DE202008013757U1

DE202008013757U1 - Hybrid-Steckverbinder für Daten- und Powerleitungen

Info

Publication number: DE202008013757U1
Application number: DE202008013757U
Authority: DE
Original assignee: FILTEC GmbH Filtertechnologie fuer die Elektronikindustrie
Current assignee: FILTEC GmbH Filtertechnologie fuer die Elektronikindustrie
Priority date: 2008-11-03
Filing date: 2008-11-03
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2018-11-04

Abstract

Steckverbinder für Daten- und Powerleitung mit einem metallischen Steckergehäuse, in dem die zu verbindenden, als Steckbuchsen oder Steckstifte ausgebildeten Kontakte von Daten- und Powerleitungen angeordnet sind, wobei als Datenleitung ein geschirmter Industriebus (ISA, Ethernet, oder dgl.) und als Powerleitung mindestens eine zwei-polige, vorteilhaft drei- oder vier-polige Leitung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die als Steckbuchse oder Steckstift ausgebildeten Signalkontakte (25; 25') für die Datenleitungen exzentrisch im Steckergehäuse (5; 5') angeordnet und von mindestens zwei, auf einem zum Steckergehäuse (5; 5') konzentrischen und den Signaleinsatz (20; 20') teilweise umfassenden Kreisbogen angeordnet als Steckbuchse oder Steckstift ausgebildeten Powerkontakten (16; 16') umgeben sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit einem metallischen Rundgehäuse mit einem Kontakteinsatz, der Kontakte für die zu verbindende Signal- und Powerleitung umfasst, die als Steckbuchsen oder Steckstifte oder als LWL-Anschlüsse ausgebildet sind, wobei als Signalleitung ein geschirmter Industriebus (PDP, Ethernet ...) oder ein LWL-Leiter und als Powerleitung mindestens eine zwei-polige, vorteilhaft drei- oder vier-polige Leitung zur Übertragung einer Spannungsversorgung vorgesehen sind.
Bekannt sind derartige Steckverbinder mit darin angeordneten Kontakten, etwa aus DE 92 97 867 oder mit Kontakten, die neben Anschlüssen für Signalleitungen auch Anschlussmöglichkeiten für mehrpolige Powerleitungen bieten. Ein solcher Steckverbinder, bei dem beliebige Signalleitungen vorgesehen sind, offenbart EP 0 256 892 . Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, die Signalanschlüsse konzentrisch im Steckergehäuse anzuordnen und die Poweranschlüsse konzentrisch dazu vorzusehen. Neben LWL-Anschlüssen sind auch Signalkontakte als Steckbuchsen oder Steckstifte vorgesehen, etwa zum Anschluss eines Industriebusses mit geschirmten, als ”twisted pair” oder ”star-quad” ausgebildeten Leitungen. Zur Spannungsversorgung über den gleichen Steckverbinder sind mehrere Powerkontakte vorgesehen, deren Kontakte – Steckbuchsen/Steckstifte – die Signalbuchse konzentrisch umgeben. Die Größen der Kontakte – Steckbuchsen/Steckstifte – bestimmen dabei den notwendigen Durchmesser des Steckergehäuses. Diese Konfiguration erlaubt das Herstellen von Steckverbindern, die die an solche Steckverbinder zu stellenden elektrischen Bedingungen erfüllen, sie sind jedoch in ihren Abmessungen so, dass sie gewünschten Miniaturisierungen entgegenstehen.
Somit stellt sich die Aufgabe, derartige Steckverbinder so weiter zu bilden, dass eine weitergehende Miniaturisierung möglich ist, dass beim Zusammenfügen ein unverwechselbarer Sitz erreicht wird, und dass die Schirmung der Signalleitung des Industriebusses durchgehend erhalten bleibt, wobei der Steckverbinder wirtschaftlich herstellbar sein soll.
Diese Aufgabenstellung wird durch Merkmale gelöst im Kennzeichen des unabhängigen Anspruchs, Merkmale in den abhängigen Ansprüchen beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen oder bevorzugte Ausführungsformen.
In dem metallischen Rundgehäuse des Steckverbinders ist ein Kontakteinsatz angeordnet, der zum einen die Kontakte für die der Spannungsversorgung dienenden Powerleitungen aufnimmt und der zum anderen eine Aufnahme für einen Signaleinsatz aufweist. Als Powerleitung sind mehrpolige Leiter, zumindest zwei Leiter vorgesehen, in Fällen, in denen etwa eine dritte Spannung benötigt wird oder eine redundante Spannungsversorgung gewünscht ist, sind auch drei oder vier Leiter vorgesehen. Die Kontakte – Steckbuchsen/Steckstifte – dieser Powerleitungen sind auf einem zum Rundgehäuse des Steckverbinders im Wesentlichen konzentrischen Kreissektors angeordnet. Da in aller Regel die Anzahl der konzentrisch angeordneten Kontakte – Steckbuchsen oder Steckstifte – der Powerleitungen so ist, dass nicht der gesamte Kreisumfang benötigt ist, kann die Aufnahme für den Signaleinsatz exzentrisch angeordnet werden, wobei die Kontakte – Steckbuchsen/Steckstifte – der Powerleitungen diesen kreisbogenförmig teilweise umgebend angeordnet sind.
Dieser Signaleinsatz enthält die Signalkontakte – Steckbuchsen/Steckstifte als Anschlussmöglichkeiten für die Signalleitungen. In anderer Ausführung ist der Signaleinsatz mit dem Anschlussende eines LWL-Leiters versehen. In beiden Fällen sind die mit dem Steckverbinder zusammenwirkenden Gegensteckerverbinder mit den entsprechend ausgebildeten Gegenkontakten – Steckstifte/Steckbuchsen oder LWL-Anschluss – versehen.
Dazu ist in dem Steckergehäuse ein Kontakteinsatz angeordnet, der die Powerleitungen mit deren Kontakte – Steckbuchsen/Steckstifte – aufnimmt. Dieser Powereinsatz weist eine exzentrische Aufnahme für einen Signaleinsatz auf, in die dieser mit Formschluss eingesetzt ist, so dass dieser gegen Verdrehungen gesichert ist.
Der Signaleinsatz weist bei einer Ausführung Steckbuchsen auf, die Powerkontakte sind als Steckerstifte ausgeführt. Als Gegenstecker dienen Gegen-Steckverbinder mit angeschlossenem Kabel oder Steckverbinder-Flansche, beispielsweise zum Einbau an eine Platine. Es versteht sich von selbst, dass bei dem mit dem Steckverbinder zusammenwirkenden Gegensteckerverbinder eine umgekehrte Anordnung der Kontakte – Steckstifte/Steckbuchsen – vorliegt. In anderer Ausführungsform ist der Signaleinsatz mit dem Anschlussende eines LWL-Leiters versehen, wobei der Gegensteckerverbinder das Gegenstück dazu aufweist.
Durch diese exzentrische Anordnung des Signaleinsatzes ist es möglich, den Innendurchmesser des Steckergehäuses gegenüber der voll konzentrischen Ausbildung deutlich zu verringern. Dass dabei der Durchmesser des exzentrischen Signaleinsatzes, der durch die notwendigen Kontakte – Steckbuchsen/ Steckstifte – an die die Litzen der Signalleitungen angeschlossen sind oder auch durch den LWL-Anschluss bestimmt ist, ändert an dieser Möglichkeit der Durchmesser Verkleinerung nichts. Damit ergibt sich die Möglichkeit, das gesamte Steckgehäuse im Sinne der gewünschten Miniaturisierung zu verkleinern.
Der Signaleinsatz nimmt die Kontakte der Signalleitungen auf. Als solche dienen vierpolige Leitungen eines Industriebusses, deren Litzen zu ”twisted pair” oder ”star-quad” verseilt sind, und die in eigener Abschirmung geführt sind. Diese Abschirmung geht über den metallischen Außenmantel des Signaleinsatzes auf den Gegenstecker über. Es versteht sich von selbst, dass auch eine solche exzentrische Anordnung eines LWL-Anschlusses zusammen mit Powerleitungen zur Spannungsversorgung möglich ist.
Der Steckverbinder besteht aus einem Rundgehäuse, das den Kontakteinsatz mit den angeschlossenen Adern der Powerleitung und den Signaleinsatz aufnimmt, wobei der Signaleinsatz, an den die Adern des Industriebusses oder der LWL-Leiter angeschlossen sind, exzentrisch im Kontakteinsatz angeord net ist. Die Verdrehsicherung von Signaleinsatz gegenüber dem Kontakteinsatz wird von einem Vorsprung am Signaleinsatz gebildet, der in eine entsprechend ausgebildete Nut am Kontakteinsatz eingreift. Die Einschiebtiefe wird durch ein Einrasten einer Nase am Signaleinsatz in ein am Kontakteinsatz vorgesehenes Lagesicherungsloch gegeben. Dabei kann – beispielsweise zur Demontage des Steckverbinders – die Nase als elastisch eindrückbare Nase ausgebildet sein.
Das Wesen der Erfindung wird an Hand der in den 1–11 dargestellten Ausführungsbeispiele für einen Steckverbinder, der für als Industriebus ausgebildete Signalleitungen eingerichtet ist, näher erläutert; dabei zeigen:
1: Steckverbinder für Signal- und Powerleitungen für Kabelmontage (persp. Schema);
2: Steckverbinder gemäß 1 (Frontansicht);
3: Steckverbinder für Signal- und Powerleitungen für Leiterplattenmontage (Ansicht Frontseite oben, Rückseite unten – persp. Schema);
4: Steckverbinder gemäß 3 (Frontansicht);
5: Kontakteinsatz mit eingesetztem Signaleinsatz für Steckverbinder für Kabelmontage (persp. Schema);
6: Kontakteinsatz gemäß 5 ohne eingesetzten Signaleinsatz (persp. Schema);
7: Signaleinsatz für Kontakteinsatz gemäß 5 (persp. Schema);
8: Kontakteinsatz mit eingesetztem Signaleinsatz für Leiterplattenmontage (Ansicht Frontseite oben, Rückseite unten – persp. Schema);
9: Kontakteinsatz gemäß 8 ohne eingesetzten Signaleinsatz (Ansicht Frontseite oben, Rückseite unten – persp. Schema);
10: Signaleinsatz für Kontakteinsatz gemäß 8 mit Form- und Schirmhülse (persp. Schema);
11. Signaleinsatz gemäß 10 ohne Schirm- und Formhülse (persp. Schema).
Der in den 1 und 2 dargestellte Steckverbinder 1 weist einen angespritzten Isolierkörper 3 auf, der eine Überwurfmutter 4 und den Kontakteinsatz 10 mit Signaleinsatz 20 aufnimmt, an den das Kabel 2 angeschlossen ist. Der Signaleinsatz ist mit den hier als Steckbuchsen dargestellten Signalkontakten 25 versehen.
Die 3 und 4 zeigen den Gegensteckverbinder 1' zum Steckverbinder 1, vorgesehen zur Montage auf einer (nicht näher dargestellten) Leiterplatte. Das Gehäuse 3' dieses Steckverbinders 1' weist zur Montage auf einer Leiterplatte eine Basis 6 auf, die zum Aufsetzen auf die Leiterplatte mit einer abgeflachten Seite 7 versehen ist, wobei diese Basis 6 zur Vereinfachung der Herstellung einstückig angespritzt ist. Als Verschraubung 5, 5' ausgebildete Befestigungsmittel 8 erlauben eine Befestigung an Wänden. Bei diesem Gegensteckverbinder 1' ist die Überwurfmutter 4 durch ein Anschlussgewinde 4' ersetzt. Im Übrigen gleicht der Aufbau im Prinzip einer invertierten Form des Steckverbinders 1 nach 1, bei der die Powerkontakte als Steckbuchsen 16' und die Signalkontakte 25' hier als Steckstifte ausgebildet sind. Es versteht sich dabei von selbst, einen solchen Gegenstecker auch für Kabelanschluss auszubilden.
Die 5–7 zeigen Einzelheiten von Kontakteinsatz 10 und Signaleinsatz 20 für Steckverbinder. Der Kontakteinsatz 10 umfasst einen zylindrischen Kontaktträger 11 mit einer im Wesentlichen zylindrischen, exzentrisch zum Kontaktträger 11 angeordneten Aufnahme 13 für den Signaleinsatz 20. Die Powerkontakte 16 – hier als Steckstifte dargestellt – sind auf einem Kreissektor von etwa 180° angeordnet und umgeben so die Aufnahme 13 für den Signaleinsatz 20 teilweise. Dieser ist mit einer Nut 14 versehen, um den Signaleinsatz 20 verdrehungsgesichert in die Aufnahme 13 einsetzen zu können. Ausnehmungen 15 dienen dabei der Lagesicherung. Dabei bildet die im Schlitz 27 liegenden Nase 26 eine Verdrehungssicherung von Kontaktträger 21 gegenüber der Abschirmhülse 22. Vorteilhaft ist es auch, zwei oder drei solcher Verdrehungssicherungen vorzusehen. Diese werden vorteilhaft so über den Umfang verteilt, dass der Signaleinsatz 20 in gewünschter Weise im Kontakteinsatz 10 liegt. Weiter greift die aus dem Schlitz 27 herausragende Nase 26 zur axialen Lagesicherung in das Lagesicherungsloch 12 des Kontakteinsatzes 10 ein.
Der Signaleinsatz 20 umfasst einen von einer Abschirmhülse 22 umgebenen, zylindrischen Kontaktträger 21, dessen Durchmesser im Wesentlichen der im Grundkörper 11 angeordneten zylindrischen Aufnahme 13 entspricht. Dieser Kontaktträger 21 nimmt die – als Steckbuchsen ausgebildete – Signalkontakte 20 auf. Ein leistenartiger Vorsprung 24.1 an der Abschirmhülse 22 oder einer diese umgebenden Außenhülle 24, der mit Formschluss in die Ausnehmung 13 des Kontakteinsatzes 10 eingesetzt ist, sichert den der Konfiguration entsprechend verdrehungsgesicherten Einsatz. Die Abschirmhülse 22 ist an ihrem freien (steckseitigen) Ende zur Bildung von federnden Kontaktfahnen 23 mit Schlitzen 23.1 versehen. Die am Signaleinsatz 20 vorgesehene Nase 26 greift in das Lagesicherungsloch 12 ein und fixiert so den eingesetzten Signaleinsatz 20. Somit ist die Lage sowohl der Signalkontakte 25 und der Powerkontakte 11 eindeutig festgelegt.
In den 8–11 sind Kontakteinsatz 10' und Signaleinsatz 20' für einen Gegensteckverbinder 1' für Leiterplattenmontage dargestellt. Die Ausbildung dieser beiden, insbesondere deren Basen 6 entspricht denen, die im Zusammenhang mit den Einsätzen des Steckverbinders 1 vorstehend beschrieben sind. Bei dem für Leiterplattenmontage vorgesehenen Gegensteckverbinder 1' ist das an die Basis 6 direkt angespritzte oder angesetzte Gehäuse als Kontaktträger 11' ausgebildet und mit einem mit der Überwurfmutter 4 zusammenwirkenden Außengewinde 4' (nicht näher dargestellt) versehen. Weiter weist der Kontaktträger 11' eine zylindrische Aufnahme 13' auf, in die der Signaleinsatz 20' mit Formschluss eingesetzt ist. Zum formschlüssigen Anpassen an die Aufnahme kann eine den Kontaktträger 21' mit Abschirmhülle 22' umgebende Außenhülle 24 vorgesehen sein. Die Aufnahme 13' ist mit einer ersten Nut 14' versehen. Um den Signaleinsatz 20' verdrehungsgesichert in die Aufnahme 13' einsetzen zu können weist diese einen (hier an der Außenhülle 24' dargestellten) Vorsprung 24.1' auf, der mit der ersten Nut 14' zusammenwirkt. Sie ist weiter mit einer Nut 17 versehen, durch die die Nase 26' des Signaleinsatzes 20' bis zu einem die Tiefe begrenzenden Anschlag einführbar ist. Die hier als Steckbuchsen ausgebildeten Powerkontakte 16' umgeben die exzentrisch angeordnete Aufnahme für den Signaleinsatz 20' analog zur Anordnung der Powerkontakte 16 des Steckverbinders 1 kreissektorförmig.
Der Signaleinsatz 20' ist – analog zum Signaleinsatz 20 für den Steckverbinder 1 – mit der Abschirmhülse 22' versehen, deren freies (anschlussseitige) Ende als Kontakthülse 23' rohrförmig ausgebildet und zum Herstellen einer sicheren Verbindung mit der Abschirmhülse 22 des Signaleinsatzes 20 geringfügig aufgeweitet ist. Beim Zusammenfügen von Gegensteckverbinder 1' und Steckverbinder 1 wirken die beiden freien Enden der beider Abschirmhülsen 22 und 22' einander übergreifend zusammen und die als federnde Zungen 23 ausgebildeten Kontaktfahnen der Abschirmhülse 22 des Steckverbinders 1 legen sich an die Innenseite der Kontakthülse 23' an. Somit ist eine durchgehende Abschirmung sichergestellt, wobei die federnden Zungen 23 damit eine sichere Kontaktgabe gewährleisten.

1: Steckverbinder (Kabelmontage)
1': Gegensteckverbinder (Leiterplattenmontage)
2: Kabel,
3: im Wesentlichen zylindrisches Rundgehäuse
4: Überwurfmutter
4': Anschlussgewinde
5: Verschraubung am Gegensteckverbinder
5': Verschraubung am Gegensteckverbinder
6: Basis
7: abgeflachten Seite
10: Kontakteinsatz für Steckverbinder
10': Kontakteinsatz für Gegensteckverbinder
11: Kontaktträger
11': Kontaktträger
12: Lagesicherungsloch
13: Aufnahme
14: Nut
15: Ausnehmung
16: Als Steckstifte ausgebildete Powerkontakte
16': Als Steckbuchsen ausgebildete Powerkontakte
17: Nut (zum Einführen der Nase von 26 bis Anschlag)
20: Signaleinsatz für Steckverbinder
20': Signaleinsatz für Gegensteckverbinder
21: Kontaktträger
22: Abschirmhülse für Steckverbinder
22': Abschirmhülse für Gegensteckverbinder
23: Kontaktfahnen
23': Kontakthülse
23.1: Federschlitz
24: Außenhülle für Steckverbinder
24': Außenhülle für Gegensteckverbinder
24.1: Vorsprung
25: Signalkontakt als Steckbuchse für Steckverbinder
25': Signalkontakt als Steckstift für Gegensteckverbinder
26: Nase
27': Schlitz (in Außenhülle 24')

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 9297867 [0002]
- EP 0256892 [0002]

Claims

Steckverbinder für Daten- und Powerleitung mit einem metallischen Steckergehäuse, in dem die zu verbindenden, als Steckbuchsen oder Steckstifte ausgebildeten Kontakte von Daten- und Powerleitungen angeordnet sind, wobei als Datenleitung ein geschirmter Industriebus (ISA, Ethernet, oder dgl.) und als Powerleitung mindestens eine zwei-polige, vorteilhaft drei- oder vier-polige Leitung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die als Steckbuchse oder Steckstift ausgebildeten Signalkontakte (25; 25') für die Datenleitungen exzentrisch im Steckergehäuse (5; 5') angeordnet und von mindestens zwei, auf einem zum Steckergehäuse (5; 5') konzentrischen und den Signaleinsatz (20; 20') teilweise umfassenden Kreisbogen angeordnet als Steckbuchse oder Steckstift ausgebildeten Powerkontakten (16; 16') umgeben sind.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) für den Anschluss an ein Kabel (2) eingerichtet ist.
Steckverbinder nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1') für die Montage auf einer Leiterplatte eingerichtet ist.
Steckverbinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Signaleinsatz (20; 20') in einen die Powerkontakte (16; 16') umfassenden Powereinsatz (10; 10') eingesetzt ist, der eine exzentrisch angeordnete Aufnahme (13) für den Dateneinsatz (20; 20') aufweist.
Steckverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Signaleinsatz (20; 20') und Powereinsatz (10; 10') verdrehungsgesichert miteinander verbunden sind, wozu die Aufnahme (13) zumindest eine achsparallel verlaufende Nut (14) und der Signaleinsatz (20; 20') zumindest einen entsprechend angeordneten Vorsprung (24.1) aufweist, der in die Nut (14) eingreift.
Steckverbinder nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Signaleinsatz (20: 20') von einer die Signalkontakte (25; 25') überragenden Abschirmhülse (22; 22') umgeben ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Signaleinsatz (20; 20') eine Nase (26) aufweist, die in bei in das Gehäuse (5; 5') des Steckverbinders (1; 1') eingeführtem Signaleinsatz (20; 20') in ein im Gehäuse (5; 5') des Steckverbinders (1; 1') vorgesehenes Lagesicherungsloch (12) eingreift zur Lagesicherung der Einsätze.
Steckverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nase (26) am Signaleinsatz (20; 20') elastisch eindrückbar ausgebildet ist.