DE102021101789A1

DE102021101789A1 - Halterahmen für einen Steckverbinder

Info

Publication number: DE102021101789A1
Application number: DE102021101789.0A
Authority: DE
Inventors: Bruno Muth; Lukas Brillo; Thorsten DIESSEL
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-01-27
Publication date: 2022-07-28

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Halterahmen (1) für einen Steckverbinder zur Aufnahme mehrerer Kontakteinsätze (2), mit einem Grundabschnitt (3) und einem elastischen Verformungsabschnitt (4), wobei der Grundabschnitt (3) zwei einander gegenüberliegende Seitenwände (5, 5') und zwei ebenfalls einander gegenüberliegende Stirnwände (6, 6') aufweist, wobei die beiden Stirnwände (6, 6') senkrecht zu den Seitenwänden (5, 5') angeordnet sind, wobei der Verformungsabschnitt (4) mehrere Rastelemente (7) aufweist oder aus mehreren Rastelementen (7) besteht, die jeweils der Fixierung eines Kontakteinsatzes (2) im Halterahmen (1) dienen, wobei an den beiden Seitenwände (5, 5') jeweils mindestens zwei Rastelemente (7) vorgesehen sind, die einander paarweise gegenüberliegend angeordnet sind.Der Halterahmen (1) ist dadurch einfach herstellbar und ermöglicht beim Einbau in ein metallisches Steckverbindergehäuse eine Schutzerdung, dass der Grundabschnitt (3) und der Verformungsabschnitt (4) beide aus einem gießfähigen und leitfähigen Material hergestellt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Halterahmen für einen Steckverbinder zur Aufnahme mehrerer Kontakteinsätze, mit einem Grundabschnitt und einem elastischen Verformungsabschnitt, wobei der Grundabschnitt zwei einander gegenüberliegende Seitenwände und zwei ebenfalls einander gegenüberliegende Stirnwände aufweist, wobei die beiden Stirnwände senkrecht zu den Seitenwänden angeordnet sind. Der Verformungsabschnitt weist mehrere Rastelemente auf oder besteht aus mehreren Rastelementen, die jeweils der Fixierung eines Kontakteinsatzes im Halterahmen dienen, wobei an den beiden Seitenwände jeweils mindestens zwei Rastelemente vorgesehen sind, die einander paarweise gegenüberliegend angeordnet sind. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halterahmens.
Derartige Halterahmen dienen zur Aufnahme mehrerer, in den Halterahmen einsetzbarer Kontakteinsätze, die aus einem Isolierkörper mit rechteckigem Querschnitt bestehen, in dem unterschiedliche Kontaktelemente angeordnet sein können. An den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten weisen die Kontakteinsätze jeweils mindestens einen Rastvorsprung auf, der zur Fixierung des Kontakteinsatzes im Halterahmen dient. Dadurch, dass die Kontakteinsätze einzeln in den Halterahmen eingesetzt werden können, besteht die Möglichkeit, einen Halterahmen je nach Einsatzzweck mit unterschiedlichen Kontakteinsätzen zu bestücken. Der Halterahmen mit den Kontakteinsätzen ist somit modulartig aufgebaut. Der fertig bestückte Halterahmen, in dem die jeweiligen Kontakteinsätze eingesetzt sind, kann in ein Gehäuseteil eines Steckverbinders eingesetzt und befestigt werden, wobei der Steckerverbinder zur Befestigung mit einem korrespondierenden Gegensteckverbinder dient.
Aus der Praxis sind verschiedene Arten von Halterahmen bekannt, die ein modulares Einsetzen einzelner Kontakteinsätze ermöglichen. So gibt es Halterahmen, die aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Rahmenhälften bestehen, wobei die Kontakteinsätze im geöffneten Zustand des Halterahmens in den Halterahmen eingesetzt werden. Im geschlossenen Zustand des Halterahmens greifen die Rastvorsprünge der Kontakteinsätze in entsprechende Aufnahmefenster in den Seitenwänden des Halterahmens ein, wodurch die Kontakteinsätze in ihrer Position gehalten werden. Daneben gibt es Halterahmen, die einen festen Grundrahmen aufweisen, wobei in den Seitenwänden des Grundrahmens nach oben offene Ausnehmungen ausgebildet sind, in die die Rastvorsprünge der einzelnen Kontakteinsätze in einem ersten Schritt eingesetzt werden. Zur Halterung und Befestigung der Kontakteinsätze in dem Grundrahmen wird in einem zweiten Schritt ein Befestigungsbügel am Grundrahmen fixiert, der die in den Ausnehmungen angeordneten Rastvorsprünge der einzelnen Kontakteinsätze übergreift.
Aus der EP 1 801 927 B1 ist ein Halterahmen für einen Steckverbinder bekannt, der einteilig ausgebildet ist und aus einem Kunststoffmaterial besteht. Zur Befestigung der in den Halterahmen einzusetzenden Kontakteinsätze weisen die beiden einander gegenüberliegenden Seitenwände des Halterahmens mehrere durch Schlitze getrennte elastische Wandsegmente auf, in denen jeweils eine fensterartige Öffnung ausgebildet ist. Dadurch kann ein Kontakteinsatz mit seinen an den Stirnseiten ausgebildeten Rastvorsprüngen zwischen zwei einander gegenüberliegenden Wandsegmenten eingeschoben werden, bis die beiden Rastvorsprünge in die einander gegenüberliegenden fensterartigen Öffnungen einrasten. Nachteilig ist dabei jedoch, dass der Halterahmen vollständig aus Kunststoff besteht, sodass er nicht zur Schutzerdung geeignet ist, wenn der Halterahmen in ein metallisches Steckverbindergehäuse eingebaut wird. Darüber hinaus ist auch die mechanische Stabilität und die Temperaturbeständigkeit des Kunststoffrahmens nicht immer ausreichend.
Die DE 10 2013 112 976 B4 schlägt einen Halterahmen vor, der aus mehreren Bauteilen besteht. Neben einem aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Zinkdruckguss, bestehenden Grundrahmen weist der Halterahmen zwei einander gegenüberliegende Wangenteile auf, die jeweils mehrere durch Schlitze voneinander getrennte federelastische Laschen aufweisen. In den Laschen ist jeweils ein Rastfenster zur Aufnahme einer korrespondierenden Rastnase eines Kontakteinsatzes ausgebildet. Die Wangenteile bestehen aus einem federelastischen Blech, sodass die Laschen entsprechende federelastische Eigenschaften aufweisen. Beim Einstecken eines Kontakteinsatzes zwischen zwei einander gegenüberliegenden Laschen federn die Laschen auseinander, bis die an dem Kontakteinsatz ausgebildeten Rastnasen in die Rastfenster der Laschen einrasten und die Laschen zurückfedern.
Die Seitenwände des Grundrahmens weisen mehrere Befestigungszapfen auf, zu denen in den Wangenteile korrespondierende Rastausnehmungen ausgebildet sind, sodass die Wangenteile an den Seitenwänden verrasten, wenn die Wangenteile mit den Rastausnehmungen auf die Befestigungszapfen aufgesteckt werden. Da diese Art der Verrastung kaum ausreichen wird, um eine sichere Befestigung der Wangenteile am Grundrahmen zu gewährleisten, sind zusätzliche Befestigungsmaßnahmen erforderlich, was den Montageaufwand erhöht. Außerdem besteht die Gefahr, dass es aufgrund unterschiedlicher elektrochemischer Spannungspotentiale am Grundrahmen und an den Wangenteile zu Kontaktkorrosion kommt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Halterahmen zur Verfügung zu stellen, der möglichst einfach herstellbar ist und beim Einbau in ein metallisches Steckverbindergehäuse eine Schutzerdung ermöglichen kann. Dabei soll das Einsetzen einzelner Kontakteinsätze in den Halterahmen sowie das Auswechseln von Kontakteinsätzen weiterhin einfach möglich sein.
Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Halterahmen im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der Grundabschnitt und der Verformungsabschnitt beide aus einem gießfähigen und leitfähigen Material hergestellt sind. Bei dem Material kann es sich insbesondere um ein leitfähiges Material handeln, das bei einem Druckguss-Verfahren oder einem Spritzguss-Verfahren eingesetzt werden kann. Bei dem gießfähigen und leitfähigen Material kann es sich insbesondere um ein Metall oder ein Verbundwerkstoff handeln, der einen hohen metallischen Anteil aufweist, sodass der Verbundwerkstoff eine für eine Schutzerdung ausreichend hohe Leitfähigkeit besitzt.
Dadurch, dass sowohl für den Grundabschnitt als auch für den Verformungsabschnitt ein gießfähiges und leitfähiges Material verwendet wird, besteht die Möglichkeit, den Grundabschnitt und den Verformungsabschnitt mit dem selben Verfahren herzustellen. Da ein leitfähiges Material und nicht ein reines Kunststoffmaterial verwendet wird, kann über den Halterahmen eine Schutzerdung realisiert werden, indem ein in den Halterahmen eingesetztes PE-Modul über den Halterahmen mit einem metallischen Steckverbindergehäuse elektrisch leitend verbunden wird. Im Vergleich zu einem aus einem Kunststoffmaterial hergestellten Halterahmen weist der erfindungsgemäße Halterahmen darüber hinaus eine höhere Hitzebeständigkeit und eine höhere Stabilität auf, sodass von dem Halterahmen auch relativ hohe, auf die eingesetzten Kontakteinsätze wirkende Kräfte aufgenommen werden können.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen der Grundabschnitt und der Verformungsabschnitt beide aus einem Material derselben Werkstofffamilie bzw. Werkstoffgruppe. Bei den einzelnen Werkstofffamilien handelt es sich insbesondere um Eisen-Werkstoffe, NichteisenMetalle und Verbundwerkstoffe, bestehend aus denselben oder ähnlichen Werkstoffen. Ein Vorteil der Verwendung von Materialien derselben Werkstofffamilie besteht darin, dass die Materialien ähnlich physikalische Eigenschaften aufweisen, wodurch die Verbindung von Grundabschnitt und Verformungsabschnitt vereinfacht und die Gefahr der Kontaktkorrosion aufgrund unterschiedlicher elektrochemischer Spannungspotenziale verringert wird. Besonders vorteilhaft ist es daher, wenn der Grundabschnitt und der Verformungsabschnitt beide aus im Wesentlichen demselben Werkstoff oder im Wesentlichen derselben Legierung bestehen.
Werden zur Herstellung des Grundabschnitts und des Verformungsabschnitts derselbe Werkstoff oder dieselbe Legierung verwendet, so hat dies den Vorteil, dass der Grundabschnitt und der Verformungsabschnitt besonders einfach hergestellt werden können, insbesondere auf einer Maschine gefertigt werden könne. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind dabei der Grundabschnitt und der Verformungsabschnitt einteilig ausgebildet, sodass der Halterahmen in einem Arbeitsschritt gefertigt werden kann. Eine nachträgliche Befestigung des Verformungsabschnitts bzw. der Rastelemente am Grundabschnitt ist dann nicht erforderlich.
Damit bei dem erfindungsgemäßen Halterahmen der Verformungsabschnitt bzw. dessen Rastelemente eine ausreichende Elastizität aufweisen, die ein Einführen von Kontakteinsätzen zwischen zwei einander gegenüberliegende Rastelemente ermöglicht, ist der Verformungsabschnitt derart ausgebildet, dass eine elastische Auslenkung der Rastelemente senkrecht zur Einsteckrichtung eines Kontakteinsatzes von 1 bis 3 mm, vorzugsweise von 1,5 bis 2,5 mm erreichbar ist. Die Rastelemente sind dabei insbesondere so ausgebildet, dass diese Auslenkung bei einer maximal aufzubringenden Kraft F 1 von nicht mehr als 10 N erreichbar ist. Dadurch wird eine gute Bedienbarkeit des Halterahmens gewährleistet, sodass die Rastelemente ohne zusätzliche Werkzeuge durch einem Benutzer von Hand entsprechend ausgelenkt werden können, um die Kontakteinsätze einzeln in den Halterahmen einzusetzen bzw. zu entnehmen.
Die Rastelemente des Verformungsabschnitts können dabei vorzugsweise bügelförmig ausgebildet sein und jeweils einen Raststeg aufweisen, der sich senkrecht zur Einsteckrichtung eines Kontakteinsatzes erstreckt. An den beiden Seitenwänden des Grundabschnitts ist dabei eine der Anzahl der Rastelemente entsprechende Anzahl an Kanten ausgebildet, die jeweils einem Raststeg mit Abstand gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Raststege in Einsteckrichtung eines Kontakteinsatzes jeweils oberhalb der gegenüberliegenden Kante einer Seitenwand angeordnet sind. Dadurch wird zwischen einem Raststeg und der gegenüberliegenden Kante ein Aufnahmefenster für einen Rastvorsprung eines Kontakteinsatzes ausgebildet, sodass der Rastvorsprung im eingesetzten Zustand des Kontakteinsatzes in dem Aufnahmefenster gehalten ist und dadurch eine Entnahme des Kontakteinsatzes aus dem Halterahmen nur möglich ist, wenn die entsprechenden Rastelemente ausgelenkt werden.
Derartige Rastelemente können sowohl als vom Grundabschnitt separate Bauteile als auch einteilig mit dem Grundabschnitt ausgebildet sein. Die Aufnahmefenster, die zwischen den Raststegen der Rastelemente und den Kanten der Seitenwände ausgebildet sind, sind vorzugsweise als offene Fenster ausgebildet. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, dass die Aufnahmefenster an ihrer Außenseite von einer dünnen Wand verschlossen sind, sodass die Rastvorsprünge der Kontakteinsätze zwar von der Innenseite des Halterahmens in die Aufnahmefenster eingreifen und dadurch darin gehalten werden, die Aufnahmefenster jedoch nicht durchgreifen.
Um das Einstecken eines Kontakteinsatzes in den Halterahmen zu erleichtern, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass die Raststege jeweils eine Einführschräge aufweisen, die in Einsteckrichtung eines Kontakteinsatzes oberhalb des unteren Rands des Raststegs ausgebildet ist. Dies führt dazu, dass sich die Bedienbarkeit des Halterahmens verbessert, da die einzelnen Kontakteinsätze einfacher in den Halterahmen eingesetzt werden können, wobei zwei einander gegenüberliegende Rastelemente automatisch ausgelenkt werden, wenn ein Kontakteinsatz zwischen ihnen in den Halterahmen eingestecket wird.
Um das Einstecken der Kontakteinsätze in den Halterahmen zu erleichtern, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung darüber hinaus vorgesehen, dass die Seitenwände jeweils mindestens einen Steg aufweisen, wobei zwischen zwei benachbarten Rastelementen jeweils ein Steg einer Seitenwand angeordnet ist. Sind die Rastelemente einstückig mit dem Grundabschnitt ausgebildet, so ist zwischen einem Steg und den beiden benachbarten Rastelementen jeweils ein Schlitz ausgebildet, sodass die Rastelemente durch Schlitze von den benachbarten Stegen getrennt sind. Hierdurch können bei einer einteiligen Ausgestaltung des Halterahmens auf einfache Art und Weise die bügelförmigen Rastelemente hergestellt werden, wobei gleichzeitig erreicht wird, dass die Rastelemente gegenüber dem Grundabschnitt ausgelenkt werden können.
Sind der Grundabschnitt und der Verformungsabschnitt einteilig ausgebildet, so ist die Länge des Verformungsabschnitts bzw. der Rastelemente in Einsteckrichtung eines Kontakteinsatzes zwingend geringer als die Erstreckung des Halterahmens in dieser Richtung. Damit der Grundabschnitt eine ausreichende Stabilität aufweist, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Länge des Verformungsabschnitts in Einsteckrichtung eines Kontakteinsatzes maximal 15 mm, vorzugsweise maximal 12 mm beträgt. Der Grundabschnitt weist dann noch eine ausreichende Höhe auf, um bei in der Praxis üblichen Abmessungen des Halterahmens eine ausreichende Stabilität zu gewährleisten. Um bei einer solchen Länge die gewünschte Auslenkung der Rastelemente senkrecht zur Einsteckrichtung eines Kontakteinsatzes zu gewährleisten, beträgt die Dicke des Verformungsabschnitts bzw. der Rastelemente zumindest in dem für die Auslenkung relevanten Bereich zwischen 0,5 mm und 2 mm. Die Dicke des Verformungsabschnitts bzw. der Rastelemente kann dabei der Dicke des Grundabschnitts entsprechen oder auch geringer als die Dicke des Grundabschnitts sein, um einerseits eine ausreichende Elastizität des Verformungsabschnitts und andererseits eine ausreichende Steifigkeit des Grundabschnitts zu ermöglichen. Dabei ist es auch möglich, dass der Verformungsabschnitt bzw. die Rastelemente nicht überall die selber Dicke aufweisen. So kann beispielsweise der Raststeg etwas dicker sein, als der Rest des Rastelements.
Sind der Grundabschnitt und der Verformungsabschnitt als separate Bauteile ausgebildet, so kann die Länge des Verformungsabschnitts größer gewählt werden, als dies bei einer einteiligen Ausbildung der Fall ist. Damit die Erstreckung des Halterahmens in Einsteckrichtung eines Kontakteinsatzes nicht zu groß wird, beträgt die Länge des Verformungsabschnitts vorzugsweise maximal 30 mm, insbesondere maximal 24 mm. Da die Länge des Verformungsabschnitts bzw. der Rastelemente bei einer separaten Ausgestaltung größer sein kann, als bei einer einteiligen Ausgestaltung des Halterahmens, ist die gewünschte Auslenkung der Rastelemente senkrecht zur Einsteckrichtung eines Kontakteinsatzes auch bei einer etwas größeren Dicke der Rastelemente bzw. des Verformungsabschnitts möglich. Damit die Außenabmessungen des Halterahmens nicht zu groß werden, sollte jedoch auch hierbei die Dicke der Rastelemente vorzugsweise maximal 2 mm betragen.
Sind der Grundabschnitt und der Verformungsabschnitt als separate Bauteile ausgebildet, so können gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung die Rastelemente des Verformungsabschnitts auch als im wesentlichen flächige Laschen ausgebildet sein. Die Laschen weisen dabei jeweils mindestens eine, vorzugsweise zwei, nach innen ragende Rastnasen auf, die den an den Seitenwänden des Grundabschnitts ausgebildeten Kanten mit Abstand gegenüberliegend angeordnet sind. Die Anzahl der Kanten an den Seitenwänden entspricht dabei der Anzahl der Rastelemente bzw. der Laschen. Die mindestens eine Rastnase einer Lasche und die zugehörige Kante einer Seitenwand dienen dann zusammen der Fixierung eines Rastvorsprungs eines Kontakteinsatzes. Ist ein Kontakteinsatz in den Halterahmen eingesteckt, so sind dessen an den beiden Stirnseiten ausgebildeten Rastvorsprünge jeweils zwischen der mindestens einen Rastnase einer Lasche und der entsprechenden Kante der Seitenwand gehalten, sodass der Kontakteinsatz nicht ungewollt aus dem Halterahmen herausfallen kann. Der Rastvorsprung liegt dabei mit seiner Unterseite auf der Kante der Seitenwand auf und wird an seiner Oberseite von der mindestens einen Rastnase der Lasche übergriffen.
Sind der Grundabschnitt und der Verformungsabschnitt als separate Bauteile ausgebildet, so müssen die Rastelemente des Verformungsabschnitts an dem Grundabschnitt befestigt werden. Hierzu könnten die einzelnen Rastelemente an den beiden Seitenwänden des Grundabschnitts angelötet oder angeschweißt werden. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die Rastelemente jeweils einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung an einer Seitenwand des Grundabschnitts aufweisen. Der Befestigungsabschnitt ist dabei vorzugsweise an dem dem Raststeg oder der Rastnase fernen Ende des Rastelements ausgebildet. Der Befestigungsabschnitt kann beispielsweise eine Befestigungsnase aufweisen, die in eine korrespondierende Befestigungsausnehmung an der Seitenwand des Grundabschnitts einrastet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Befestigungsabschnitt seitliche Befestigungsvorsprünge aufweisen, die in entsprechende Nuten im Grundabschnitt eingeschoben werden. Der Befestigungsabschnitt kann auch U-förmig ausgebildet sein, wobei der Befestigungsabschnitt den unteren Rand der Seitenwand umgreift, sodass einem Teil des Befestigungsabschnitts an der Innenseite und der andere Teil des Befestigungsabschnitts an der Außenseite der entsprechenden Seitenwand angeordnet ist.
Eingangs ist ausgeführt worden, dass der Grundabschnitt zwei einander gegenüberliegende Seitenwände und zwei ebenfalls einander gegenüberliegende Stirnwände aufweist, wobei die beiden Stirnwände senkrecht zu den Seitenwänden angeordnet sind. Der Grundabschnitt weist somit eine rechteckige Grundform auf. Vorzugsweise ist an den Stirnwänden des Grundabschnitts jeweils ein Flanschabschnitt mit einem metallischen Anschlusskontakt angeordnet. Die an beiden Stirnseiten ausgebildeten Flanschabschnitte dienen dabei sowohl zur Befestigung des Halterahmens in einem Steckverbindergehäuse als auch zur elektrischen Verbindung des Halterahmens mit einem metallischen Steckverbindergehäuse, sodass über den Halterahmen eine Schutzerdung erfolgen kann.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines entsprechenden Halterahmens werden der Grundabschnitt und der Verformungsabschnitt des Halterahmens zusammen aus einem gießfähigen und leitfähigen Material in einem Druckguss-Verfahren oder einem Spritzguss-Verfahren hergestellt. Dieses Verfahren dient somit zur Herstellung eines einteiligen Halterahmens, was den Vorteil aufweist, dass der Halterahmen in einem Arbeitsschritt gefertigt werden kann.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines entsprechenden Halterahmens werden zunächst der Grundabschnitt und die Rastelemente des Verformungsabschnitts des Halterahmens jeweils aus einem gießfähigen und leitfähigen Material in einem Druckguss-Verfahren oder einem Spritzguss-Verfahren hergestellt und anschließend in einem weiteren Verfahrensschritt die Rastelemente derart an den beiden Seitenwänden des Grundabschnitts befestigt, dass jeweils mindestens zwei Rastelemente einander paarweise gegenüberliegend angeordnet sind. Die Rastelemente werden dabei vorzugsweise derart an dem Grundabschnitt befestigt, dass eine Demontage der Rastelemente zu Reparaturzwecken möglich ist.
Im Einzelnen gibt es mehrere Möglichkeiten, den erfindungsgemäße Halterahmen auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die einzelnen Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Halterahmens,
2 eine perspektivische Darstellung des Halterahmens gemäß 1, mit zwei ausgelenkten Rastelementen,
3 ein vergrößerter Ausschnitt des Halterahmens gemäß 2,
4 eine perspektivische Darstellung des Halterahmens gemäß 1, mit einem teilweise eingesetzten Kontakteinsatz,
5 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Halterahmens,
6 den Grundabschnitt des Halterahmens gemäß 5,
7 den Verformungsabschnitt des Halterahmens gemäß 5,
8 eine perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Halterahmens,
9 den Halterahmen gemäß 8 mit einem eingesetzten Kontakteinsatz, von oben,
10 eine perspektivische Darstellung des Halterahmens gemäß 8, mit einem teilweise eingesetzten Kontakteinsatz, und
11 den Verformungsabschnitt des Halterahmens gemäß 8.

Die Figuren zeigen insgesamt drei verschiedene Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Halterahmens 1, wobei der jeweilige Halterahmen 1 in den 1, 5 und 8 jeweils in perspektivischer Darstellung, schräg von oben gezeigt ist. Als „oben“ wird dabei die Seite des Halterahmens 1 bezeichnet, von der ein Kontakteinsatz 2 in Einsteckrichtung E in den Halterahmen 1 eingesteckt wird. Zwei Ausführungsbeispiele eines solchen Kontakteinsatzes 2 sind in den 4 und 9 in teilweise eingesteckten Zustand dargestellt, wobei dort auch die Einführrichtung E des Kontakteinsatzes 2 eingezeichnet ist.
Der Halterahmen 1 weist bei allen Ausführungsbeispielen einen im wesentlichen rechteckigen Grundabschnitt 3 auf, der zwei einander gegenüberliegende Seitenwände 5, 5' und zwei ebenfalls einander gegenüberliegende Stirnwände 6, 6' aufweist, wobei die beiden Stirnwände 6, 6' senkrecht zu den Seitenwänden 5, 5' angeordnet sind. Der Halterahmen 1 weist darüber hinaus einen Verformungsabschnitt 4 auf, der mehrere Rastelemente 7 aufweist bzw. aus mehreren Rastelementen 7 besteht, die jeweils der Fixierung eines Kontakteinsatzes 2 im Halterahmen 1 dienen und ein Herausfallen der Kontakteinsätze 2 aus dem Halterahmen 1 verhindern. Auch wenn bei den dargestellten Ausführungsbeispielen die Halterahmen 1 jeweils nur vier Rastelemente 7 aufweisen, so kann der erfindungsgemäße Halterahmen 1 auch eine größere Längserstreckung haben und mehr als zwei Rastelemente 7, beispielsweise vier, sechs oder acht Rastelemente 7 an den beiden Seitenwänden 5, 5' aufweisen.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Halterahmens gemäß den 1 bis 4 sind der Grundabschnitt 3 und der Verformungsabschnitt 4 einteilig ausgebildet. Bei den beiden anderen Ausführungsbeispielen gemäß den 5 bis 7 und den 8 bis 11 sind dagegen der Grundabschnitt 3 und der Verformungsabschnitt 4 als separate Bauteile ausgebildet, sodass die den Verformungsabschnitt 4 bildenden Rastelemente 7 in einem zusätzlichen Montageschritt an dem Grundabschnitt 3 befestigt werden müssen.
Bei dem erfindungsgemäßen Halterahmen 1 sind der Grundabschnitt 3 und der Verformungsabschnitt 4 beide aus einem gießfähigen und leitfähigen Material hergestellt. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem der Grundabschnitt 3 und der Verformungsabschnitt 4 einteilig ausgebildet sind, bestehen der Grundabschnitt 3 und der Verformungsabschnitt 4 bzw. dessen Rastelemente 7 aus demselben Werkstoff bzw. derselben Legierung, sodass der Halterahmen 1 insgesamt in einem Arbeitsschritt gefertigt werden kann. Vorzugsweise wird der Halterahmen 1 dabei im Druckguss-Verfahren hergestellt. Damit der Halterahmen 1 bzw. der Grundabschnitt 3 die nötige Stabilität besitzt, um die im Gebrauch auftretenden Kräfte ohne plastische Verformung aufnehmen zu können, und gleichzeitig der Verformungsabschnitt 4 elastisch genug ist, die notwendige Auslenkung w bei einer vom Benutzer aufbringbaren Kraft zu ermöglichen, weist das Material vorzugsweise eine Streckgrenze von 200 bis 600 MPa und ein Elastizitätsmodul von 20 bis 50 GPa auf.
Die bei dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehenen vier Rastelemente 7 des Verformungsabschnitts 4 sind jeweils bügelförmig bzw. U-förmig ausgebildet, mit einem Raststeg 8 als U-Rücken. Die Länge des Verformungsabschnitts 4 bzw. der Rastelemente 7 beträgt vorzugsweise nicht mehr als 12 mm, wobei die Dicke d der Rastelemente 7 zumindest im Bereich U-Schenkel zwischen 0,5 mm und 2 mm, vorzugsweise zwischen 1,0 und 1,5 mm beträgt. Bei einer solchen Ausgestaltung der Rastelemente 7 ist eine elastische Auslenkung w der Rastelemente 7 senkrecht zur Einsteckrichtung E eines Kontakteinsatzes 2 von 1,0 bis 3 mm, vorzugsweise von 1,5 bis 2,5 mm bei einer maximal aufzubringenden Kraft F1 von 10 N erreichbar.
Gegenüberliegend zu den einzelnen Raststegen 8 der Rastelemente 7 sind an den Seitenwänden 5, 5' des Grundabschnitts 3 jeweils Kanten 9 ausgebildet, die einen Abstand zu den Raststegen 8 aufweisen, sodass zwischen einem Raststeg 8 und der darunter angeordneten Kante 9 der Seitenwand 5, 5' ein Aufnahmefenster 10 für einen Rastvorsprung 11 eines Kontakteinsatzes 2 ausgebildet ist.
Wird ein Kontakteinsatz 2 gemäß 4 in den Halterahmen 1 eingesetzt, so werden die Raststege 8 der Rastelemente 7 zunächst durch die Rastvorsprünge 11 der Kontakteinsätze 2 nach Außen gedrückt, d. h. die Rastelemente 7 werden ausgelenkt. Befinden sich die Rastvorsprünge 11 der Kontakteinsätze 2 auf Höhe der Aufnahmefenster 10, so federn die Rastelemente 7 in ihre ursprüngliche Position zurück, sodass die Rastvorsprünge 11 von den jeweiligen Aufnahmefenstern 10 aufgenommen und dadurch ein Kontakteinsatz 2 in dem Halterahmen 1 befestigt ist. Ein Herausziehen oder Herausfallen der Kontakteinsätze 2 entgegen der Einsteckrichtung E wird dadurch verhindert, dass die Raststege 8 oberhalb der Rastvorsprünge 11 der Kontakteinsätze 2 angeordnet sind. Soll ein Kontakteinsatz 2 aus dem Halterahmen 1 entgegen der Einsteckrichtung E herausgenommen werden, so müssen die Rastelemente 7 ausgelenkt werden, sodass die Rastvorsprünge 11 eines Kontakteinsatzes 2 nicht mehr von den Raststegen 8 der Rastelemente 7 übergriffen werden. Die Kontakteinsätze 2 können dann einzeln aus dem Halterahmen 1 entnommen werden.
Um das Einstecken eines Kontakteinsatzes 2 in den Halterahmen 1 zu erleichtern, weisen die beiden Seitenwände 5, 5' bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils einen Steg 12 auf, der zwischen den beiden nebeneinander angeordneten Rastelementen 7 angeordnet ist. Die Rastelemente 7 und der Steg 12 sind dabei jeweils durch einen Schlitz 13 voneinander getrennt, sodass die Rastelemente 7 auch bei einer einteiligen Ausgestaltung des Halterahmens 1 gegenüber dem Grundabschnitt 3 ausgelenkt werden können.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Halterahmens 1 gemäß den 5 bis 7 sind die Rastelemente 7 des Verformungsabschnitts 4 als vom Grundabschnitt 3 separate Bauteile ausgebildet. Die einzelnen Rastelemente 7, die separat in 7 dargestellt sind, sind dabei ebenfalls bügelförmig ausgebildet und weisen einen Raststeg 8 auf, der senkrecht zur Einsteckrichtung E eines Kontakteinsatzes 2 verläuft. Im montierten Zustand der Rastelemente 7 sind diese mit Abstand oberhalb der an den Seitenwänden 5, 5' des Grundabschnitts 3 ausgebildeten Kanten 9 angeordnet, sodass auch bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen den einzelnen Raststegen 8 und den gegenüberliegenden Kanten 9 jeweils ein Aufnahmefenster 10 zur Aufnahme eines Rastvorsprungs 11 eines Kontakteinsatzes 2 ausgebildet ist, wie aus der 5 ersichtlich ist.
Damit die einzelnen Rastelemente 7 an dem Grundabschnitt 3 bzw. den Seitenwänden 5, 5' befestigt werden können, weisen die Rastelemente 7 jeweils einen Befestigungsabschnitt 14 auf, der an dem dem Raststeg 8 fernen Ende der Rastelemente 7 ausgebildet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind die Rastelemente 7 im montierten Zustand derart U-förmig umgebogen, dass sich der Befestigungsabschnitt 14 der Rastelemente 7 auf der Innenseite der Seitenwände 5, 5' befindet, während der Rest der Rastelemente 7 mit dem Raststeg 8 an der Außenseite der Seitenwände 5, 5' angeordnet ist.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß den 8 bis 11 sind die Rastelemente 7 des Verformungsabschnitts 4 als Laschen 15 ausgebildet, die an der Außenseite der Seitenwände 5, 5' befestigt sind. Die Rastelemente 7 bzw. die Laschen 15 können dabei entweder als einzelne Elemente ausgebildet sein oder es können mehrere Laschen 15, die gemeinsam an einer Seitenwand 5, 5' angeordnet sind, miteinander verbunden sein, wie dies in 11 dargestellt ist. Die Laschen 15 weisen an ihrem in Einsteckrichtung E oberen Ende jeweils zwei nach innen ragende Rastnasen 16 auf, die mit Abstand oberhalb der Kanten 9 an den Seitenwänden 5, 5' des Grundabschnitts 3 angeordnet sind. Die Rastnasen 16 dienen dabei zusammen mit der gegenüberliegenden Kante 9 der Fixierung eines Rastvorsprungs 11 eines eingesetzten Kontakteinsatzes 2, indem der Rastvorsprung 11 mit seiner Unterseite auf der Kante 9 einer Seitenwand 5, 5' aufliegt und an seiner Oberseite von den beiden Rastnasen 16 der Lasche 15 übergriffen wird. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Grundabschnitt 3 und der Verformungsabschnitt 4 beide aus einem gießfähigen und leitfähigen Material hergestellt, wobei auch hierbei der Grundabschnitt 3 und der Verformungsabschnitt 4 bzw. dessen Rastelemente 7 vorzugsweise aus demselben Werkstoff bzw. derselben Legierung oder aus ähnlichen Werkstoffen bestehen.
Den in den Figuren dargestellten verschiedenen Ausführungsbeispielen des Halterahmens 1 ist unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des Verformungsabschnitts 4 bzw. der Rastelemente 7 gemeinsam, dass an den beiden Stirnwänden 6, 6' des Grundabschnitts 3 jeweils ein Flanschabschnitt 17, 17' angeordnet ist, der einen metallischen Anschlusskontakt 18 aufweist, über den der Halterahmen 1 mit einem metallischen Steckverbindergehäuse elektrisch leitend verbunden werden kann. Der Anschlusskontakt 18 kann dabei auf der einen Seite des Halterahmens 1 als Stiftkontakt und auf der anderen Seite des Halterahmens 1 als Buchsenkontakt ausgebildet sein. Über die Flanschabschnitte 17, 17' erfolgt darüber hinaus die mechanische Verbindung des Halterahmens 1 in dem Steckverbindergehäuse, wozu in den Flanschabschnitten 17, 17' jeweils zwei Schraubbohrungen ausgebildet sind.
Bezugszeichenliste

1.: Halterahmen
2.: Kontakteinsätze
3.: Grundabschnitt
4.: Verformungsabschnitt
5, 5'.: Seitenwände
6, 6': Stirnwände
7.: Rastelemente
8.: Raststeg
9.: Kante
10.: Aufnahmefenster
11.: Rastvorsprung
12.: Steg
13.: Schlitz
14.: Befestigungsabschnitt
15.: Lasche
16.: Rastnase
17, 17'.: Flanschabschnitt
18.: Anschlusskonktakt
E: Einsteckrichtung
L: Länge
d: Dicke
w: Auslenkung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1801927 B1 [0004]
DE 102013112976 B4 [0005]

Claims

Halterahmen (1) für einen Steckverbinder zur Aufnahme mehrerer Kontakteinsätze (2), mit einem Grundabschnitt (3) und einem elastischen Verformungsabschnitt (4), wobei der Grundabschnitt (3) zwei einander gegenüberliegende Seitenwände (5, 5') und zwei ebenfalls einander gegenüberliegende Stirnwände (6, 6') aufweist, wobei die beiden Stirnwände (6, 6') senkrecht zu den Seitenwänden (5, 5') angeordnet sind, wobei der Verformungsabschnitt (4) mehrere Rastelemente (7) aufweist oder aus mehreren Rastelementen (7) besteht, die jeweils der Fixierung eines Kontakteinsatzes (2) im Halterahmen (1) dienen, wobei an den beiden Seitenwände (5, 5') jeweils mindestens zwei Rastelemente (7) vorgesehen sind, die einander paarweise gegenüberliegend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundabschnitt (3) und der Verformungsabschnitt (4) beide aus einem gießfähigen und leitfähigen Material hergestellt sind.
Halterahmen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundabschnitt (3) und der Verformungsabschnitt (4) beide aus einem Material derselben Werkstofffamilie bestehen.
Halterahmen (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundabschnitt (3) und der Verformungsabschnitt (4) beide aus demselben Werkstoff oder derselben Legierung bestehen.
Halterahmen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundabschnitt (3) und der Verformungsabschnitt (4) einteilig ausgebildet sind.
Halterahmen (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Verformungsabschnitts (4) in Einsteckrichtung (E) eines Kontakteinsatzes (2) maximal 15 mm, vorzugsweise maximal 12 mm, und die Dicke (d) des Verformungsabschnitts (4) 0,5 mm bis 2 mm beträgt.
Halterahmen (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (7) des Verformungsabschnitts (4) jeweils bügelförmig ausgebildet sind und einen Raststeg (8) aufweisen, der senkrecht zur Einsteckrichtung (E) eines Kontakteinsatzes (2) verläuft, und dass an den Seitenwänden (5, 5') des Grundabschnitts (3) eine der Anzahl der Rastelemente (7) entsprechende Anzahl an Kanten (9) ausgebildet ist, wobei die Kanten (9) jeweils einem Raststeg (8) mit Abstand gegenüberliegend angeordnet sind, sodass zwischen einem Raststeg (8) und der gegenüberliegenden Kante (9) ein Aufnahmefenster (10) für einen Rastvorsprung (11) eines Kontakteinsatzes (2) ausgebildet ist.
Halterahmen (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (5, 5') mindestens einen Steg (12) aufweisen, und dass zwischen zwei nebeneinander angeordneten Rastelementen (7) jeweils ein Steg (12) einer Seitenwand (5, 5') angeordnet ist, wobei zwischen einem Steg (12) und den beiden benachbarten Rastelementen (7) jeweils ein Schlitz (13) ausgebildet ist.
Halterahmen (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Raststege (8) jeweils eine Einführschräge aufweisen, die in Einsteckrichtung (E) eines Kontakteinsatzes (2) oberhalb des unteren Rands des Raststegs (8) ausgebildet ist.
Halterahmen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundabschnitt (3) und der Verformungsabschnitt (4) als separate Bauteile ausgebildet sind.
Halterahmen (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Verformungsabschnitts in Einsteckrichtung (E) eines Kontakteinsatzes (2) maximal 30 mm, vorzugsweise maximal 24 mm beträgt.
Halterahmen (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (7) des Verformungsabschnitts (4) jeweils bügelförmig ausgebildet sind und einen Raststeg (8) aufweisen, der senkrecht zur Einsteckrichtung (E) eines Kontakteinsatzes (2) verläuft, und dass an den Seitenwänden (5, 5') des Grundabschnitts (3) eine der Anzahl der Rastelemente (7) entsprechende Anzahl an Kanten (9) ausgebildet ist, wobei die Kanten (9) jeweils einem Raststeg (8) mit Abstand gegenüberliegend angeordnet sind, sodass zwischen einem Raststeg (8) und der gegenüberliegenden Kante (9) ein Aufnahmefenster (10) für einen Rastvorsprung (11) eines Kontakteinsatzes (2) ausgebildet ist.
Halterahmen (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (7) an ihrem dem Raststeg (8) fernen Ende einen Befestigungsabschnitt (14) zur Befestigung an einer Seitenwand (5, 5') des Grundabschnitts (3) aufweisen.
Halterahmen (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (7) des Verformungsabschnitts (4) als Laschen (15) ausgebildet sind, die jeweils mindestens eine nach innen ragende Rastnase (16) aufweisen, und dass an den Seitenwänden (5, 5') des Grundabschnitts (3) eine der Anzahl der Rastelemente (7) entsprechende Anzahl an Kanten (8) ausgebildet ist, wobei die Kanten (8) jeweils der mindestens einen Rastnase (16) mit Abstand gegenüberliegend angeordnet sind, sodass jeweils die mindestens eine Rastnase (16) und die gegenüberliegende Kante (8) zusammen der Fixierung eines Rastvorsprungs (11) eines Kontakteinsatzes (2) dienen.
Halterahmen (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (7) an ihrem der mindestens eine Rastnase (16) fernen Ende einen Befestigungsabschnitt (14) zur Befestigung an einer Seitenwand (5, 5') des Grundabschnitts (3) aufweisen.
Halterahmen (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (5, 5') mindestens einen Steg (12) aufweisen, und dass zwischen zwei nebeneinander angeordneten Rastelementen (7) jeweils ein Steg (12) einer Seitenwand (5, 5') angeordnet ist.
Halterahmen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsabschnitt (4) derart ausgebildet ist, dass eine elastische Auslenkung (w) der Rastelemente (7) senkrecht zur Einsteckrichtung (E) eines Kontakteinsatzes (2) von 1 bis 3 mm, vorzugsweise von 1,5 bis 2,5 mm, bei einer maximal aufzubringenden Kraft F1 von 10 N erreichbar ist.
Halterahmen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Stirnwand (6, 6') ein Flanschabschnitt (17, 17') angeordnet ist, der einen metallischen Anschlusskontakt (18) aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Halterahmens (1) für einen Steckverbinder nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundabschnitt (3) und der Verformungsabschnitt (4) des Halterahmens (1) zusammen aus einem gießfähigen und leitfähigen Material in einem Druckguss-Verfahren oder einem Spritzguss-Verfahren hergestellt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Halterahmens (1) für einen Steckverbinder nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der Grundabschnitt (3) und die Rastelemente (7) des Verformungsabschnitts (4) des Halterahmens (1) jeweils aus einem gießfähigen und leitfähigen Material in einem Druckguss-Verfahren oder einem Spritzguss-Verfahren hergestellt werden, und dass anschließend die Rastelemente (7) derart an den beiden Seitenwänden (5, 5') des Grundabschnitts (3) befestigt werden, dass jeweils mindestens zwei Rastelemente (7) einander paarweise gegenüberliegend angeordnet sind.