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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet insbesondere elektrischer Steckverbindungen und insbesondere das Gebiet modularer Steckverbinder, die in einem Modul wenigstens eine Steckverbindung der Bauform M12 umfassen.
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Insbesondere im industriellen Bereich gibt es vielfältige Einsatzgebiete (z.B. Automatisierungstechnik, Schaltschränke, Maschinensteuerung, etc.) sogenannter M12-Stecker, wobei je nach Einsatz unterschiedliche Steckgesichter verwendet werden.
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Es besteht ein Interesse daran, die erprobten und verbreiteten Steckgesichter einer M12-Bauform auch im Bereich modularen Steckverbinder einsetzten zu können, bei denen in einem Halterahmen mehrere gleichartige oder auch unterschiedlicher Module gehalten werden, die gemeinsam jeweils Stecker und Gegenstecker bilden.
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Eine Problematik hierbei besteht darin, dass herkömmliche Stecker der M12-Bauform hinsichtlich ihrer Außenmaße zu groß sind, als dass sie (ob paarweise oder einzeln) in ein Einzelmodul mit den typischen Maßen von 34,2 mm x 14,65 mm (einschließlich Rastnasen) passen würden.
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Hinzu kommt, dass eine solche Kombination eines Steckgesichts einer M12-Bauform mit einem Modul für einen modularen Steckverbinder in bestimmten Einsatzfällen auch eine elektrische Kontaktierung einer Schirmung mit dem Halterahmen ermöglichen sollte.
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Ein der vorliegenden Erfindung zugrundeliegendes Ziel ist es, eine Ergänzung für an sich bekannte modulare Steckverbinder bereitzustellen, bei der bewährte M12-Steckgesicher genutzt werden können Es ist daher gewünscht, eine Lösung vorzustellen, die zum Beispiel eine Nutzung bekannter M12-Kontaktelemente in einem Modulelement zur Aufnahme in einem Halterahmen für einen modularen Steckverbinder erlaubt, wobei zudem auch eine Anbindung der Schirmung an den Halterahmen möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird nach einem ersten Aspekt ein Modulelement vorgeschlagen, wie es in Anspruch 1 definiert ist, nämlich ein Modulelement zur Aufnahme in einem Halterahmen für einen Steckverbinder, mit einem Trägerelement mit Rastnasen, einem M12-Kontaktelement mit Kontakten, einem Isolierkörper und einer Abschirmung und einem Schirmgehäuse zur Aufnahme des M12-Kontaktelements, wobei das Schirmgehäuse ein Steck-Schirmgehäuse mit einem zum Umschließen des M12-Kontaktelements ausgestalteten Steck-Element und einem in Längsrichtung zum Teil das Steck-Element umschließenden Gehäuse-Element ist, wobei das Steck-Element dazu ausgestaltet ist, im Steckverbinder in einem Buchsen-Element eines Buchsen-Schirmgehäuses eines gegenüberliegenden Modulelements kontaktierend aufgenommen zu werden, wobei das Schirmgehäuse ein federndes Kontaktierungselement aufweist, dass sich im Steckverbinder durch eine Öffnung im Trägerelement zur Kontaktierung mit dem Halterahmen erstreckt, wobei das Trägerelement in Steckrichtung vor dem Steck-Element eine oder mehrere Führungen aufweist, die ausgestaltet sind, bei einem Stecken das Buchsen-Element gegenüber dem Steck-Element zu zentrieren.
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Erfindungsgemäß wird nach einem zweiten Aspekt ein Modulelement als Gegenstück zum obigen Modulelement vorgeschlagen, wie es in Anspruch 4 definiert ist, nämlich ein Modulelement zur Aufnahme in einem Halterahmen für einen Steckverbinder, mit einem Trägerelement mit Rastnasen, einem M12-Kontaktelement mit Kontakten, einem Isolierkörper und einer Abschirmung und einem Schirmgehäuse zur Aufnahme des M12-Kontaktelements, wobei das Schirmgehäuse ein Buchsen-Schirmgehäuse mit einem zum Umschließen des M12-Kontaktelements ausgestalteten Buchsen-Element ist, wobei das Buchsen-Element zum kontaktierenden Aufnehmen eines Teils eines Steck-Elements eines Steck-Schirmgehäuses eines gegenüberliegenden Modulelements im Steckverbinder ausgestaltet ist, wobei das Schirmgehäuse ein federndes Kontaktierungselement aufweist, dass sich im Steckverbinder durch eine Öffnung im Trägerelement zur Kontaktierung mit dem Halterahmen erstreckt.
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Ein Teil des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung findet sich in den folgenden Überlegungen.
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Im Rahmen einer typischen Verbindung eines M12-Steckers mit einem M12-Gegenstecker werden Stecker, der an seinem Gehäuseende in Steckrichtung mit einem Außengewinde versehen ist, und Gegenstecker, der mit einem entsprechenden Innengewinde versehen ist, durch Verschrauben von Außengewinde und Innengewinde miteinander verbunden.
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Bei der Verwendung eines M12-Kontaktelements in einem modularen Steckverbinder ist diese Art der Verbindung jedoch nicht zu leisten, da die entsprechenden Bereiche im Inneren des Steckverbinders nicht zugänglich sind.
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Die Sicherstellung einer Fixierung in Steckrichtung kann allerdings ohne weiteres durch die Fixierung der Gehäuse von Stecker und Gegenstecker des modularen Steckverbinders erreicht werden, wobei auch ein gewisses Maß an Ausrichtung quer zur Steckrichtung geleistet werden kann. Ein völliger Ausschluss eines Steckspiels im Sinne eines geringfügigen Versatzes der miteinander zu verbindenden M12-Kontaktelemente quer zur Steckrichtung ist allerdings nicht ohne weiteres zu leisten.
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Ein derartiger Versatz kann allerdings dazu führen, dass Elemente aufeinanderstoßen, wobei dieses Aufeinanderstoßen das eigentliche Stecken verhindert, so dass etwa bei zu großem Krafteinsatz zu Beschädigungen kommen kann. Da durch die Dimensionsverhältnisse von Modulgröße und M12-Kontaktelement allgemein nur ein leichter Aufbau (im Sinne von vergleichsweise geringen Wandstärken) möglich ist, ist eine Verhinderung einer Beschädigung von entsprechend größerer Bedeutung.
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Hierzu wurde gefunden, dass durch einen Einsatz einer geeigneten Führungsstruktur (mit einer oder bevorzugt mehreren Führungen) Steck-Element und Buchsen-Element gegeneinander zentriert werden können.
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Zudem wurde gefunden, dass sich der Halterahmen, in den ein Modulelement eingesetzt wird, unter Einsatz eines federnden Kontaktierungselements mit der Abschirmung des M12-Kontaktelements verbinden lässt, wobei das Kontaktierungselement bei entsprechender Ausgestaltung die Lücke zwischen einem Teil des Schirmgehäuses, an dem das Kontaktierungselement (z.B. durch Rasten, Löten, Klemmen, Kleben, etc.) angebracht oder mit dem das Kontaktierungselement integral verbunden ist, und dem Halterahmen überbrücken kann. Die Federeigenschaft des Kontaktierungselements sichert zudem eine gewünschte Kraft, mit der das Kontaktierungselement gegen den Halterahmen drückt.
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Es ist zu bemerken, dass die Bezeichnungen „Steck-Schirmgehäuse“, „Steck-Element“ und „Buchsen-Schirmgehäuse“ mit Blick auf die Beziehungen der Schirmgehäuse zueinander zu verstehen sind, wobei damit keine Vorgabe hinsichtlich der Orientierung der M12-Kontaktelement gegeneinander oder hinsichtlich eines Verhältnisses der einander gegenüberliegenden Modulelement getroffen werden soll. So ist es beispielsweise möglich, dass das Modulelement, das mit dem Buchsen-Schirmgehäuse versehen ist, ein M12-Kontaktelement in Stiftausführung aufweist, wobei wiederum ein Teil des Trägerelements dieses Modulelements mit gesteckten Zustand einen Teil des Trägerelements des gegenüberliegenden Modulelements umschließt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Aspekts der Erfindung umfasst das Modulelement ein Druck-Element, das im Steckverbinder das Buchsen-Element auf das Steck-Element drückt.
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Mit der entsprechenden Krafteinbringung auf das Buchsen-Element quer zur Steckrichtung kann unterstützend auf eine Kontaktierung von Buchsen-Element und Steck-Element eingewirkt werden.
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In einer bevorzugten Variante der obigen Ausgestaltung ist das Druck-Element Teil des Gehäuse-Elements oder Teil des Trägerelements.
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Wird das Trägerelement beispielsweise zumindest zum Teil aus einem ausreichend elastischen Kunststoffmaterial geformt, so dass diese Elastizität zur Ausübung der Kraft genutzt werden. Das Druck-Element kann jedoch alternativ oder ergänzend auch im Schirmgehäuse selbst als Teil des Gehäuse-Elements vorgesehen sein.
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In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung eines Aspekts der Erfindung weist das Schirmgehäuse auf einer der Steckrichtung abgewandten Seite ein Gewinde zur Aufnahme einer Überwurfmutter auf.
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Die Möglichkeit der Verwendung einer Überwurfmutter ermöglicht eine Feld-Konfektionierbarkeit des Modulelements, so dass ein Anwender des Modulelements vor Ort das jeweilig gewünschte M12-Kontaktelement mit einem entsprechenden Kabel verbinden kann, ohne für alle möglichen M12-Kontaktelemente vorkonfektionierte Kabel in ausreichender Anzahl und Länge vorhalten zu müssen.
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In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung eines Aspekts der Erfindung umfasst das Kontaktierungselement eine gewinkelte Blattfeder, die einseitig am Schirmgehäuse angebracht ist.
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Mit der gewinkelten Form stützt sich der der Anbringung (die auch integral sein kann) gegenüberliegende Teil der Blattfeder am Schirmgehäuse (oder dergleichen) ab, so hier durch die körperliche Ausgestaltung als Blattfeder eine gewünschte Kraft der Kontaktierung sichergestellt werden kann.
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In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung eines Aspekts der Erfindung ist ein Steckverbinder mit einem ersten und einem zweiten Halterahmen, wobei im ersten Halterahmen ein erfindungsgemäßes Modulelement nach dem obigen ersten Aspekt und im zweiten Halterahmen ein Modulelement dem obigen zweiten Aspekt vorgesehen sind, wobei die M12-Kontaktelemente der Modulelemente im gesteckten Steckverbinder miteinander kontaktiert sind.
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Merkmale vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind insbesondere in den Unteransprüchen definiert, wobei weitere vorteilhafte Merkmale, Ausführungen und Ausgestaltungen für den Fachmann zudem aus den obigen Erläuterung und der folgenden Diskussion zu entnehmen sind.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen weiter illustriert und erläutert. Hierbei zeigt
- 1 eine schematische Darstellung zur Illustration eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Modulelemente,
- 2 eine schematische, im Vergleich zu 1 vergrößerte und ausschnittsweise Darstellung einer noch unvollständigen Stecksituation,
- 3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Modulelements gemäß einem Ausführungsbeispiel und
- 4 eine schematische Ansicht eines anderen erfindungsgemäßen Modulelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In den beiliegenden Zeichnungen sowie den Erläuterungen zu diesen Zeichnungen sind einander entsprechende bzw. in Beziehung stehende Elemente - soweit zweckdienlich - mit jeweils entsprechenden oder ähnlichen Bezugszeichen gekennzeichnet, auch wenn sie in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen zu finden sind.
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1 zeigt eine schematische Darstellung zur Illustration eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Modulelemente.
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1 sind zwei zueinander komplementäre Modulelemente 10, 10' dargestellt, die jeweils zwei M12-Kontaktelemente 30, 30'in ihrem Trägerelement 20, 20' aufweisen.
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In der Darstellung von 1 sind ebenso wie in den anderen Figuren der Übersichtlichkeit halber keine Kabel oder Leitungen dargestellt, wobei der Fachmann allerdings mit der Anordnung von Kabeln oder Leitungen innerhalb und im Umfeld eines M12-Kontakelements soweit vertraut ist, dass hierzu keine weiteren Erläuterungen nötig sind.
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Die im linken Teil der 1 dargestellten M12-Kontaktelemente 30 sind jeweils als Buchsen ausgeführt und umfassen, vergleichbar zu entsprechenden konventionellen Bauteilen eines M12-Steckers, einen Isolierkörper 32, in dem hier Buchsenkontakte 31 und eine interne Abschirmung 33 der Kontakte 31 gegeneinander (hier nicht dargestellt, siehe 3) aufgenommen sind.
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Es ist zu bemerken, dass die Ausgestaltung als Buchse oder als Stift hinsichtlich des bzw. der M12-Kontaktelemente unabhängig von der entsprechenden Ausgestaltung der Schirmgehäuse (siehe unten) ist, wobei es zudem auch nicht zwingend ist, dass die M12-Kontaktelemente in einem Modulelement gleich ausgestaltet sind, was im Übrigen selbstverständlich auch dafür gilt, dass die M12-Kontakteelemente in einem Modulelement unterschiedliche Steckgesichter besitzen können.
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Die M12-Kontaktelemente 30 sind jeweils von einem Steck-Schirmgehäuse 40 mit einem Steck-Element 41 und einem Gehäuse-Element 42 umschlossen. Das Umschließen muss nicht notwendigerweise vollständig sein, weder in Umfangsrichtung noch in Längsrichtung, wobei gleiches auch für die Schirmgehäuse 40' des Modulelements 10' gilt (siehe unten).
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Die auf der rechten Seite von 1 dargestellten M12-Kontaktelemente 30' sind in Stift-Ausführung vorgesehen (siehe oben) und umfassen, wiederum vergleichbar zu entsprechenden konventionellen Bauteilen eines M12-Steckers, einen Isolierkörper 32', in dem hier Stiftkontakte 31' und eine interne Abschirmung 33' der Kontakte 31' gegeneinander (hier nicht dargestellt, siehe 4) aufgenommen sind.
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Die M12-Kontaktelemente 30' sind jeweils von einem Buchsen-Schirmgehäuse 40' mit einem Buchsen-Element 43 umschlossen.
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Das Steck-Element 41 eines Steck-Schirmgehäuses 40 ist jeweils dazu ausgestaltet, dass in einem entsprechenden Buchsen-Element 43 der Buchsen-Schirmgehäuses 40' aufgenommen wird, wobei nochmals bemerkt sei, dass die Ausgestaltung „Buchse-Stecker“ hinsichtlich der Schirmgehäuse unabhängig von der jeweiligen Ausgestaltung der M12-Kontaktelemente 30, 30' und der jeweiligen Trägerelemente 20, 20' in dieser Hinsicht ist.
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Das Modulelement 40 ist mit Druck-Elementen 50 versehen, die von außen auf das Buchsen-Schirmgehäuse 40' in Richtung des Steck-Schirmgehäuses einwirken.
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Das Modulelement 40 weist zudem eine mehrteilige Führung 22 (siehe auch 3) auf, deren Funktion und Aufbau weiter unten unter Bezug auf 2 und 3 näher beschrieben wird.
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Die Trägerelemente 20, 20' passen, zumindest hinsichtlich ihrer Teile, die in einem Halterahmen (nicht dargestellt) aufgenommen werden, in die Kontur eines typischen und bekannten Steckmoduls für modulare Steckverbinder. Die Trägerelemente 20, 20' weisen jeweils, wie das bekannte Steckmodul Rastnasen 21, 21' auf, wobei auf die Details der Trägerelemente 20, 20' und der Rastnasen 21, 21' angesichts dessen, dass der Fachmann mit derartigen Steckmodulen vertraut ist, nicht weiter eingegangen werden muss.
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Die Trägerelemente 20, 20' weisen allerdings jeweils Öffnungen auf, die es erlauben, dass sich an den Schirmgehäusen 40, 40' angebrachte bzw. vorgesehene Kontaktierungselemente 44, 44' durch die Wandung bzw. den Bereich der Trägerelemente 20, 20' hindurch erstrecken, um so eine Kontaktierung zwischen den Schirmgehäusen 40, 40' und dem Halterahmen (nicht dargestellt) zu erlauben, in dem die Modulelemente 10, 10' aufgenommen sind.
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Die Schirmgehäuse 40, 40' sind zudem jeweils für ein Aufschrauben einer Überwurfmutter 60, 60' (vorzugsweise mit einem Sondergewinde M13,5x05) ausgestaltet, so dass - vergleichbar zu bekannten M12-Steckern - eine Feld-Konfektionierbarkeit besteht.
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2 zeigt eine schematische, im Vergleich zu 1 vergrößerte und ausschnittsweise Darstellung einer noch unvollständigen Stecksituation.
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Die Führung 22 ist mit einer Fase ausgestaltet, die eine Führung insbesondere der Buchsen-Elements 43 (und damit mittelbar auch des M12-Kontaktelements 30') bei Zusammenstecken der Modulelemente 10, 10' hinsichtlich des Steck-Elements 41 erlaubt.
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Würde beispielsweise das Buchsen-Element 43 in der Darstellung von 2 zu tief an das Steck-Element 41 herangeführt werden, würde die Fase der Führung 22 das Buchsen-Element nach oben ablenken, um so zu verhindern, dass das Buchen-Element 43 mit der der Steckerfront des M12-Kontaktelements 30 kollidiert und dabei möglicherweise beschädigt wird.
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Die Darstellung von 2 zeigt im Übrigen hier drei Stift-Kontakte 31' des M12-Kontaktelements 30', wobei zwei von diesen in der SchnittDarstellung von 1 hinter der Schnittebene liegen und daher vom Isolierkörper 32 des M12-Kontaktelements 30 verdeckt werden.
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3 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Modulelements gemäß einem Ausführungsbeispiel, während 4 eine schematische Ansicht eines anderen erfindungsgemäßen Modulelements gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
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Ergänzend gegenüber den 1 und 2 sind in den 3 und 4 jeweils die Abschirmungen 33, 33' zwischen den Buchsen bzw. Stiften der M12-Kontaktelemente 30, 30' zu erkennen.
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Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutieren Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10'
- Modulelement
- 20, 20'
- Trägerelement
- 21, 21'
- Rastnase
- 22
- Führung
- 30, 30'
- M12-Kontaktelement
- 31,31'
- Kontakt
- 32, 32'
- Isolierkörper
- 33, 33'
- Abschirmung
- 40
- Steck-Schirmgehäuse
- 40'
- Buchsen-Schirmgehäuse
- 41
- Steck-Element
- 42
- Gehäuse-Element
- 43
- Buchsen-Element
- 44, 44'
- Kontaktierungselement
- 50
- Druck-Element
- 60, 60'
- Überwurfmutter
