EP2541695B1 - Frontstecker und Ein-/Ausgabebaugruppe - Google Patents

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EP2541695B1
EP2541695B1 EP11172160.1A EP11172160A EP2541695B1 EP 2541695 B1 EP2541695 B1 EP 2541695B1 EP 11172160 A EP11172160 A EP 11172160A EP 2541695 B1 EP2541695 B1 EP 2541695B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
shield
input
leg
contact
output assembly
Prior art date
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Active
Application number
EP11172160.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2541695A1 (de
Inventor
Peter Donhauser
Ulrich Ringer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP11172160.1A priority Critical patent/EP2541695B1/de
Publication of EP2541695A1 publication Critical patent/EP2541695A1/de
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Publication of EP2541695B1 publication Critical patent/EP2541695B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6581—Shield structure

Definitions

  • the invention relates to a front connector for connecting signal lines to an input / output assembly of the control technology, with a plurality of arranged on a front terminal elements for the signal lines and disposed on a back contact means for contacting with the input / output assembly, wherein the connection elements and the contact means are covered by a cuboid holding body.
  • the invention relates to an appropriate for the front connector input / output module of the control technology configured with a connector receptacle for receiving the front connector.
  • the aforementioned front connector and the aforementioned input / output module are, for example, from the European publication EP 0 592 712 A1 known.
  • a plug-in connection system for an electronic module is disclosed here, the main focus of the disclosure being to provide a plug-in connection system which allows a space-saving arrangement of contact blades and thus a compact plug.
  • a similar to the present invention configured assembly with a process plug is in the DE 195 14 842 B4 disclosed.
  • it is essential to arrange a coding element between the assembly and the process plug, which cooperates with a Gegencodierelement, so that plug for input / output assemblies can not be reversed.
  • a plug according to the preamble of claim 1 is known.
  • Some assemblies of automation systems are also designed with shielding measures. Screen measure in the sense of the invention means that possible interference couplings or Noise emissions of the module or signal lines should be suppressed. For this reason, these screen measures serve on the one hand to reduce the susceptibility of the module to influences from a process field and, on the other hand, to avoid an interference emission of the module.
  • the patent DE 10 2004 046 259 B3 discloses a latch for a connector, wherein a metal housing surrounds a circuit board connector.
  • a front connector for connecting signal lines with an input / output assembly of the control technology, with a plurality of arranged on a front side connection elements for the signal lines and arranged on a back contact means for contacting with the input / output assembly, wherein the connection elements and the contact means of a a cuboid holding body is included, wherein a U-shaped Schirmdügel comprising a first leg, a second leg and a central part, is arranged around the holding body, that the first leg laterally to a first longitudinal side and the second leg laterally to a second Longitudinal side of the holding body extends, wherein the middle part is arranged upstream of a lower end face of the holding body, the object is achieved by the feature combination of claim 1.
  • Such a configured Schirmbügel shields the holding body with its connecting elements, in which the signal lines are guided, from both sides against interference.
  • a central part of the U-shaped shielding bracket is arranged upstream of the holding body in such a way that it can be connected to a shielding braid in a later-indicated further embodiment with a supplied cable.
  • the holding body on the first longitudinal side, a first guide means, in which the first leg is inserted and on the second longitudinal side, a second guide means, in which the second leg is inserted on.
  • the U-shaped shielding bracket can be pushed onto the retaining bracket, which simplifies mounting of the retaining body with shielding bracket.
  • a feed block structurally separate from the holding body is arranged to the lower end face of the holding body.
  • a supply voltage such as e.g. 24 V
  • the assembly supplied without the supply voltage lines are performed with in the connection elements of the holding body, while at least partially disposed around the feed block a shield cap.
  • the shield cap is arranged such that, for example, a shield plate between the feed block and the holding body is arranged on the end face of the holding body, wherein the upstream central part at least partially comprises the feed block and is arranged such that the shield hood with the central part in an electrical contact stands.
  • the guide means on Verrastnasen which engage in the legs arranged recesses.
  • a cable screen clamping element is arranged on the central part, which is in electrical contact with the central part.
  • Cables can be clamped with a shield braid and so the contact to the shielding braid and the shield bracket are made.
  • the shield bracket is arranged with its first leg and second leg on the longitudinal sides of the holding body such that at least partial areas of the legs are exposed for electrical contact with shield elements of the holder. / Output module to reach in the inserted state of the front connector.
  • an input / output module of the control technology with a connector receptacle for receiving the front connector solved in that along the connector receptacle, a shield member is arranged such that it is connected to the first leg of the U- shaped shielding tab is in electrical contact.
  • a shield member is arranged such that it is connected to the first leg of the U- shaped shielding tab is in electrical contact.
  • Such shield plates or so-called inserted shield contact elements make in the input / output assembly a conductive connection between the shield bracket and the printed circuit boards contained in the assembly.
  • the shield element which is designed as a shield plate, parallel to a plug-in direction of the front connector spring elements for contacting with the first leg, wherein the spring elements protrude as embossing part of the shield plate.
  • the shield element has a contact spring, which is arranged such that the contact spring is in electrical contact with a shield band, wherein the shield band is arranged on a circuit board of the assembly.
  • the screen band is arranged quadratfömig on the circuit board in an edge region of the circuit board or surrounds them.
  • the input / output assembly is configured for rear mounting on a carrier profile, wherein a backplane is present, which carries the circuit board and has backplane contact springs to contact in the attached state with the carrier profile.
  • a first shielding ring is formed with the shielding element via the contact springs with the shielding strip and the shielding strip with the backplane contact springs, and a second shielding ring is formed over the shielding clip and the carrier profile when the assembly is fastened and the front connector is inserted.
  • a further preferred embodiment of the input / output module provides that a first screen element on the left side and a second screen element on the right side of the connector receptacle are arranged in a front hood and thereby a cable storage space is shielded.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a front connector 1 and an input / output assembly 100 for an EMC concept (electromagnetic compatibility) shown.
  • the points marked with a large X each represent a contact point.
  • the cable 80 has signal lines 2, which are guided for contacting with the input / output module 100 in the front connector 1.
  • the assembly 100 further includes a circuit board 111 which is secured to a backplane 131.
  • the backplane 131 is in turn attached to a carrier profile 130.
  • the carrier profile 130 is connected via a first rear wall contact spring 131a and a second rear wall contact spring 131b with a third contact spring 101e and with a fourth contact spring 101f of the backplane 131 in a ground connection.
  • the braided shield 81 receives an electrically conductive contact with the carrier profile 130 via the shield bracket 6, via a first contact spring 101c, via a shielding band 110, the third contact spring 101e and the rear wall contact spring 131a.
  • the shielding strip 110 surrounds the printed circuit board 111 in a rectangular manner in an edge region of the printed circuit board 111.
  • the shielding strip 110 can be embodied, for example, as a layer of a multilayer of the printed circuit board 111.
  • the shield band 110 having the first contact spring 101c, the third contact spring 101e, the fourth contact spring 101f, and the second contact spring 101d constitutes a first shielding ring 141, the first shielding ring 141 being an open shielding ring without viewing the carrier profile 130.
  • the carrier profile 130 which is usually also made of a conductive material, closes via the first rear wall contact spring 131a and the second rear wall contact spring 131b, the aforementioned first shielding ring 141 to a closed second shielding ring 142nd
  • the shielding bracket 6 is a shielding bracket 6 which is configured in a U-shaped manner from a metallically conductive material and comprises a first leg 61, a second leg 62 and a middle part 63.
  • the shielding bracket 6 can be regarded as an angled metallic embossing part.
  • the U-shaped configuration of the Schirmbügels is used in particular to be on the long sides of a holding body 5 (see FIG. 3 ).
  • the middle part 63 is configured with respect to the first leg 61 and the second leg 62 as a box-like, reinforced angle sheet. This embodiment allows a later recording of a cable screen clamping element 8 and a feed block 7 (see FIG. 9 ).
  • FIG. 3 is the off FIG. 2 known Schirmbügel 6 shown with a holding body 5, wherein the holding body connection elements 3 and contact means 4 (see FIG. 8 ).
  • the shield bracket 6 is arranged around the holding body 5 such that the first leg 61 extends laterally to a first longitudinal side 51 and the second leg 62 extends laterally to a second longitudinal side 52 of the holding body 5, wherein the middle portion 63 upstream of an end face 53 of Holding body 5 is arranged.
  • the longitudinal sides 51 and 52 each have a first guide means 51a and a second guide means 52a, in which the first leg 61 and the second leg 62 can be inserted.
  • At the lower end face 53 opposite end of the holding body 5 are in the guide means 51a, 52a corresponding Verrastnasen, namely a first Verrastnase 51b and a second Verrastnase 52b for receiving a first recess 61a in the first leg 61 and for receiving a second recess 62a in the second Leg 62 arranged.
  • the shielding bracket 6 with a first leg 61 and second leg 62 is arranged on the longitudinal sides 51,52 of the holding body such that at least partial areas of the legs 61, 62 are exposed for electrical contact with shielding elements 101, 102 of the input / output assembly 100 in the inserted state to reach.
  • FIG. 4 a single first screen element 101 is shown.
  • the FIGS. 6 and 7 show the first screen element 101 in an installed state in the input / output module 100, respectively.
  • the first shielding element 101 is designed as a shielding plate and can also be produced as a stamping part, a first spring element 101a and a second spring element 101b projecting out of the shield plate parallel to a plug-in direction of the front plug 1 as a result of the stamping. Furthermore, the shield plate has a first Contact spring 101c and a second contact spring 101d. The first contact spring 101c and the second contact spring 101d are used for contacting the shield plate with corresponding metallic counter zones on a printed circuit board in the installed state.
  • the shield plate is preferably in a front hood 104 (see FIG. 5 ) integrated.
  • This integration can take place optionally, which offers the advantage that these shielding plates can be omitted in the case of production of assemblies which do not have to fulfill special EMC regulations. On the other hand, they can also be retrofitted to the EMC hood in the bonnet 104.
  • the input / output assembly 100 is shown in a perspective, three-dimensional design view. Under a hinged front flap can in a plug-in direction 120, the holding body 5, which is part of the front connector plugged into a connector receptacle 103 of the input / output module 100.
  • the aforementioned individual components and a first shield plate 101 made FIG. 4 are now invisibly installed in the bonnet 104.
  • the shield bracket according to FIG. 2 now includes the holding body 5 according to FIG. 3 and is in FIG. 5 only to be recognized proportionally.
  • the front connector 1 has been added as additional parts, a feed block 7 and a cable shield clamping element 8.
  • a detailed view of the feed block 7 and the cable shield clamping element 8 are the FIG. 9 again.
  • the central part 63 of the Schirmbügels 6 is arranged upstream of the lower end face 53 of the holding body 5, the central part 63 may additionally comprise the cable shield clamping element 8 and the feed block 7 and thus give mechanical support.
  • FIG. 6 Another perspective, three-dimensional view of the input / output module 100 is according to FIG FIG. 6 shown in this illustration, the front cover 104 from FIG. 5 is hidden.
  • the first shielding element 101 configured as a shielding plate is arranged in the front hood 104.
  • the first screen element 101 is arranged such that it is in electrical contact with the first leg 61 of the U-shaped shielding clip 6.
  • a first contact spring 101c and a second contact spring 101d thereby provide an electrical contact to the printed circuit board 111, which can only be seen in this representation.
  • the first circuit board 111 is now recognizable.
  • the first circuit board 111 is disposed on a backplane 131, and via a third contact spring 101e and a fourth contact spring 101f, an electrical shield contact is made from the first circuit board 111 to the backplane 131.
  • a shielding strip 110 is embedded in the first printed circuit board 111, and a second shielding ring 142 for the input / output module 100 can be constructed using this shielding strip 110 and the resilient shielding plate described above taking into account a conductive carrier profile 130.
  • the feed-in block 7 is shown in a detailed representation.
  • the feed block 7 is the holding body 5 upstream and separated by an additional screen hood 71, which surrounds the feed block 7, of the holding body 5 electromagnetically. Since the feed block 7 with four terminals, for example, the supply of supply voltages for the front connector 1 or the assembly 100 is used, is with the shield cap 71 increases the EMC compatibility between the connecting elements 3 of the holding body 5 and the supply voltages, such as 24 volts, from the feed block 7. Approach can with the FIG. 8 at the edge of the first circuit board 111, the contact means 4 are detected.
  • the advantages of the middle part 63 of the shielding bracket 6 arranged upstream of the lower end face 53 of the holding body 5 are as follows FIG.
  • the holding means 8 is electrically connected to the box-shaped curved central portion 63.
  • the middle part 63 is in turn by clamping the screen hood 71 of the feed block 7 in electrical connection.
  • About the indicated spring elements of the cable screen clamping element cables can be clamped with their braid between the cable screen clamping element and the Mitteilteil 63.

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Frontstecker zum Verbinden von Signalleitungen mit einer Ein-/Ausgabebaugruppe der Steuerungstechnik, mit einer Vielzahl an einer Vorderseite angeordneten Anschlusselementen für die Signalleitungen und an einer Rückseite angeordneten Kontaktmitteln zum Kontaktieren mit der Ein-/Ausgabebaugruppe, wobei die Anschlusselemente und die Kontaktmittel von einem quaderförmigen Haltekörper umfasst sind.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung eine zu dem Frontstecker passende Ein-/Ausgabebaugruppe der Steuerungstechnik ausgestaltet mit einer Steckeraufnahme zur Aufnahme des Frontsteckers.
  • Der eingangs genannte Frontstecker und die eingangs genannte Ein-/Ausgabebaugruppe sind beispielsweise aus der europäischen Veröffentlichung EP 0 592 712 A1 bekannt. Es wird hier ein Steckanschlusssystem für eine elektronische Baugruppe offenbart, wobei das Hauptaugenmerk der Offenbarung darin liegt, ein Steckanschlusssystem zu schaffen, dass eine platzsparende Anordnung von Kontaktmessern und damit einen kompakten Stecker erlaubt.
  • Eine zu der vorliegenden Erfindung ähnlich ausgestaltete Baugruppe mit einem Prozessstecker wird in der DE 195 14 842 B4 offenbart. In dieser Offenbarung ist es wesentlich zwischen der Baugruppe und dem Prozessstecker ein Codierelement anzuordnen, welches mit einem Gegencodierelement zusammenwirkt, so dass Stecker für Ein-/Ausgabebaugruppen nicht vertauscht werden können.
    Aus der DE 10 2004 046 259 B3 ist ein Stecker entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
    Einige Baugruppen von Automatisierungssystemen werden zudem mit Schirmmaßnahmen ausgestaltet. Schirmmaßnahme im Sinne der Erfindung bedeutet, dass mögliche Störeinkopplungen bzw. Störaussendungen der Baugruppe oder der Signalleitungen unterdrückt werden sollen. Darum dienen diese Schirmmaßnahmen zum Einen eine Störempfindlichkeit der Baugruppe gegenüber Einflüssen aus einem Prozessfeld zu verringern und zum Anderen eine Störaussendung der Baugruppe zu vermeiden. Außerdem soll verhindert werden, dass über mögliche zugeführte Leitungen und Kabel Störungen in die Baugruppe geführt werden können. Zu diesem Zweck ist es bekannt bei den Baugruppen und/oder bei eingehenden Leitungen Maßnahmen zur Störabführung über Schirmgebilde umzusetzen. Insbesondere für Leitungen, die in analoge Ein-/Ausgabebaugruppen geführt werden, ist es wichtig, dass mögliche Störeinkopplungen möglichst weit unterdrückt werden um eine Veränderung der Analogwerte bzw. des Stromes oder der Spannung und damit eine Verfälschung des Prozesswertes zu vermeiden.
  • In der Schrift DE 296 05 311 U1 wird ein Vorschlag zur elektromagnetischen Abschirmung, insbesondere gegen hochfrequente Störfrequenzen offenbart. Hierzu lehrt die DE 296 05 311 U1 eine Vorrichtung zur Kontaktierung einer Kabelschirmung eines Kabels mit einem Schirmauflageblech und einer Klemmschelle derart zu verbinden, dass das Schirmauflageblech eine lappenförmige Zunge aufweist und das die Klemmschelle unter Umfassung der lappenförmigen Zunge gemeinsam mit der Kabelschirmung des Kabels verklemmbar ist.
  • Die Patentschrift DE 10 2004 046 259 B3 offenbart eine Verriegelung für eine Steckverbindung, wobei ein Metallgehäuse einen Leiterplattenstecker umgibt.
  • Auch besteht die Möglichkeit bei einer in einem Schaltschrank eingebauten Ein-/Ausgabebaugruppe die Kabelschirme von analogen Signalleitungen gleich am Eingang in den Schaltschrank abzugreifen und abzuführen. Eine weitere bekannte eingesetzte Variante ist das Abgreifen des Kabelschirmes mit Hilfe von Schirmauflagen unterhalb der Baugruppe, wobei diese Schirmauflagen wiederum mit einer metallischen Aufbauschiene des Gesamtsystems verankert werden können und dadurch Störungen abgeführt werden können.
  • Da die nach dem Stand der Technik bekannten Frontstecker und Ein-/Ausgabebaugruppen entweder gar nicht vor EMV-Störungen oder nur unzureichend geschützt sind, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Frontstecker bzw. die dazu passende Baugruppe bereitzustellen, um Schirmmaßnahmen bzw. EMV-Maßnahmen zu verbessern, so dass weniger Störungen in einen Frontstecker oder eine Ein-/Ausgabebaugruppe eingekoppelt bzw. abgestrahlt werden können.
  • Bei einem Frontstecker zum Verbinden von Signalleitungen mit einer Ein-/Ausgabebaugruppe der Steuerungstechnik, mit einer Vielzahl an einer Forderseite angeordneten Anschlusselementen für die Signalleitungen und an einer Rückseite angeordneten Kontaktmitteln zum Kontaktieren mit der Ein-/Ausgabebaugruppe, wobei die Anschlusselemente und die Kontaktmittel von einen quaderförmigen Haltekörper umfasst sind, wobei ein U-förmig ausgestalteter Schirmbügel umfassend einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel und einen Mittelteil, derart um den Haltekörper angeordnet ist, dass der erste Schenkel sich lateral zu einer ersten Längsseite und der zweite Schenkel sich lateral zu einer zweiten Längsseite des Haltekörpers erstreckt, wobei der Mittelteil vorgelagert zu einer unteren Stirnfläche des Haltekörpers angeordnet ist, wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
  • Ein derart ausgestalteter Schirmbügel schirmt den Haltekörper mit seinen Anschlusselementen, in welche die Signalleitungen geführt werden, von beiden Seiten gegen Störungen ab. Darüber hinaus ist ein Mittelteil des U-förmig ausgeschalteten Schirmbügels derart vorgelagert vor dem Haltekörper angeordnet, dass dieser in einer später aufgezeigten weiterführenden Ausgestaltung mit einem zugeführten Kabel mit einem Abschirmgeflecht verbunden werden kann. Dies bietet den Vorteil, wie später aufgezeigt, dass ein Abschirmgeflecht des Kabels direkt mit dem Frontstecker verbunden werden kann, welches wiederum den Vorteil hat, dass beim Ausstecken des Steckers aus der Ein-/Ausgabebaugruppe das Kabel mit seinem Schirmgeflecht bereits am Stecker montiert ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung weist der Haltekörper an der ersten Längsseite ein erstes Führungsmittel, in das der erste Schenkel einschiebbar ist und an der zweiten Längsseite ein zweites Führungsmittel, in das der zweite Schenkel einschiebbar ist, auf. Durch die Führungsmittel lässt sich der U-förmig ausgestaltete Schirmbügel auf den Haltebügel aufschieben, welches eine Montage von Haltekörper mit Schirmbügel vereinfacht.
  • Um die EMV-Eigenschaften des Frontsteckers zu verbessern, ist zur unteren Stirnfläche des Haltekörpers ein vom Haltekörper baulich getrennter Einspeiseblock angeordnet. Über einen derartigen Einspeiseblock werden vorzugsweise eine Versorgungsspannung, wie z.B. 24 V, der Baugruppe zugeführt ohne dass die Versorgungsspannungsleitungen mit in den Anschlusselementen des Haltekörpers geführt werden, dabei ist zumindest teilweise um den Einspeiseblock eine Schirmhaube angeordnet. Insbesondere ist die Schirmhaube dabei derart angeordnet, dass beispielsweise ein Schirmblech zwischen dem Einspeiseblock und dem Haltekörper an der Stirnseite des Haltekörpers angeordnet ist, wobei der vorgelagerte Mittelteil zumindest teilweise den Einspeiseblock umfasst und derart angeordnet ist, dass die Schirmhaube mit dem Mittelteil in einem elektrischen Kontakt steht.
  • Zur weiteren Verbesserung einer Festigkeit zwischen dem Haltekörper und dem Schirmbügel weisen die Führungsmittel Verrastnasen auf, welche in den Schenkeln angeordnete Ausnehmungen einrasten.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist am Mittelteil ein Kabelschirmklemmelement angeordnet, welches in einem elektrischen Kontakt mit dem Mittelteil steht. In dieses Kabelschirmklemmelement können Kabel mit einem Abschirmgeflecht eingeklemmt werden und so der Kontakt zu dem Abschirmgeflecht und dem Schirmbügel hergestellt werden.
  • Um das Zusammenwirken des derartig abgeschirmten Frontsteckers mit einer Ein-/Ausgabebaugruppe weiterhin zu optimieren, ist der Schirmbügel mit seinem ersten Schenkel und zweiten Schenkel derart an den Längsseiten des Haltekörpers angeordnet, dass zumindest Teilbereiche der Schenkel freiliegen um einen elektrischen Kontakt mit Schirmelementen der Ein-/Ausgabebaugruppe im eingesteckten Zustand des Frontsteckers zu erreichen.
  • In Verbindung mit dem zuvor beschriebenen Frontstecker wird die eingangs genannte Aufgabe durch eine Ein-/Ausgabebaugruppe der Steuerungstechnik ausgestaltet mit einer Steckeraufnahme zur Aufnahme des Frontsteckers dadurch gelöst, dass längs der Steckeraufnahme ein Schirmelement derart angeordnet ist, dass es mit dem ersten Schenkel des U-förmig ausgestalteten Schirmbügels in einem elektrischen Kontakt steht. Derartige Schirmbleche oder auch sogenannte eingesteckte Schirmkontaktelemente stellen in der Ein-/Ausgabebaugruppe eine leitende Verbindung zwischen dem Schirmbügel und den in der Baugruppe enthaltenen Leiterplatten her.
  • Um diese leitende Verbindung möglichst niederimpedant auszuführen, weist das Schirmelement, welches als ein Schirmblech ausgestaltet ist, parallel zu einer Einsteckrichtung des Frontsteckers Federelemente zur Kontaktierung mit dem ersten Schenkel auf, wobei die Federelemente als Prägeteil aus dem Schirmblech herausragen.
  • Vorzugsweise weist das Schirmelement eine Kontaktfeder auf, welche derart angeordnet ist, dass die Kontaktfeder in einem elektrischen Kontakt zu einem Schirmband steht, wobei das Schirmband auf einer Leiterplatte der Baugruppe angeordnet ist.
  • Insbesondere ist das Schirmband auf der Leiterplatte rechteckfömig in einen Randbereich der Leiterplatte angeordnet oder umgibt diese.
  • Weiterhin ist die Ein-/Ausgabebaugruppe ausgestaltet zum rückwärtigen Befestigen auf einen Trägerprofil, wobei eine Rückwandplatine vorhanden ist, welche die Leiterplatte trägt und Rückwandkontaktfedern aufweist um im befestigten Zustand mit dem Trägerprofil zu kontaktieren.
  • Mit dieser Art der Ausgestaltung ergibt sich folgendes EMV-Konzept bzw. Abschirmkonzept. In der Ein-/Ausgabebaugruppe wird mit dem Schirmelement über die Kontaktfedern mit dem Schirmband und über das Schirmband mit den Rückwandkontaktfedern ein erster Abschirmring gebildet, und bei befestigter Baugruppe und eingestecktem Frontstecker wird über den Schirmbügel und das Trägerprofil ein zweiter Abschirmring gebildet.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Ein-/Ausgabebaugruppe sieht vor, dass ein erstes Schirmelement linksseitig und ein zweites Schirmelement rechtsseitig der Steckeraufnahme in einer Fronthaube angeordnet sind und dadurch ein Kabelstauraum abgeschirmt wird.
  • Ein mögliches Ausgestaltungsbeispiel und die dazu notwendigen Einzelteile für das zuvor beschriebene EMV-Konzept bzw. für die Abschirmmaßnahmen sind in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • FIG 1
    eine Prinzipskizze für ein EMV-Konzept für Frontstecker und Ein-/Ausgabebaugruppe,
    FIG 2
    einen Schirmbügel,
    FIG 3
    den Schirmbügel mit einem Haltekörper,
    FIG 4
    ein Schirmelement,
    FIG 5
    eine Ein-/Ausgabebaugruppe in perspektivischer dreidimensionaler Ansicht,
    FIG 6
    die Ein-/Ausgabebaugruppe mit abgenommener Fronthaube,
    FIG 7
    die Ein-/Ausgabebaugruppe mit weiteren fehlenden Gehäuseteilen zum Aufzeigen eines zweites Abschirmringes,
    FIG 8
    eine Detaildarstellung des Haltekörpers mit vorgelagertem Einspeiseblock und
    FIG 9
    eine weitere Detaildarstellung von Haltekörper, Schirmbügel, Einspeiseblock und zugeordneter Schirmhaube des Einspeiseblocks.
  • Gemäß FIG 1 ist eine Prinzipskizze von einem Frontstecker 1 und einer Ein-/Ausgabebaugruppe 100 für ein EMV-Konzept (elektromagnetische Verträglichkeit) dargestellt. Die mit einem großen X gekennzeichneten Stellen stellen jeweils eine Kontaktierungsstelle dar.
  • Ein Kabel 80 mit einem Schirmgeflecht 81 kontaktiert mit einem Schirmbügel 6, wobei der Schirmbügel 6 aus einem metallisch leitenden Material U-förmig ausgestaltet ist und den Frontstecker 1 beidseititg umfasst. Das Kabel 80 weist Signalleitungen 2 auf, welche zur Kontaktierung mit der Ein-/Ausgabebaugruppe 100 in den Frontstecker 1 geführt sind.
  • Die Baugruppe 100 weist weiterhin eine Leiterplatte 111 auf, welche an einer Rückwandplatine 131 befestigt ist. Die Rückwandplatine 131 ist wiederum an einen Trägerprofil 130 befestigt. Das Trägerprofil 130 steht über eine erste Rückwandkontaktfeder 131a und eine zweite Rückwandkontaktfeder 131b mit einer dritten Kontaktfeder 101e bzw. mit einer vierten Kontaktfeder 101f der Rückwandplatine 131 in einer Masseverbindung.
  • Ausgehend von der Kontaktierungsstelle X des Schirmgeflechtes 81 erhält das Schirmgeflecht 81 über den Schirmbügel 6, über eine erste Kontaktfeder 101c, über ein Schirmband 110, der dritten Kontaktfeder 101e und der Rückwandkontaktfeder 131a einen elektrisch leitenden Kontakt zu dem Trägerprofil 130.
  • Das Schirmband 110 umgibt die Leiterplatte 111 rechteckförmig in einem Randbereich der Leiterplatte 111. Das Schirmband 110 kann dabei beispielsweise als eine Schicht eines Multilayers der Leiterplatte 111 ausgeführt sein. Das Schirmband 110 mit der ersten Kontaktfeder 101c, der dritten Kontaktfeder 101e, der vierten Kontaktfeder 101f und der zweiten Kontaktfeder 101d stellt einen ersten Abschirmring 141 dar, wobei der erste Abschirmring 141 ohne Betrachtung des Trägerprofils 130 einen offenen Abschirmring darstellt.
  • Das Trägerprofil 130, welches in der Regel auch aus einem leitendem Material hergestellt ist, schließt über die erste Rückwandkontaktfeder 131a und die zweite Rückwandkontaktfeder 131b den zuvor genannten ersten Abschirmring 141 zu einem geschlossenen zweiten Abschirmring 142.
  • Mit der FIG 2 wird der in FIG 1 nur schematisch dargestellte Schirmbügel 6 näher beschrieben. Der Schirmbügel 6 ist ein aus einem metallisch leitenden Material U-förmig ausgestalteter Schirmbügel 6 umfassend einen ersten Schenkel 61, einen zweiten Schenkel 62 und einen Mittelteil 63. Der Schirmbügel 6 kann als ein abgewinkeltes metallisches Prägeteil betrachtet werden.
  • Die U-förmige Ausgestaltung des Schirmbügels wird insbesondere dazu verwendet um sich an den Längsseiten eines Haltekörpers 5 (siehe FIG 3) anzuschmiegen. Der Mittelteil 63 ist gegenüber dem ersten Schenkel 61 und dem zweiten Schenkel 62 als ein kastenähnliches, verstärktes Winkelblech ausgestaltet. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine spätere Aufnahme eines Kabelschirmklemmelementes 8 und eines Einspeiseblocks 7 (siehe FIG 9).
  • Gemäß FIG 3 ist der aus FIG 2 bekannte Schirmbügel 6 mit einem Haltekörper 5 dargestellt, wobei der Haltekörper Anschlusselemente 3 und Kontaktmittel 4 (siehe FIG 8) aufnimmt. Der Schirmbügel 6 ist derart um den Haltekörper 5 angeordnet, dass der erste Schenkel 61 sich lateral zu einer ersten Längsseite 51 und der zweite Schenkel 62 sich lateral zu einer zweiten Längsseite 52 des Haltekörpers 5 erstreckt, wobei der Mittelteil 63 vorgelagert zu einer Stirnfläche 53 des Haltekörpers 5 angeordnet ist.
  • Die Längsseiten 51 und 52 weisen jeweils ein erstes Führungsmittel 51a und ein zweites Führungsmittel 52a auf, in die der erste Schenkel 61 und der zweite Schenkel 62 einschiebbar ist. An dem der unteren Stirnfläche 53 gegenüberliegendem Ende des Haltekörpers 5 sind in den Führungsmitteln 51a,52a entsprechende Verrastnasen, nämlich eine erste Verrastnase 51b und eine zweite Verrastnase 52b zur Aufnahme einer ersten Ausnehmung 61a im ersten Schenkel 61 und zur Aufnahme einer zweiten Ausnehmung 62a im zweiten Schenkel 62 angeordnet.
  • Der Schirmbügel 6 mit einem ersten Schenkel 61 und zweiten Schenkel 62 ist derart an den Längsseiten 51,52 des Haltekörpers angeordnet, dass zumindest Teilbereiche der Schenkel 61,62 frei liegen um einen elektrischen Kontakt mit Schirmelementen 101,102 der Ein-/Ausgabebaugruppe 100 im eingesteckten Zustand zu erreichen.
  • Gemäß FIG 4 ist ein einzelnes erstes Schirmelement 101 dargestellt. Die Figuren 6 und 7 zeigen das erste Schirmelement 101 jeweils in einem eingebauten Zustand in die Ein-/Ausgabebaugruppe 100.
  • Das erste Schirmelement 101 ist als ein Schirmblech ausgestaltet und kann auch als ein Prägeteil gefertigt werden, dabei ragen ein erstes Federelement 101a und ein zweites Federelement 101b infolge der Prägung als Prägeteil aus dem Schirmblech parallel zu einer Einsteckrichtung des Frontsteckers 1 heraus. Weiterhin weist das Schirmblech eine erste Kontaktfeder 101c und eine zweite Kontaktfeder 101d auf. Die erste Kontaktfeder 101c und die zweite Kontaktfeder 101d dienen der Kontaktierung des Schirmbleches mit entsprechenden metallischen Gegenzonen auf einer Leiterplatte im eingebauten Zustand. Das Schirmblech wird dabei vorzugsweise in eine Fronthaube 104 (siehe FIG 5) integriert. Diese Integration kann wahlweise erfolgen, dass bietet den Vorteil, dass bei einer Fertigung von Baugruppen, welche nicht besondere EMV-Vorschriften erfüllen müssen, diese Schirmbleche wegfallen können. Andererseits können sie auch nachträglich zur EMV-Ertüchtigung in die Fronthaube 104 verbaut werden.
  • Gemäß FIG 5 ist die Ein-/Ausgabebaugruppe 100 in einer perspektivischen, dreidimensionalen Konstruktionsansicht dargestellt. Unter einer aufklappbaren Frontklappe können in einer Einsteckrichtung 120, der Haltekörper 5, welcher Bestandteil des Frontsteckers ist, in eine Steckeraufnahme 103 der Ein-/Ausgabebaugruppe 100 eingesteckt werden. Die zuvor erwähnten Einzelkomponenten und ein erstes Schirmblech 101 aus FIG 4 sind nun unsichtbar in der Fronthaube 104 verbaut.
  • Der Schirmbügel gemäß FIG 2 umfasst nun den Haltekörper 5 gemäß FIG 3 und ist in FIG 5 nur noch anteilmäßig zu erkennen. Mit der Konstruktionsskizze nach FIG 5 sind dem Frontstecker 1 als weitere Teile ein Einspeiseblock 7 und ein Kabelschirmklemmelement 8 hinzugefügt worden. Eine Detaildarstellung des Einspeiseblocks 7 und des Kabelschirmklemmelementes 8 gibt die FIG 9 wieder.
  • Als zusätzliche EMV-Maßnahme hat sich eine Schirmhaube 71, welche über den Einspeiseblock 7 angeordnet ist, bewährt. Da der Mittelteil 63 des Schirmbügels 6 vorgelagert zu der unteren Stirnfläche 53 des Haltekörpers 5 angeordnet ist, kann der Mittelteil 63 zusätzlich das Kabelschirmklemmelement 8 und den Einspeiseblock 7 umfassen und damit mechanischen Halt geben.
  • Eine weitere perspektivische, dreidimensionale Ansicht der Ein-/Ausgabebaugruppe 100 ist gemäß FIG 6 dargestellt, wobei in dieser Darstellung die Fronthaube 104 aus FIG 5 ausgeblendet ist.
  • Mit FIG 6 ist nun erkennbar, wie das erste Schirmelement 101 ausgestaltet als ein Schirmblech in der Fronthaube 104 angeordnet ist. Längs der Steckeraufnahme 103 ist das erste Schirmelement 101 derart angeordnet, dass es mit dem ersten Schenkel 61 des U-förmig ausgestalteten Schirmbügels 6 in einem elektrischen Kontakt steht. Für einen elektrischen Kontakt mit einer niedrigen Impedanz sorgen dazu das erste Federelement 101a und das zweite Federelement 101b, welche in das Schirmblech eingeprägt sind und somit federnd herausragen und bei einer Steckverbindung des Frontsteckers einen impedanzarmen Kontakt bewerkstelligen. Eine erste Kontaktfeder 101c und eine zweite Kontaktfeder 101d sorgen dabei für einen elektrischen Kontakt zu der Leiterplatte 111, welche in dieser Darstellung nur ansatzweise zu sehen ist.
  • Gemäß FIG 7 ist die erste Leiterplatte 111 nun erkennbar. Die erste Leiterplatte 111 ist auf einer Rückwandplatine 131 angeordnet, wobei über eine dritte Kontaktfeder 101e und eine vierte Kontaktfeder 101f ein elektrischer Schirmkontakt von der ersten Leiterplatte 111 zur Rückwandplatine 131 hergestellt ist. In die erste Leiterplatte 111 ist ein Schirmband 110 eingelassen, über dieses Schirmband 110 und den zuvor beschriebenen federnden Schirmblech kann ein zweiter Abschirmring 142 für die Ein-/Ausgabebaugruppe 100 unter Berücksichtung eines leitenden Trägerprofils 130 aufgebaut werden.
  • Mit der FIG 8 ist der Einspeiseblock 7 in einer Detaildarstellung abgebildet. Der Einspeiseblock 7 ist dem Haltekörper 5 vorgelagert und durch eine zusätzliche Schirmhaube 71, welche den Einspeiseblock 7 umgibt, von dem Haltekörper 5 elektromagnetisch getrennt. Da der Einspeiseblock 7 mit beispielsweise vier Klemmen der Einspeisung von Versorgungsspannungen für den Frontstecker 1 oder die Baugruppe 100 dient, wird mit der Schirmhaube 71 die EMV-Verträglichkeit zwischen den Anschlusselementen 3 des Haltekörpers 5 und den Einspeisespannungen, wie beispielsweise 24 Volt, von dem Einspeiseblock 7 erhöht. Ansatzweise können mit der FIG 8 an der Kante der ersten Leiterplatte 111 die Kontaktmittel 4 erkannt werden. Die Vorteile des zu der unteren Stirnfläche 53 des Haltekörpers 5 vorgelagerten Mittelteils 63 des Schirmbügels 6 sind gemäß FIG 9 in einer Detaildarstellung besonders gut erkennbar. Durch die annähernd kastenförmige Ausgestaltung des vorgelagerten Mittelteils 63, welcher durch ein gebogenes gestanztes Blech mechanisch dazu ertüchtigt ist, das Kabelschirmklemmelement 8 und den Einspeiseblock 7 aufzunehmen, kann eine EMV-Abschirmung direkt am Stecker erfolgen und muss nicht an einer extra Schiene durchgeführt werden.
  • Im Hinblick auf eine zu verbessernde EMV-Störfestigkeit ist das Haltemittel 8 elektrisch leitend mit dem kastenförmig gebogenen Mittelteil 63 verbunden. Das Mittelteil 63 steht wiederum durch Einklemmen der Schirmhaube 71 des Einspeiseblocks 7 ebenfalls in elektrischer Verbindung. Über die angedeuteten Federelemente des Kabelschirmklemmelementes können Kabel mit ihrem Schirmgeflecht zwischen dem Kabelschirmklemmelement und dem Mitteilteil 63 eingespannt werden.

Claims (12)

  1. Frontstecker (1) zum Verbinden von Signalleitungen (2) mit einer Ein-/Ausgabebaugruppe (100) der Steuerungstechnik, mit einer Vielzahl an einer Vorderseite angeordneten Anschlusselementen (3) für die Signalleitungen (2) und an einer Rückseite angeordneten Kontaktmitteln (4) zum Kontaktieren mit der Ein-/Ausgabebaugruppe, wobei die Anschlusselemente (3) und die Kontaktmittel (4) von einem quaderförmigen Haltekörper (5) umfasst sind, wobei ein u-förmig ausgestalteter Schirmbügel (6) umfassend
    - einen ersten Schenkel (61),
    - einen zweiten Schenkel (62) und
    - einen Mittelteil (63),
    derart um den Haltekörper (5) angeordnet ist, dass der erste Schenkel (61) sich lateral zu einer ersten Längseite (51) und der zweite Schenkel (62) sich lateral zu einer zweiten Längsseite (52) des Haltekörpers (5) erstreckt, wobei der Mittelteil (63) vorgelagert zu einer unteren Stirnfläche (53) des Haltekörpers (5) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zur unteren Stirnfläche (53) des Haltekörpers (5) ein vom Haltekörper (5) baulich getrennter Einspeiseblock (7) angeordnet ist,
    wobei zumindest teilweise um den Einspeiseblock (7) eine Schirmhaube (71) angeordnet ist,
    wobei der vorgelagerte Mittelteil (63) zumindest teilweise den Einspeiseblock (7) umfasst und derart angeordnet ist, dass die Schirmhaube (71) mit dem Mittelteil (61) in einem elektrischen Kontakt steht.
  2. Frontstecker (1) nach Anspruch 1, wobei der Haltekörper (5) an der ersten Längsseite (51) ein erstes Führungsmittel (51a), in das der erste Schenkel (61) einschiebbar ist, und an der zweiten Längsseite (52) ein zweites Führungsmittel (52a), in das der zweite Schenkel (62) einschiebbar ist, aufweist.
  3. Frontstecker (1) nach Anspruch 2, wobei die Führungsmittel (51a,52a) Verrastnasen (51b,52b) aufweisen, in welche in den Schenkeln (61,62) angeordnete Ausnehmungen (61a,62a) einrasten.
  4. Frontstecker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei am Mittelteil (63) ein Kabelschirmklemmelement (8) angeordnet ist, welches in elektrischem Kontakt mit dem Mittelteil (63) steht.
  5. Frontstecker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schirmbügel (6) mit seinem ersten Schenkel (61) und zweiten Schenkel (62) derart an den Längseiten (51,52) des Haltekörpers (5) angeordnet ist, das zumindest Teilbereiche der Schenkel (61,62) freiliegen um einem elektrischen Kontakt mit Schirmelementen (101,102) der Ein-/Ausgabebaugruppe (100) im eingesteckten Zustand zu erreichen.
  6. Ein-/Ausgabebaugruppe (100) der Steuerungstechnik mit einer Steckeraufnahme (103) mit einem eingestecktem Frontstecker (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass längs der Steckeraufnahme (103) ein Schirmelement (101,102) derart angeordnet ist, dass es mit dem ersten Schenkel (61) des u-förmig ausgestalteten Schirmbügels (6) in einem elektrischen Kontakt steht.
  7. Ein-/Ausgabebaugruppe (100) nach Anspruch 6, wobei das Schirmelement (101,102) als ein Schirmblech ausgestaltet ist und parallel zu einer Einsteckrichtung (120) des Frontsteckers (1) Federelemente (101a,101b) zur Kontaktierung mit dem ersten Schenkel (61) als Prägeteile aus dem Schirmblech herausragt.
  8. Ein-/Ausgabebaugruppe (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Schirmelement (101,102) eine Kontaktfeder (101c,101d) aufweist, welche derart angeordnet ist, dass die Kontaktfeder in einem elektrischen Kontakt zu einem Schirmband (110) steht, wobei das Schirmband (110) auf einer Leiterplatte (111,112) der Baugruppe (100) angeordnet ist.
  9. Ein-/Ausgabebaugruppe (100) nach Anspruch 7, wobei das Schirmband (110) die Leiterplatte (111,112) rechteckförmig in einem Randbereich der Leiterplatte (111,112) umgibt.
  10. Ein-/Ausgabebaugruppe (100) nach Anspruch 8, ausgestaltet zum rückwärtigen befestigen auf einem Trägerprofil (130), wobei eine Rückwandplatine (131) vorhanden ist, welche die Leiterplatte (111,112) trägt und Rückwandkontaktfedern (131a,131b) aufweist um im befestigten Zustand mit dem Trägerprofil (130) zu kontaktieren.
  11. Ein-/Ausgabebaugruppe (100) nach Anspruch 9, wobei
    - das Schirmelement (101) über
    - die Kontaktfedern (101c,101d) mit
    - dem Schirmband (110) und das Schirmband (110) mit
    - den Rückwandkontaktfedern (121a,131b) einen ersten Abschirmring (141) bilden, und bei befestigter Baugruppe und eingestecktem Frontstecker (100) über
    - den Schirmbügel (6) und
    - das Trägerprofil (130) ein zweiter Abschirmring (142) gebildet wird.
  12. Ein-/Ausgabebaugruppe (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei ein erstes Schirmelement (101) linksseitig und ein zweites Schirmelement (102) rechtsseitig der Steckeraufnahme (103) in eine Fronthaube (104) angeordnet sind und dadurch einen Kabelstauraum (105) abschirmen.
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