DE102015106416B3

DE102015106416B3 - Modularer Steckverbinder

Info

Publication number: DE102015106416B3
Application number: DE102015106416.2A
Authority: DE
Inventors: Bernard Schlegel
Original assignee: Harting Electric GmbH and Co KG
Current assignee: Harting Electric Stiftung and Co KG
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2035-04-28
Also published as: CN107534244A; KR101994573B1; US20180115103A1; KR20170129934A; EP3289643A1; CN107534244B; WO2016173581A1; CA2981922A1; US9991624B2; RU2667093C1; EP3289643B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen modularen Steckverbinder bestehend aus einem metallischen Gehäuse 1 mit einem darin aufgenommenen, isolierenden Halterahmen 2. In dem Halterahmen 2 ist zumindest ein Steckverbindermodul 3 aufgenommen, welches durch den Halterahmen 2 elektrisch vom Gehäuse 1 isoliert ist. Des Weiteren ist am Steckverbindermodul 3 ein Erdungsmittel 4 vorgesehen, welches den Halterahmen 2 überbrückt und eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Steckverbindermodul 3 und dem metallischen Gehäuse 1 ermöglicht. Dadurch können verschiedene Steckverbindermodule 3 im Halterahmen 2 isoliert zum Gehäuse 1 und andere gleichzeitig elektrische kontaktiert mit dem Gehäuse 1 gehalten werden.

Description

Die Erfindung geht aus von einen modularer Steckverbinder nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Derartige modulare Steckverbinder werden benötigt, um einen modular aufgebauten Steckverbinder bereitstellen zu können. Mehrere, verschiedene Steckverbindermodule können beliebig kombiniert in einen Halterahmen eingesetzt werden. Der Halterahmen hält die Steckverbindermodule zusammen und fixiert diese zueinander. Anschließend kann der Halterahmen in ein Steckverbindergehäuse eingesetzt und in diesem fixiert werden. So wird aus Steckverbindergehäuse, Halterahmen und zumindest einem Steckverbindermodul ein modularer Steckverbinder gebildet. Der modulare Steckverbinder kann mit einem passenden, ebenfalls modularen Gegensteckverbinder verbunden werden.
Mit dieser Art von modularen Steckverbindern ist eine Vielzahl individueller Steckverbinder kombinier- und zusammenstellbar. Es werden lediglich verschiedene, standardisierte Steckverbindermodule, sowie ein in dieser Erfindung beschriebener Halterahmen benötigt.
So beschreibt die DE 10 2013 108 383 A1 ein elektrisches Steckverbindermodul welches alleine oder in Kombination mit weiteren Steckverbindermodulen zur Bildung ein modularen Steckverbinders vorgesehen ist. Das elektrische Steckverbindermodul weist ein elektrisches Kontaktmittel auf, welches im inneren des elektrischen Steckverbindermoduls mit einem darin aufgenommen elektrischen Kontakt elektrisch leitend verbunden und an die Außenseite des elektrischen Steckverbindermoduls geführt ist.
In einer speziellen Ausführungsform derartiger, modularer Steckverbinder ist der Halterahmen aus einem elektrisch isolierenden Material, vorzugsweise Kunststoff gefertigt. Diese können günstiger im Spritzgussverfahren hergestellt werden, als Halterahmen die aus metallischem Werkstoff sind.
Nachteilig wirkt sich bei diesen jedoch aus, dass kein elektrischer Kontakt zwischen den Steckverbindermodulen und dem Steckverbindergehäuse besteht. Durch das isolierende Material werden die Steckverbindermodule elektrisch vom Steckverbindergehäuse gekoppelt.
Es ist jedoch gerade bei Steckverbindermodulen welche einen PE-Kontakt aufnehmen nötig, diesen mit dem Steckverbindergehäuse elektrisch zu verbinden um eine Erdung aller nötigen Bauteile zu erzielen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen modularen Steckverbinder vorzustellen, welcher einerseits günstige, aus Kunststoff besehende Bauteile aufweist, jedoch andererseits die isolierenden Eigenschaften des Kunststoffs geschickt umgeht und so eine elektrische Verbindung von einzelnen Steckverbindermodulen mit dem Steckverbindergehäuse trotz isolierendem Halterahmen ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der Erfindung handelt es sich um einen modularen Steckverbinder. Der modulare Steckverbinder besteht im Wesentlichen aus einem metallischen Gehäuse einem elektrisch isolierenden Halterahmen sowie zumindest einem Steckverbindermodul. Das Steckverbindermodul ist dabei in dem Halterahmen aufgenommen. Dieser wiederum ist im Steckverbindergehäuse angeordnet.
Das Steckverbindermodul ist als sogenanntes PE-Modul ausgeführt und beherbergt einen Erdungskontakt im Inneren eines metallischen Gehäuses. Das Gehäuse kann alternativ auch aus einem anderen, elektrisch leitfähigen Material bestehen. Gattungsgemäß hat das Steckverbindermodul eine Steckseite und eine Anschlussseite, von welchen jeweils auf den im Steckverbindermodul angeordneten Erdungskontakt zugegriffen werden kann.
Erfindungsgemäß verfügt der modulare Steckverbinder über ein Erdungsmittel welches das Steckverbindermodul und das Gehäuse elektrisch leitend miteinander verbindet. Dafür ist das Erdungsmittel aus einem flächigen Befestigungsflansch gebildet, welchem ein Federarm angeformt ist.
Der Befestigungsflansch ist so ausgebildet, dass er auf der Anschlussseite des Steckverbindermoduls auf dieses aufgesetzt und mit diesem verbunden werden kann. Zweckmäßig wird der Befestigungsflansch mit zumindest einer Schraube am Steckverbindermodul befestigt.
Der Federarm ragt vom Befestigungsflansch in etwa rechtwinklig in Richtung der Steckseite des Steckverbindermoduls ab. Er weist ein freies Ende auf, welches U-förmig ausgebildet ist, so dass das Ende des Federarms wieder in Richtung der Anschlussseite des Steckverbindermoduls ragt.
Der Federarm ist so ausgebildet, dass er das Gehäuse des Steckverbinders berührt und eine elektrische Verbindung zu diesem schließt. Dazu ragt der Federarm über den Halterahmen an das Gehäuse. Vorzugsweise greift der Federarm in eine Tasche im Gehäuse ein. Dabei ist die Tasche als Ausnehmung im Gehäuse ausgebildet, die mindestens zwei gegenüberliegende Seiten aufweist. So kann das U-förmige Ende des Federarms sich kraftschlüssig im Gehäuse verklemmen.
In einer speziellen Ausführungsform ist die eine der gegenüberliegenden Seiten der Tasche am Gehäuse als Erdungsblech ausgebildet, welches am Gehäuse angebracht ist. So wird durch des Erdungsmittel gleichzeitig noch das Erdungsblech mit dem Gehäuse an einer weiteren Stelle kontaktiert.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Erdungsmittel;
2 ein erfindungsgemäßes Steckverbindermodul mit Erdungsmittel;
3 ein erfindungsgemäßer, modularer Steckverbinder mit Steckverbindermodul und Erdungsmittel;
4 einen Schnitt durch den modularen Steckverbinder aus 3;
5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, modularen Steckverbinders im Schnitt; und
6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, modularen Steckverbinders im Schnitt.
Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Erdungsmittel 4 zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen, modularen Steckverbinder. Das Erdungsmittel 4 besteht aus einem Befestigungsflansch 4.1 mit einem, von dem Befestigungsflansch abgehenden Federarm 4.2 Der Befestigungsflansch 4.1 weist zwei Befestigungsbohrungen 4.4 auf. Die Befestigungsbohrungen 4.4 dienen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, z.B. Schrauben, mittels welcher der Befestigungsflansch 4.4 an einem Steckverbindermodul 3 eines modularen Steckverbinders befestigt werden kann.
Zwischen den gezeigten Befestigungsbohrungen 4.4 ist eine Kontaktöffnung 4.5 vorgesehen. Die Kontaktöffnung 4.5 dient lediglich der Durchführung eines Kontaktelements 5, welches in dem Steckverbindermodul 3 aufgenommen ist. An welchem wiederum das Erdungsmittel 4 angebracht ist.
Der Federarm 4.2 verläuft in etwa rechtwinklig zum Befestigungsflansch 4.1 und weist ein freies Ende 4.3 auf. Das bedeutet, dass Federarm 4.2 und Befestigungsflansch 4.1 in etwa einen Winkel von 90° zueinander bilden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Winkel, den Federarm 4.2 und Befestigungsflansch 4.1 zueinander bilden etwas kleiner, vorzugweise zwischen 80° und 90°.
Das freie Ende 4.3 des Federarms 4.2 ist in etwa U-förmig ausgebildet und verläuft somit zumindest bereichsweise in etwa parallel zum Rest des Federarms 4.2. Das Erdungsmittel 4 ist vorzugsweise aus einem federelastischen Blech hergestellt. Zumindest aber ist das Erdungsmittel 4 aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt.
In der 2 ist ein Steckverbindermodul 3 dargestellt, mit einem daran vorgesehenen Erdungsmittel 4 und einem im Steckverbindermodul 3 aufgenommenem Kontaktelement 5. Das Erdungsmittel 4 ist mit seinem Befestigungsflansch 4.1 an einer oben dargestellten Anschlussseite des Steckverbindermoduls 3 angeordnet. Die Befestigungsbohrungen 4.4 sind zur Aufnahme von Schrauben vorgesehen, welche den Befestigungsflansch 4.1 auf dem Steckverbindermodul 3 befestigen.
Das im Steckverbindermodul 3 aufgenommene Kontaktelement 5 ragt durch die Kontaktöffnung 4.5 des Erdungsmittels 4. So wird ein Zugriff auf die hier sichtbare, als Crimpanschluss ausgebildete Anschlussseite des Kontaktelements 5 ermöglicht. Das gezeigte Steckverbindermodul 3 ist aus zwei metallischen, oder zumindest elektrisch leitenden Gehäusehälften gebildet. So dient das gesamte Steckverbindermodul 3 als Erdungskontakt im modularen Steckverbinder.
Der Federarm 4.2 des Erdungsmittels 4 verläuft entlang des Steckverbindermoduls 3. Dabei erstreckt sich das U-förmig gebogene, freie Ende 4.3 des Federarms 4.2 weg vom Steckverbindermodul 3. Der Federarm 4.2 erstreckt sich bis auf ungefähr die Hälfte der Länge des Steckverbindermoduls 3. Zwischen dem Federarm 4.2 und dem Steckverbindermodul 3 ist ein Spalt vorgesehen, in welchem Teile deines Gehäuses 1 eines modularen Steckverbinders aufgenommen werden könnten.
In einer alternativen Ausführung kann der Federarm 4.2 auch im Bereich seines freien Endes 4.3 das Steckverbindermodul 3 berühren. Durch das federelastische Material, aus dem das Erdungsmittel 4 besteht, kann der Federarm 4.2 so vom Steckverbindermodul 3 wegbewegt werden und federnd einen Bereich des Gehäuses 1 zwischen dem Erdungsmittel 4 und dem Steckverbindermodul 3 einspannen.
Das Steckverbindermodul 3 mit Erdungsmittel 4 und Kontaktelement 5 sind in der 3 als Baugruppe, eingebaut in ein Gehäuse 1 eines modularen Steckverbinders dargestellt. Der modulare Steckverbinder wird aus einem Gehäuse 1 gebildet. Das Gehäuse 1 ist in dieser Ausführung als sogenanntes Anbaugehäuse ausgebildet. Das heißt, dass das Gehäuse 1 in eine Öffnung eines Gerätes oder einer Gerätewand eingesetzt werden kann. Das Gehäuse verfügt nicht, wie über einen Kabelabgang zum Zuführen eines Kabels. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung auch auf derartige Gehäuse von modularen Steckverbindern übertragbar.
Das metallische Gehäuse 1 weist an der unten dargestellten Seite eine Steckseite 1.3 auf, welche zur Kontaktierung mit einem Gegensteckverbinder dient. An der oben dargestellten Seite bildet das Gehäuse 1 eine Anschlussseite, an welcher Kabel mit den Kontaktelementen 5 eingesetzter Steckverbindermodule 3 verbunden werden können.
Auf der Anschlussseite verfügt das Gehäuse 1 zudem über eine Dichtung 1.2 welche eine Abdichtung des Gehäuses 1 im montierten Zustand gegen Umwelteinflüsse ermöglicht. Im Inneren des Gehäuses 1 ist ein Halterahmen 2 vorgesehen. Der Halterahmen 2 ist mechanisch im Gehäuse 1 befestigt. Im Gegensatz zum metallischen Gehäuse 1 besteht der Halterahmen 2 aus Kunststoff oder zumindest einem elektrisch isolierenden Material. Dadurch wird eine elektrische Trennung der Steckverbindermodule 3 vom Gehäuse 1 ermöglicht.
Die Steckverbindermodule 3 – hier nur eines dargestellt – sind wiederum im Halterahmen 2 aufgenommen und mechanisch fixiert. Das dargestellte Steckverbindermodul 3 ist in einer äußeren Position des Halterahmens 2 aufgenommen. Dadurch kann der Federarm 4.2 des Erdungsmittels 4 über den Halterahmen 2 hinweg greifen und das Gehäuse 1 kontaktieren. Dabei sorgt das U-förmige, freie Ende 4.3 des Federarms 4.2 für zumindest zwei Kontaktpunkte mit dem Gehäuse. Diese sind in der 4 genauer erkennbar.
Die 4 zeigt den modularen Steckverbinder aus 3 in einer Schnittdarstellung entlang der Längsseite, durch alle Bauteile des modularen Steckverbinders. Erkennbar ist eine Tasche 1.1 die vom Gehäuse 1 gebildet wird. Das freie Ende 4.3 des Federarms 4.2 greift über den Halterahmen 2 in diese Tasche 1.1 ein. Das U-förmige freie Ende 4.3 kontaktierte das Gehäuse 1 dabei innerhalb der Tasche 1.1 an zwei gegenüberliegenden Kontaktpunkten 6, 7.
Die Tasche 1.1 des Gehäuses 1 kann einteilig Bestandteil des Gehäuses 1 sein. Oder, wie in der 4, nur zur vier Seiten integraler Teil des Gehäuses 1. Dabei wird eine fünfte Seite, die den Kontaktpunkt 7 bildet, durch Erdungsblech im Gehäuse 1 gebildet.
Das freie Ende 4.3 kann so eine ausreichende Kraft zur elektrischen Kontaktierung auf das Gehäuse 1 ausüben. Dadurch wird eine sichere, elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement 5, über das Steckverbindermodul 3 und das Erdungselement 4, auf das Gehäuse 1 ermöglicht. Der elektrisch isolierende Halterahmen 2 wird durch das Erdungsmittel 4 somit überbrückt. Eine Isolierung weiterer, nicht geerdeter Steckverbindermodule ist weiterhin sichergestellt. Nur ein Steckverbindermodul 3, welches mit einem Erdungsmittel 4 ausgestattet ist, ist elektrisch mit dem Gehäuse 1 verbunden.
In der 5 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, modularen Steckverbinders im Schnitt gezeigt. Dabei ist in dieser Ausführungsform das freie Ende 4.3 des Federarms 4.2 gerade ausgebildet. Um eine kraftschlüssige Kontaktierung des Federarm 4.2 mit dem Gehäuse 1 zu erzeugen, ist ein Federblech 1.3 in der Tasche 1.1 des Gehäuses 1 vorgesehen. Das Federblech 1.3 ist so angeordnet, dass es eine Kraft auf das freie Ende 4.3 des Federarms 4.2 ausübt. Dieser wird so gegen das Gehäuse 1 gedrückt und eine elektrische Kontaktierung hergestellt.
Eine weiter erfindungsgemäße Ausführungsform ist in der 6 dargestellt. Die ebenfalls im Schnitt dargestellte Figur zeigt einen Federarm 4.2 welcher aus zwei freien Enden 4.3 gebildet ist. Die freien Enden 4.3 sind zueinander federelastisch angeordnet. So können die freien Enden 4.3 des Federarms 4.2 in die Tasche 1.1 des Gehäuses 1 eingeführt werden und durch ihre federnde Wirkung zueinander eine kraftschlüssige, elektrische Kontaktierung zwischen dem Erdungsmittel 4 und dem Gehäuse 1 herstellen. In dieser besonderen Ausführungsform sind dem Erdungsmittel 4 zwei Federarme 4.2, 4.2‘ angeformt, welche in jeweils eine Tasche 1.1, 1.1‘ des Gehäuses 1 eingreifen. So kann eine doppelte Anzahl an Kontaktpunkten erzeugt und eine bessere, elektrische Kontaktierung sichergestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
1.1: Tasche
1.2: Dichtung
1.3: Federblech
2: Halterahmen
3: Steckverbindermodul
4: Erdungsmittel
4.1: Befestigungsflansch
4.2: Federarm
4.3: freies Ende
4.4: Befestigungsbohrung
4.5: Kontaktöffnung
5: Kontaktelement
6: Kontaktpunkt
7: Kontaktpunkt

Claims

Modularer Steckverbinder, bestehend aus einem metallischen Gehäuse (1), einem elektrisch isolierenden Halterahmen (2) sowie zumindest einem, in den Halterahmen (2) eingesetzten Steckverbindermodul (3), wobei der Halterahmen (2) im Gehäuse (1) angeordnet ist, und wobei das zumindest eine Steckverbindermodul (3) aus einem metallischen oder zumindest elektrisch leitfähigen Material besteht, eine Steckseite sowie eine Anschlussseite ausbildet und zumindest ein elektrischer Kontakt (5) in dem Steckverbindermodul (3) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der modulare Steckverbinder ein Erdungsmittel (4) aufweist, welches das zumindest eine Steckverbindermodul (3) elektrisch mit dem Gehäuse (1) verbindet.
Modularer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdungsmittel (4) aus einem flächigen Befestigungsflansch (4.1) gebildet wird, welchem ein Federarm (4.2) angeformt ist.
Modularer Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (4.2) ein freies Ende (4.3) aufweist, welches in etwa U-förmig ausgebildet ist.
Modularer Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (4.2) ein freies Ende (4.3) aufweist, welches aus zwei Federbereichen gebildet wird, die zueinander federn können.
Modularer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (4.2) in etwa rechtwinkelig zum Befestigungsflansch (4.1) ausgerichtet ist.
Modularer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (4.1) des Erdungsmittels (4) auf der Anschlussseite des Steckverbindermoduls (3) befestigt ist.
Modularer Steckverbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (4.1) mit zumindest einer Schraube an dem Steckverbindermodul (3) befestigt ist.
Modularer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (4.2) des Erdungsmittels (4) in Berührkontakt mit dem Gehäuse (1) steht.
Modularer Steckverbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (4.2) zumindest zwei Kontaktpunkte (6, 7) mit dem Gehäuses (1) hat.
Modularer Steckverbinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kontaktpunkte (6, 7) sich am Gehäuse (1) gegenüberliegen und der Federarm (4.2) kraftschlüssig zwischen den zwei Kontaktpunkten (6, 7) angeordnet ist.
Modularer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktpunkt (7) zwischen dem Federarm (4.2) und einem Erdungsblech (1.1) am Gehäuse (1) gebildet wird.
Modularer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (4.2) des Erdungsmittels (4) in einer Tasche (1.1) des Gehäuses (1) aufgenommen ist.