung des Gehäuses der Verteilerbox.
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Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie die Rastverbindung zwischen den einzelnen Kontakteinsätzen und dem Gehäuse der Verteilerbox ausgestaltet sein kann. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die einzelnen Kontakteinsätze jeweils mindestens zwei Rastarme mit jeweils einer Rastnase auf, wobei sich die Rastarme in Längsrichtung der Kontakteinsätze an die zylinderförmige Führungshülse anschließen. Zur Verrastung der Rastnasen sind im Gehäuse korrespondierende Rastvorsprünge ausgebildet, so dass die Kontakteinsätze nach dem Einsetzen bzw. Einpressen in die Öffnungen formschlüssig im Gehäuse gehalten sind. Ein ungewolltes Herausziehen der Kontakteinsätze aus dem Gehäuse ist dann nicht mehr möglich. Dennoch ist zum Einsetzen bzw. Einpressen der Kontakteinsätze in die Öffnungen kein so großer Kraftaufwand erforderlich, wie dies bei einer kraftschlüssigen Fixierung der Kontakteinsätze im Gehäuse der Fall wäre.
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Wie eingangs ausgeführt worden ist, sind bei den aus der Praxis bekannten Sensor-Aktor-Boxen den einzelnen Kontakteinsätzen in der Regel LEDs als Statusanzeige zugeordnet, wobei das Licht der auf einer Leiterplatte im Gehäuse angeordneten LEDs über Lichtwellenleiter an die Oberseite des Gehäuses geführt wird. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verteilerbox weist auch diese mehrere im Gehäuse angeordnete Leuchtmittel, insbesondere mehrere LEDs auf, die auf einer Leiterplatte angeordnet und den einzelnen Kontakteinsätzen zugeordnet sind. Die Führung des Lichts der einzelnen LEDs an die Oberseite des Gehäuses erfolgt dabei jedoch nicht über separate Lichtwellenleiter, sondern über die Kontakteinsätze selber, wozu diese aus einem transparenten Material hergestellt sind. Bei dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verteilerbox kann somit auf die Verwendung und Montage von separaten Lichtwellenleitern verzichtet werden.
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Vorzugsweise sind dabei den einzelnen Kontakteinsätzen mehrere, insbesondere zwei LEDs zugeordnet, beispielsweise eine grüne LED und eine rote LED, über die der Zustand eines an den jeweiligen Kontakteinsatz angeschlossenen Sensors oder Aktors einfach angezeigt werden kann. Die einzelnen LEDs sind dabei vorzugsweise jeweils unter einem Rastarm angeordnet, so dass das Licht der jeweiligen LED im Wesentlichen nur durch den zugeordneten Rastarm geführt wird, was eine Streuung des Lichtes der LED durch den ganzen Kontakteinsatz verhindert. Dies ermöglicht die Unterscheidung verschiedener Lichtquellen, auch wenn diese dieselbe Farbe aufweisen. Um einen möglichst großen Teil des von der jeweiligen LED ausgestrahlten Lichts einzufangen und über den Kontakteinsatz an die Oberseite des Gehäuses zu transportieren, weisen die jeweiligen Rastarme auf ihren der Führungshülse abgewandten freien Stirnseite vorzugsweise eine Ausnehmung auf, die über der LED angeordnet ist.
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Um die Befestigung der einzelnen Kontakteinsätze im Gehäuse zu erleichtern und zur Verbesserung der Abdichtung des Inneren des Gehäuses, weisen die Führungshülsen der einzelnen Kontakteinsätze auf ihrer den Rastarmen abgewandten freien Stirnseite vorzugsweise jeweils einen die jeweilige Öffnung im Gehäuse seitlich überragenden Kragen auf. Der Kragen, der im montierten Zustand eines Kontakteinsatzes auf einer im Gehäuse ausgebildeten korrespondierenden umlaufenden Schulter aufliegt, sorgt somit zusammen mit den Rastnasen der Rastarme für eine sicher Fixierung der Kontakteinsätze im Gehäuse, so dass die Kontakteinsätze nach der Montage weder aus dem Gehäuse herausgezogen noch weiter in das Gehäuse hineingedrückt werden können.
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Damit das Leuchten einer einem Kontakteinsatz zugeordneten LED nach Möglichkeit unabhängig von der Position des Betrachters zur Verteilerbox gut erkannt werden kann, weisen die Kragen an ihrer vom Gehäuse wegweisenden Oberseite eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Streufläche auf, die ein Abstrahlen des Lichtes unter einem großen Winkel ermöglicht.
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Um die richtige Zuordnung der in dem Kontaktträger angeordneten einzelnen Kontaktelemente zu den jeweiligen Gegenkontaktelementen eines anzuschließenden Steckers zu gewährleisten, weisen die einzelnen die Kontaktträger vorzugsweise eine Kodiernut als Kodierung auf, wie für sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dadurch ist gewährleistet, dass der korrespondierende Anschlussstecker nur in einer bestimmten Orientierung auf den Kontaktträger aufgesteckt und mit dem Kontakteinsatz verbunden werden kann.
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Handelt es sich bei den an die Verteilerbox anzuschließenden Stecker um abgewinkelte Anschlussstecker, so ist die richtige Orientierung der Kontakteinsätze im Gehäuse wichtig, damit zwei an benachbarte Kontakteinsätze anzuschließende abgewinkelte Anschlussstecker nicht aufgrund der in der Regel nur relativ geringen Platzverhältnisse miteinander kollidieren. Bei der Montage der Kontakteinsätze in das Gehäuse muss somit die richtige Orientierung der einzelnen Kontakteinsätze beachtet werden. Hierzu ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der an der Stirnseite der einzelnen Kontakteinsätze ausgebildete Kragen mehrere Unterbrechungen aufweist, so dass der Kragen aus mehreren Kragensegmenten besteht, wobei eine der Unterbrechungen eine von den anderen Unterbrechungen abweichende Abmessung aufweist, so dass die richtige Orientierung des jeweiligen Kontakteinsatzes beim Einsetzen in das Gehäuse erkannt werden kann. Durch mindestens einen im Gehäuse der Verteilerbox ausgebildeten, zur größeren Unterbrechung korrespondierenden Kodiersteg kann dann sichergestellt werden, dass ein Kontakteinsatz nur in einer bestimmten Orientierung in die zugeordnete Öffnung eingepresst werden kann.
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Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Verteilerbox auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, als auch auf die nachfolgende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren. Dabei zeigen
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1 eine erfindungsgemäße Verteilerbox, in Draufsicht,
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2 einen Querschnitt durch die Verteilerbox gemäß 1,
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3 eine erste perspektivische Darstellung eines Kontakteinsatzes, und
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4 eine zweite perspektivische Darstellung des Kontakteinsatzes gemäß 3.
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Die Figuren zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verteilerbox, die in der dezentralen Anschlusstechnik zur Verbindung mehrerer Sensoren oder Aktoren mit einer Steuereinheit dient, so dass die Verteilerbox nachfolgend stets als Sensor-Aktor-Box 1 bezeichnet wird. Die Verteilerbox weist ein Gehäuse 2 aus Kunststoff auf, in dem mehrere, vorliegend vier, Kontakteinsätze 3 in entsprechenden Öffnungen 4 im Gehäuse 2 befestigt sind.
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Wie insbesondere aus den 3 und 4 ersichtlich ist, sind die einzelnen Kontakteinsätze 3 jeweils als einstückige Bauteile ausgebildet, wobei die Kontakteinsätze 3 einen Kontaktträger 5 und eine Führungshülse 8 aufweisen. In den Kontaktträgern 5 sind mehrere Kontaktelemente 6 in entsprechenden Bohrungen 7 angeordnet, wobei die Kontaktelemente 6 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Kontaktbuchsen ausgebildet sind. Alternativ dazu könnten die Kontaktelemente auch als Kontaktstifte ausgebildet sein, wobei dann die korrespondierenden Gegenkontaktelemente eines Anschlusssteckers nicht als Kontaktstifte sondern als Kontaktbuchsen ausgebildet sein müssten.
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Die Führungshülse 8, die sich über etwa die Hälfte der Länge des Kontakteinsatzes 3 erstreckt, umgibt den entsprechenden Abschnitt des Kontaktträgers 5 mit radialem Abstand und weist ein Innengewinde 9 auf, so dass in die Führungshülse 8 die Gewindehülse eines zu dem Kontakteinsatz 3 korrespondierenden Anschlusssteckers eingeschraubt werden kann.
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Zur Montage der einzelnen Kontakteinsätze 3 im Gehäuse 2 werden die Kontakteinsätze 3 in die Öffnungen 4 eingepresst, wobei durch die zwischen dem Gehäuse 2 und dem Kontakteinsatz 3 ausgebildete Rastverbindung die Kontakteinsätze 3 formschlüssig im Gehäuse 2 fixiert werden. Die Rastverbindung besteht vorliegend aus vier symmetrisch am Kontakteinsatz 3 ausgebildeten, Rastarmen 10, die jeweils eine Rastnase 11 aufweisen, und im Gehäuse 2 ausgebildeten korrespondierenden Rastvorsprüngen 12, wobei anstelle einzelner Rastvorsprünge auch ein umlaufender, ringförmiger Rastvorsprung vorgesehen sein kann. Wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, schließen sich die Rastarme 10 in Längsrichtung der Kontakteinsätze 3 an die Führungshülse 8 an, wobei die Länge der einzelnen Rastarme 10 ebenfalls der Hälfte der Gesamtlänge eines Kontakteinsatzes 3 entspricht.
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Unterhalb zweier Rastarme 10 eines Kontakteinsatzes 3 ist jeweils eine LED 13 auf einer im Gehäuse 2 angeordneten Leiterplatte 14 montiert. Dabei sind auf der der Führungshülse 8 abgewandten freien Stirnseite der Rastarme 10 entsprechende Ausnehmungen 15 ausgebildet, die mit ihren Abmessungen an die Abmessungen der LEDs 13 angepasst sind, so dass eine Ausnehmung 15 die zugeordnete LED 13 übergreift. Selbstverständlich kann die Anzahl der einem Kontakteinsatz 3 zugeordneten LEDs 13 auch größer oder kleiner als zwei sein, wobei vorzugsweise unabhängig von der Anzahl der LEDs 13 an allen Rastarmen 10 entsprechende Ausnehmungen 15 ausgebildet sind, so dass die Kontakteinsatz 3 in vier jeweils um 90° zueinander gedrehte Positionen in die Öffnungen 4 eingesetzt werden können.
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Damit das Licht der als Statusanzeige fungierenden LEDs 13 aus dem Inneren des Gehäuses 2 an die Gehäuseoberseite gelangen kann, bestehen bei der erfindungsgemäßen Sensor-Aktor-Box 1 die einzelnen Kontakteinsätze 3 aus einem transparenten Material. Die Aufteilung der an die Leiterplatte 14 angrenzenden unteren Hälfte des Kontakteinsatzes 3 in vier Rastarme 10 führt dazu, dass das von einer LED 13 ausgestrahlte Licht sich nicht über den gesamten Umfang des Kontakteinsatzes 3 ausbreitet, sondern nur durch den zugeordneten Rastarm 10 und – mit einer geringen Streuung – durch den oberhalb des Rastarms 10 angrenzenden Bereich der Führungshülse 8. An der Oberseite des Gehäuses 2 leuchtet daher auch nur ein Abschnitt des Kontakteinsatzes 3, wodurch eine Unterscheidung unterschiedlicher LEDs 13 möglich ist, auch wenn die LEDs 13 die selber Farbe haben.
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Aus der Schnittdarstellung gemäß 2 ist erkennbar, dass die einzelnen Kontakteinsätze 3 bzw. die einzelnen Führungshülsen 8 auf ihrer den Rastarmen 10 abgewandten freien Stirnseite jeweils einen die Öffnung 4 im Gehäuse 2 seitlich überragenden Kragen 16 aufweisen. Die Kragen 16 dienen dabei als Anschlag beim Eindrücken der Kontakteinsätze 3 in die Öffnungen 4 und sorgen zusammen mit den an den Rastarmen 10 ausgebildeten Rastnasen 11 für eine sichere Fixierung der Kontakteinsätze 3 im Gehäuse 2. Um ein Abstrahlen des von einer LED 13 ausgesandten Lichts unter einem großen Winkel zu ermöglichen, so dass das Leuchten der LED 13 möglichst unabhängig von der Position des Betrachters zur Sensor-Aktor-Box 1 erkennbar ist, weisen die Kragen 16 auf ihrer Oberseite jeweils eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Streufläche 17 auf.
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Außerdem sind die Kragen 16 durch die Ausbildung von vier Unterbrechungen 18. 18' in insgesamt vier Kragensegmente unterteilt, wobei eine Unterbrechung 18' eine von den anderen Unterbrechungen 18 abweichende Abmessung, nämlich größere radiale Erstreckung aufweist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die einzelnen Kontakteinsätze 3 nur in einer vorgegebenen, bestimmten Orientierung in die Öffnungen 4 eingepresst werden. Wie aus 1 erkennbar ist, sind die beiden oberen Kontakteinsätze 3, denen die Ziffern ”2” und ”4” zugeordnet sind, derart in den Öffnungen 4 im Gehäuse 2 eingepresst, dass eine im Kontaktträger 5 ausgebildete Kodiernut 19 auf der rechten Seite des Kontaktträgers 5 angeordnet ist. Die größere Unterbrechung 18' am Kragen 16 befindet sich dabei in einer Position links unten, bei den Buchstaben ”A”. Im Unterschied dazu sind die beiden in 1 unten angeordneten Kontakteinsätze 3, denen die Ziffern ”1” und ”3” zugeordnet sind, derart in die Öffnungen 4 im Gehäuse 2 eingepresst, dass die jeweilige Kodiernut 19 im Kontaktträger 5 nach oben weist. Die größere Unterbrechung 18' des Kragens 16 ist dabei rechts unten angeordnet, bei den Buchstaben ”B”.
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Zur Gewährleistung einer ausreichenden Dichtigkeit weisen die einzelnen Kontakteinsätze 3 im Übergangsbereich zwischen der Führungshülse 8 und den Rastarmen 10 einen umlaufenden Dichtkragen 20 auf, der beim Einpressen eines Kontakteinsatzes 3 in eine Öffnungen 4 im Gehäuse 2 plastisch verformt wird. Ergänzend oder zusätzlich können auch entsprechende Dichtelemente, insbesondere entsprechende O-Ringe verwendet werden, was jedoch den Montageaufwand etwas erhöhen würde.
