EP3275053B1

EP3275053B1 - Modularer steckverbinder

Info

Publication number: EP3275053B1
Application number: EP16720332.2A
Authority: EP
Inventors: Andreas Huhmann; John Witt; Andreas Nass
Original assignee: Harting Electric GmbH and Co KG
Current assignee: Harting Electric Stiftung and Co KG
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2036-03-16
Also published as: CN107408774A; CA2972119A1; EP3275053A1; DE102015004808B3; KR101916618B1; US20180076570A1; RU2679413C1; KR20170129862A; WO2016150429A1; US10069245B2; CN107408774B

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen modularen Steckverbinder.
Modulare Steckverbinder kommen bei unterschiedlichsten technischen Anwendungen zum Einsatz. Den modularen Steckverbindern liegt das technische Prinzip zugrunde, mehrere unterschiedliche Signale bzw. Ströme umfassend elektrische Ströme und/oder Fluidströme und/oder Licht über mehrere Steckermodule und Gegensteckermodule weiterzuleiten, die im verbundenen Zustand des Steckers und des Gegensteckers des modularen Steckverbinders miteinander verbunden sind. Jeweils ein Steckermodul und ein Gegensteckermodul bilden ein Steckermodulpaar, über welches ein bestimmtes erwünschtes Signal bzw. ein erwünschter Strom oder ein erwünschter Fluidstrom oder ein erwünschtes Licht bzw. ein erwünschter Lichtstrom, der z.B. ein Lichtstrom zur optoelektronischen Datenübertragung ist, weitergeleitet werden kann. Durch das Modulprinzip kann durch einen auf einfache und praktische Weise vornehmbaren Verbindungsvorgang die Weiterleitung dieser unterschiedlichen Signale bzw. Ströme realisiert werden. Ein typischer Anwendungsfall eines modularen Steckverbinders betrifft die Versorgung einer Anlage mit unterschiedlichen Signalen bzw. unterschiedlichen Strömen mit einer von der Anlage entfernten Anlagensteuerung. Ein Beispiel eines modularen Steckverbinders ist aus der EP 1 353 412 A2 bekannt.
Die DE 102 43 899 A1 zeigt eine Steckverbindung zum Anschluss von elektrischen Geräten, insbesondere zum Anschluss von elektronischen Wegfahrsperren in Automobilen. Zum Diebstahlschutz verfügt die Steckverbindung über zusätzliche Steckbolzen, die aus einer Formgedächtnislegierung bestehen.
Die CN 101 378 160 A zeigt einen zweipoligen Steckverbinder mit seitlich am Steckverbinderkörper angeformten Verriegelungslaschen.
Die US 3,801,954 A zeigt einen Steckverbinder mit einem Verriegelungselement, welches aus einem Formgedächtnismaterial, hier Nitinol, gefertigt ist.
Die EP 2 728 677 B1 zeigt ein Verriegelungssystem, welches mit einem Formgedächtnismaterial arbeitet, welches temperaturabhängig einen Verriegelungs- und einen Freigabezustand einnehmen kann.
Insbesondere wenn über einen modularen Steckverbinder im verbundenen Zustand von Stecker und Gegenstecker hohe elektrische Ströme übertragen bzw. weitergeleitet werden, kann durch ein Trennen von Stecker und Gegenstecker bei Last, bei welchem unter anderem das Steckermodul und das Gegensteckermodul des Steckermodulpaares (oder der Steckermodulpaare) voneinander getrennt werden, welches den hohen elektrischen Strom weiterleitet, eine hohe Gefährdung in Form eines durch den Trennvorgang bewirkten Lichtbogens resultieren. Ein unbeabsichtigtes Trennen von Stecker und Gegenstecker kann je nach Anwendungsfall z.B. auch einen Anlagenstopp zur Folge haben, der z.B. bei einer industriellen Produktionsanlage zu Produktionsschäden führen kann. Um bei modularen Steckverbindern eine unbeabsichtigtes Trennen von Stecker und Gegenstecker zu vermeiden bzw. auszuschließen, ist es bekannt, die Verbindung zwischen Stecker und Gegenstecker zu sichern, und zwar dadurch, dass die Verbindung von Stecker und Gegenstecker durch aufwendige Verriegelungsbügel am Stecker bzw. Gegenstecker - nach der Art, wie sie z.B. aus der EP 0 731 534 B1 bekannt sind - verriegelt bzw. abschließbar verriegelt wird. Ferner ist es auch bekannt, die Verbindung von Stecker und Gegenstecker durch aufwendige Steckeinrichtungen bzw. aufwendige Steckvorrichtungen gegen unbefugtes bzw. unerwünschtes Lösen der Verbindung zu sichern. Sowohl die bekannten Verriegelungsbügel als auch die bekannten Steckeinrichtungen bzw. Steckvorrichtungen nehmen ferner einen großen Bauraum ein.

Zugrundeliegende Aufgabe

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen modularen Steckverbinder anzugeben, bei dem eine bestehende Verbindung von Stecker und Gegenstecker auf einfache und praktische Weise gegen ein unbeabsichtigtes Trennen gesichert werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem modularen Steckverbinder mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße modulare Steckverbinder weist einen Stecker mit einer Mehrzahl von Steckermodulen und einen Gegenstecker mit einer Mehrzahl von Gegensteckermodulen auf, bei dem jeweils ein Steckermodul und ein Gegensteckermodul ein Steckermodulpaar bilden. Der Stecker und der Gegenstecker können einen miteinander verbundenen Zustand einnehmen, in welchem Steckermodul und Gegensteckermodul jedes der Steckermodulpaare miteinander verbunden sind. Ferner können der Stecker und der Gegenstecker einen voneinander getrennten Zustand einnehmen, in welchem Steckermodul und Gegensteckermodul jedes der Steckermodulpaare voneinander gelöst sind.
Der erfindungsgemäße modulare Steckverbinder zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eines der Steckermodulpaare wenigstens eine Arretierungseinrichtung aufweist, die im verbundenen Zustand des Steckers und des Gegensteckers einen Arretierungszustand einnehmen kann, in welchem sie ein Lösen des Steckermoduls und des Gegensteckermoduls dieses Steckermodulpaares voneinander unterbindet, und einen Freigabezustand einnehmen kann, in welchem Steckermodul und Gegensteckermodul dieses Steckermodulpaares voneinander lösbar sind.
Dadurch, dass wenigstens eines der Steckermodulpaare wenigstens eine derartige Arretierungseinrichtung aufweist, kann im verbundenen Zustand von Stecker und Gegenstecker vorteilhaft auf einfache und praktische Weise ein Lösen bzw. unbeabsichtigtes Lösen bzw. Trennen des Steckers und des Gegensteckers voneinander unterbunden werden, und zwar dadurch, dass die Arretierungseinrichtung in dem verbundenen Zustand den Arretierungszustand einnimmt bzw. in den Arretierungszustand überführt wird, in welchem die Arretierungseinrichtung ein Lösen des Steckermoduls und des Gegensteckermoduls dieses Steckermodulpaares voneinander unterbindet. Im Unterschied zu den bekannten Lösungen, bei denen zum Verriegeln der Verbindung auf aufwendige Verriegelungsbügel am Stecker bzw. Gegenstecker - nach der Art, wie sie z.B. aus der EP 0 731 534 B1 bekannt sind - bzw. auf aufwendige Steckeinrichtungen bzw. Steckvorrichtungen zurückgegriffen werden muss, kann durch Vorsehen der Arretierungseinrichtung, die lediglich an wenigstens einem der Steckermodulpaare vorgesehen ist, der Aufwand zum Sichern der Verbindung von Stecker und Gegenstecker deutlich reduziert werden. Insbesondere kann vorteilhaft auch der zum Sichern der Verbindung bereitzustellende Bauraum deutlich reduziert werden, da die Arretierungseinrichtung räumlich auf das eine oder das wenigstens eine Steckermodulpaar beschränkt werden kann. Anstatt - wie bei einer bekannten Lösung - zum Sichern eine Verriegelung aufwendig außen am Stecker bzw. Gegenstecker zu bewerkstelligen, weist wenigstens ein Steckermodulpaar wenigstens eine dieser Arretierungseinrichtungen auf, mit welcher im verbundenen Zustand von Stecker und Gegenstecker auf einfache und praktische Weise ein Lösen des Steckers und des Gegensteckers voneinander unterbunden werden kann. Von einem aufwendigen äußeren Anbringen von Verriegelungsvorrichtungen kann bei Einsatz des erfindungsgemäßen modularen Steckverbinders vorteilhaft abgesehen werden. Auch von einem aufwendigen Einsatz von bekannten Steckvorrichtungen, bei denen in der Regel eine vergleichsweise große Menge kostenintensiven Edelmetalls verarbeitet ist, kann vorteilhaft abgesehen werden. Besonders vorteilhaft kann insbesondere im Installationsbereich von einem Einsatz bekannter Steckvorrichtungen abgesehen werden.
Im Arretierungszustand ist ein Lösen des Steckermoduls und des Gegensteckermoduls des Steckermodulpaares voneinander unterbunden, und zwar vorzugsweise dadurch, dass das Steckermodul in Bezug auf das Gegensteckermodul festgestellt bzw. unbeweglich ist bzw. dadurch dass das Gegensteckermodul in Bezug auf das Steckermodul festgestellt bzw. unbeweglich ist, so dass insbesondere ein Lösen des Steckermoduls und des Gegensteckermoduls voneinander durch auseinanderziehen von Steckermodul und Gegensteckermodul unterbunden ist.
Es versteht sich, dass die Arretierungseinrichtung entweder an dem Steckermodul des Steckermodulpaares oder an dem Gegensteckermodul des Steckermodulpaares oder verteilt auf das Steckermodul und das Gegensteckermodul an dem Steckermodulpaar vorgesehen sein kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen modularen Steckverbinders ist im verbundenen Zustand des Steckers und des Gegensteckers wenigstens ein Steckermodulpaar als Stromleitung bzw. als wenigstens eine Stromleitung und/oder wenigstens ein Steckermodulpaar als Lichtleitung bzw. als wenigstens eine Lichtleitung und/oder wenigstens ein Steckermodulpaar als Fluidleitung bzw. als wenigstens eine Fluidleitung ausgebildet. In vielen Anwendungsfällen sind bevorzugt mehrere Steckermodulpaare oder alle Steckermodulpaare des modularen Steckverbinders im verbundenen Zustand des Steckers und des Gegensteckers als wenigstens eine Stromleitung oder als wenigstens eine Lichtleitung oder als wenigstens eine Fluidleitung ausgebildet, wobei, wenn alle Steckermodulpaare des modularen Steckverbinders im verbundenen Zustand eine derartige Ausbildung aufweisen, auch das wenigstens eine Steckermodulpaar mit der wenigstens einen Arretierungseinrichtung im verbundenen Zustand des Steckers und des Gegensteckers zudem als wenigstens eine Stromleitung oder als wenigstens eine Lichtleitung oder als wenigstens eine Fluidleitung ausgebildet ist.
Es versteht sich, dass nicht alle Steckermodulpaare des modularen Steckverbinders im verbundenen Zustand als wenigstens eine Stromleitung oder als wenigstens eine Lichtleitung oder als wenigstens eine Fluidleitung ausgebildet sein müssen. So kann wenigstens ein Steckermodulpaar des modularen Steckerbinders auch aus einem sogenannten Blindmodul und einem Gegen-Blindmodul gebildet sein, welche lediglich einen nicht genutzten Steckplatz bzw. Modulplatz im Stecker bzw. Gegenstecker belegen. Je nach individueller Konfiguration des modularen Steckverbinders werden nicht alle Steckplätze bzw. Modulplätze des Steckers und Gegensteckers eines modularen Steckverbinders genutzt. Diese nicht genutzten bzw. nicht belegten Plätze werden dann - insbesondere zur Vermeidung eines unerwünschten Eindringens von Feuchtigkeit bzw. zur Erfüllung anderer Sicherheitserfordernisse - mit einem Blindmodul bzw. Gegen-Blindmodul belegt, die nicht zur Weiterleitung von Strom oder Licht oder Fluid (wie z.B. Luft oder z.B. Druckluft) ausgebildet sind.
Vorzugsweise sind die Steckermodule in einem Halterahmen des Steckers aufgenommen bzw. fest aufgenommen und die Gegensteckermodule des Gegensteckers sind in einem Halterahmen des Gegensteckers aufgenommen bzw. fest aufgenommen. Besonders bevorzugt können die Steckermodule und die Gegensteckermodule in dem jeweiligen Halterahmen lösbar aufgenommen bzw. fest und lösbar aufgenommen sein.
Erfindungsgemäß geht beim modularen Steckverbinder die Arretierungseinrichtung bei einer Temperaturzunahme des modularen Steckverbinders oder des Steckermodulpaares mit der Arretierungseinrichtung vom Freigabezustand in den Arretierungszustand und bei einer Temperaturabnahme des modularen Steckverbinders oder des Steckermodulpaares mit der Arretierungseinrichtung vom Arretierungszustand in den Freigabezustand über bzw. die Arretierungseinrichtung ist dazu eingerichtet, bei einer Temperaturzunahme des modularen Steckverbinders oder des Steckermodulpaares mit der Arretierungseinrichtung vom Freigabezustand in den Arretierungszustand und bei einer Temperaturabnahme des modularen Steckverbinders oder des Steckermodulpaares mit der Arretierungseinrichtung vom Arretierungszustand in den Freigabezustand überzugehen. Mit einem gemäß dieser Ausführungsform ausgebildeten modularen Steckverbinder kann man sich vorteilhaft den Umstand zu Nutze machen, dass sich insbesondere bei Weiterleitung von elektrischem Strom über wenigstens ein hierfür eingerichtetes Steckermodulpaar eine Erwärmung dieses Steckermodulpaares bzw. des gesamten modularen Steckverbinders erfolgt. Infolge dieser Erwärmung bzw. infolge dieser Temperaturzunahme kann die Arretierungseinrichtung vom Freigabezustand in den Arretierungszustand übergehen, wodurch ein unbeabsichtigtes Trennen des Steckers und des Gegensteckers voneinander verhindert wird, und zwar besonders vorteilhaft, wenn hohe elektrische Ströme über das Steckermodulpaar übertragen werden. In dieser Situation befindet sich der modulare Steckverbinder unter Last, so dass insbesondere eine Gefährdung durch unbeabsichtigtes Trennen von Stecker und Gegenstecker wirksam vermieden werden kann. Die Gefährdung kann bei hohen elektrischen Strömen vor allem darin bestehen, dass durch das Trennen ein gefährdender Lichtbogen erzeugt wird. Besonders vorteilhaft kann mittels dieser Ausführungsform eine zustandsabhängige Sicherung der Verbindung von Stecker und Gegenstecker realisiert werden, die den Personenschutz wirksam erhöht, so dass die Handhabung des modularen Steckverbinders nicht nur Fachleuten sondern auch anderen Anwendern ermöglicht werden kann. Durch die wirksame Vermeidung eines unbeabsichtigten Trennens von Stecker und Gegenstecker wird auch die Netzqualität verbessert.
Erfindungsgemäß ist die Arretierungseinrichtung dazu eingerichtet, bei Überschreitung einer vorgegebenen Temperatur des modularen Steckverbinders oder bei Überschreitung einer vorgegebenen Temperatur eines Steckmodulpaars bzw. des Steckermodulpaares, mit der Arretierungseinrichtung in den Arretierungszustand überzugehen. Die Temperaturmessung kann hierfür mittes einer geeigneten Temperaturmesseinrichtung erfolgen, die einen an dem modularen Steckverbinder bzw. dem Steckermodulpaar vorgesehenen Temperatursensor aufweist. Die vorgegebene Temperatur liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 5 Grad bis 10 Grad Celsius über der Umgebungstemperatur.
Die Arretierungseinrichtung kann zum Unterbinden des Lösens bzw. unbeabsichtigten Lösens des Steckermoduls und des Gegensteckermoduls voneinander dazu eingerichtet sein, im Arretierungszustand eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Steckermodul und dem Gegensteckermodul auszubilden bzw. herzustellen. Insbesondere kann die Arretierungseinrichtung dazu eingerichtet sein, das Steckermodul und das Gegensteckermodul aneinander zu pressen.
Bei einer besonders praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen modularen Steckverbinders weist die Arretierungseinrichtung wenigstens ein Element aus einer Formgedächtnislegierung auf. Eine Formgedächtnislegierung zeichnet sich bekannter Weise dadurch aus, dass sie durch Temperaturerhöhung von einer ersten Phase (typischerweise z:B. die sogenannte Martensit-Phase) in eine zweite Phase (typischerweise z.B. die sogenannte Austensit-Phase) umgewandelt werden kann und durch Abkühlung von der zweiten Phase in die erste Phase zurückkehren kann, wobei die Phasenumwandlung von der ersten Phase in die zweite Phase mit einer Ausdehnung der Formgedächtnislegierung bzw. des Elements einhergeht und die Phasenumwandlung von der zweiten Phase zurück in die erste Phase mit einem Zusammenziehen der Formgedächtnislegierung bzw. des Elements einhergeht.
Durch eine Temperaturzunahme des modularen Steckverbinders bzw. des Steckermodulpaares mit der Arretierungseinrichtung, insbesondere durch eine Temperaturzunahme, die ein vorgegebenes Maß (von z.B. 10 Grad Celsius gegenüber der Raumtemperatur bzw. der Umgebungstemperatur) - überschreitet, dehnt sich das Element aus der Formgedächtnislegierung (wie oben dargelegt) aus und durch die Ausdehnung geht die Arretierungseinrichtung vom Freigabezustand in den Arretierungszustand über und bei einer Temperaturabnahme, insbesondere bei einer Temperaturabnahme um das vorgegebene Maß, zieht sich das Element aus der Formgedächtnislegierung (wie oben dargelegt) zusammen bzw. wieder zusammen und die Arretierungseinrichtung geht durch das Zusammenziehen vom Arretierungszustand in den Freigabezustand über. Durch die infolge der Phasenumwandlung erfolgte Ausdehnung des Elements wird - zum Einnehmen des Arretierungszustands - eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Steckermodul und dem Gegensteckermodul ausgebildet bzw. hergestellt und durch die Rückkehr in die erste Phase bei Temperaturabnahme wird die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Steckermodul und dem Gegensteckermodul aufgehoben. Das vorgegebene Maß der Temperaturzunahme bzw. der Temperaturabnahme, welches neben den Materialeigenschaften der eingesetzten Formgedächtnislegierung auch von den thermodynamischen Eigenschaften des modularen Steckverbinders abhängt, liegt typischerweise innerhalb eines Bereichs von 5 Grad Celsius bis 20 Grad Celsius.
Durch Vorsehen des Elements aus der Formgedächtnislegierung kann besonders vorteilhaft eine sehr kompakte Arretierungseinrichtung und mithin auch ein sehr kompakter modularer Steckverbinder mit einer sehr kompakten bzw. kleinen Baugröße realisiert werden, die besonders vorteilhaft ohne aufwendige mechanische Aktorik realisiert werden kann. Sobald sich die Temperatur des Steckermodulpaares bzw. die Temperatur des modularen Steckverbinders - z.B. infolge einer Weiterleitung von elektrischem Strom über den modularen Steckverbinder - um ein Maß erhöht, welches die Phasenumwandlung der Formgedächtnislegierung bewirkt, geht die Arretierungseinrichtung in den Arretierungszustand über, um die bestehende Verbindung von Stecker und Gegenstecker gegen ein unbeabsichtigtes Trennen bzw. Lösen zu sichern. Der auf diese Weise realisierbare modulare Steckverbinder kann insbesondere infolge der ermöglichten kompakten Ausbildung besonders vorteilhaft nahtlos in bestehende technische Systeme eingebunden werden und zudem ggf. erwünschte technische Funktionen bzw. Anforderungen, wie z.B. sichere Automatisierungslösungen, realisieren, die bislang noch nicht möglich waren.
Bei einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen modularen Steckverbinders weist die Arretierungseinrichtung wenigstens ein obiges Element aus der Formgedächtnislegierung und ein Gegenstück auf, wobei das Element im Freigabezustand der Arretierungseinrichtung vom Gegenstück getrennt ist und im Arretierungszustand der Arretierungseinrichtung mit dem Gegenstück im Eingriff ist. Durch das Gegenstück kann vorteilhaft eine stabile formschlüssige Verbindung von Steckermodul und Gegensteckermodul ausgebildet werden, welche eine bestehende Verbindung von Stecker und Gegenstecker gegen ein unbeabsichtigtes Trennen bzw. Lösen wirksam sichert.
Bei einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen modularen Steckverbinders weist die Arretierungseinrichtung eine ansteuerbare Aktorik mit einem beweglichen Verbindungselement auf, welches bei Ansteuern der Aktorik mit entsprechenden Steuersignalen zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition bewegbar bzw. überführbar ist, wobei die Arretierungseinrichtung den Freigabezustand einnimmt, wenn sich das Verbindungselement in der Öffnungsposition befindet, und den Arretierungszustand einnimmt, wenn sich das Verbindungselement in der Schließposition befindet.
Wenn sich das Verbindungselement in der Schließposition befindet, nimmt die Arretierungseinrichtung den Arretierungszustand insbesondere dadurch ein, dass das Bewegungselement eine formschlüssige oder eine kraftschlüssige oder eine formschlüssige und kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Steckermodul und dem Gegensteckermodul ausbildet bzw. herstellt.
Mittes der ansteuerbaren Aktorik kann durch Ansteuern derselben mit entsprechenden Steuersignalen, insbesondere in Form eines Schließsignals bzw. Öffnungssignals, eine bestehende Verbindung von Stecker und Gegenstecker gegen ein unbeabsichtigtes Trennen bzw. Lösen gesichert und auch zum Lösen von Stecker und Gegenstecker voneinander wieder entsichert werden. Durch die Ansteuerbarkeit mit Steuersignalen kann die Sicherung und Entsicherung der Verbindung von Stecker und Gegenstecker in unterschiedlichste technische Applikationen eingebunden werden, was insbesondere bei Prozessen mit hohen Automatisierungsgraden von großem Vorteil sein kann. Das Schließsignal kann insbesondere in Form eines "Null-Signals" ausgebildet sein, so dass also bei Unterlassen einer Ansteuerung der Aktorik mit einer Spannung bzw. einem Signal der Arretierungszustand eingenommen bzw. beibehalten wird. Auch das Öffnungssignal kann insbesondere in Form eines "Null-Signals" ausgebildet sein, so dass also bei Unterlassen einer Ansteuerung der Aktorik mit einer Spannung bzw. einem Signal der Freigabezustand eingenommen bzw. beibehalten wird.
Bevorzugt weist das Steckermodul die Aktorik auf und das Gegensteckermodul weist eine Aufnahme auf, in welcher das Verbindungselement in der Schließposition aufnehmbar ist, oder das Gegensteckermodul weist die Aktorik auf und das Steckermodul weist eine Aufnahme auf, in welcher das Verbindungselement in der Schließposition aufnehmbar ist. Durch Vorsehen der jeweiligen Aufnahme kann eine besonders stabile Sicherung der Verbindung von Stecker und Gegenstecker realisiert werden, insbesondere wenn die Aufnahme eine an das Verbindungselement angepasste Form bzw. Ausbildung aufweist bzw. wenn die Aufnahme eine Form bzw. Ausbildung aufweist, die an einem Abschnitt bzw. Endabschnitt des Bewegungselements angepasst ist, welcher in der Schließposition in der Aufnahme aufgenommen ist.
Das Verbindungselement kann z.B. in Form eines Verriegelungsbolzens ausgebildet sein, der zum Sichern bzw. Verriegeln der Verbindung von Stecker und Gegenstecker in der Schließposition in der jeweiligen Aufnahme aufnehmbar ist.
Erfindungsgemäß weist der modulare Steckverbinder eine Temperaturmesseinrichtung zur Messung einer Temperatur des modularen Steckverbinders sowie eine Steuereinrichtung auf, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, die Aktorik anzusteuern und die Arretierungseinrichtung vom Freigabezustand in den Arretierungszustand oder vom Arretierungszustand in den Freigabezustand zu überführen, sofern eine von der Temperaturmesseinrichtung gemessene Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet oder unterschreitet. Auch durch Vorsehen einer derartigen Temperaturmesseinrichtung kann man sich vorteilhaft den Umstand zu Nutze machen, dass insbesondere bei Weiterleitung von elektrischem Strom über wenigstens ein hierfür eingerichtetes Steckermodulpaar eine Erwärmung dieses Steckermodulpaares bzw. des gesamten modularen Steckverbinders erfolgt. Bei dieser Erwärmung bzw. Temperaturzunahme kann die Arretierungseinrichtung mittels der Temperaturmesseinrichtung vom Freigabezustand in den Arretierungszustand überführt werden, wodurch ein unbeabsichtigtes Trennen des Steckers und des Gegensteckers voneinander verhindert wird, und zwar besonders vorteilhaft, wenn hohe elektrische Ströme über das Steckermodulpaar übertragen werden.
Bei einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen modularen Steckverbinders weist das Steckermodulpaar mit der Arretierungseinrichtung ein Anzeigemittel auf, das dazu eingerichtet ist anzuzeigen, ob sich die Arretierungseinrichtung gegenwärtig im Freigabezustand oder im Arretierungszustand befindet. Durch das Anzeigemittel wird der Anwender vorteilhaft visuell darüber informiert, ob die bestehende Verbindung von Stecker und Gegenstecker gegen ein unbeabsichtigtes Lösen gesichert ist oder nicht.
Das Anzeigemittel kann insbesondere ein Lichtleiter oder ein Sichtfenster oder eine transparente Dichtung umfassen, wobei der Anwender über den Lichtleiter oder das Sichtfenster oder die transparente Dichtung den Arretierungszustand oder den Freigabezustand der Arretierungseinrichtung visuell erfassen kann.
Das Steckermodulpaar, das die Arretierungseinrichtung aufweist, kann im verbundenen Zustand des Steckers und des Gegensteckers als wenigstens eine Stromleitung bzw. als wenigstens eine elektrische Stromleitung oder als wenigstens eine Lichtleitung oder als wenigstens eine Fluidleitung ausgebildet sein. Mithin kann also das Steckermodulpaar mit Arretierungseinrichtung neben der Arretierungsfunktion bei dieser Ausbildung auch die Funktion der Weiterleitung von elektrischem Strom oder Licht oder Fluid übernehmen, welche ggf. auch bereits von weiteren Steckermodulpaaren des modularen Steckverbinders übernommen wird. Je nach Anwendungsfall kann es von Vorteil sein, das Steckermodulpaar mit der Arretierungseinrichtung zusätzlich auch für die Weiterleitung von elektrischem Strom oder Licht oder Fluid einzurichten. Selbstverständlich kann das Steckermodulpaar mit der Arretierungseinrichtung auch nur für die beschriebene Arretierung vorgesehen sein, so dass die Funktion der Weiterleitung von elektrischem Strom oder Licht oder Fluid ggf. anderen Steckermodulpaaren vorbehalten ist.
Wenn - wie insbesondere bei vielen Anwendungsfällen - im verbundenen Zustand des Steckers und des Gegensteckers wenigstens ein Steckermodulpaar als wenigstens eine Stromleitung und/oder wenigstens ein Steckermodulpaar als wenigstens eine Lichtleitung und/oder wenigstens ein Steckermodulpaar als wenigstens eine Fluidleitung ausgebildet ist - bzw. wenn das Steckermodul und das Gegensteckermodul dieser Steckermodulpaare für den Anschluss und die Weiterleitung von elektrischem Strom oder Licht oder Fluid ausgebildet sind - weist der erfindungsgemäße modulare Steckverbinder bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Anschlussbuchse auf, die an eine externe Anschluss-Gegenbuchse zum Beschicken wenigstens eines Steckermodulpaares mit Strom bzw. elektrischem Strom und/oder zum Beschicken wenigstens eines Steckermodulpaares mit Licht und/oder zum Beschicken wenigstens eines Steckermodulpaares mit Fluid anschließbar ist. Durch eine derartige Anschlussbuchse, wobei entweder der Stecker oder der Gegenstecker diese Anschlussbuchse aufweist, kann der Stecker oder der Gegenstecker für die Beschickung mit Strom und/oder Licht und/oder Fluid an eine externe Anschluss-Gegenbuchse angeschlossen werden, die insbesondere z.B. in einem Schaltschrank oder Anlagenschrank angebracht sein kann. Insofern dient die Anschlussbuchse insbesondere auch der technischen Realisierung von Verbindungen zu Schaltschränken.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Anschlussbuchse und wenigstens ein Element bzw. wenigstens ein Teil der Arretierungseinrichtung am Stecker oder Gegenstecker angeordnet sind, wobei besonders bevorzugt die Anschlussbuchse und die Arretierungseinrichtung zur Gänze oder die Anschlussbuchse und die Arretierungseinrichtung, abgesehen von ein bis zwei Elementen bzw. Teilen, am Stecker oder am Gegenstecker angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass die jeweils andere Seite, also der Gegenstecker bzw. Stecker, der insbesondere an ein Kabel bzw. eine Medien führende Leitung anschließbar sein kann, sehr platzsparend und kostengünstig ausführbar ist, da die Arretierungseinrichtung zur Gänze oder zum überwiegenden Anteil an der Seite mit der Anschlussbuchse vorgesehen ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen modularen Steckverbinders ist die Arretierungseinrichtung dazu eingerichtet, den Arretierungszustand einzunehmen, wenn wenigstens ein Steckermodulpaar das Licht leitet und/oder wenn wenigstens ein Steckermodulpaar den Strom leitet und/oder wenn wenigstens ein Steckermodulpaar das Fluid leitet und/oder wenn an wenigstens einem Steckermodulpaar eine Spannung anliegt und/oder wenn an dem modularen Steckverbinder eine Spannung anliegt. Zur technischen Realisierung dieser Funktion kann die Arretierungseinrichtung z.B. wenigstens einen Sensor und/oder wenigstens eine Messeinrichtung aufweisen und/oder eine signalübertragende Verbindung zu wenigstens einem Sensor und/oder wenigstens einer Messeinrichtung aufweisen, wobei der Sensor bzw. die Messeinrichtung eingerichtet ist, einen ggf. vorhandenen Strom bzw. elektrischen Strom bzw. einen ggf. vorhandenen Fluidstrom bzw. einen ggf. vorhandenen Lichtstrom an dem jeweiligen Steckermodulpaar bzw. eine ggf. vorhandene Spannung an dem jeweiligen Steckermodulpaar bzw. an dem modularen Steckverbinder zu erfassen. Wird von dem Sensor und/oder der Messeinrichtung das Vorliegen wenigstens eines dieser Ströme bzw. wenigstens einer dieser Spannungen festgestellt bzw. wird von dem Sensor und/oder der Messeinrichtung wenigstens ein vom Messwert "Null" abweichender elektrischer Strom und/oder Fluidstrom und/oder Lichtstrom und /oder wenigstens eine vom Messwert "Null" abweichende Spannung gemessen, nimmt die Arretierungseinrichtung den Arretierungszustand ein, wobei für diese Funktion bzw. Funktionalität insbesondere z.B. eine auf einem Speicherbaustein abgespeicherte Intelligenz bzw. ein auf einem Speicherbaustein abgespeicherter Befehlscode vorgesehen sein kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1A: eine schematische dreidimensionale Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen modularen Steckverbinders,
Fig. 1B bis 1D: jeweils eine sehr schematische Darstellung eines Steckermodulpaares des Steckverbinders nach Fig. 1A in unterschiedlichen Situationen, wobei das Steckermodulpaar eine Arretierungseinrichtung aufweist,
Fig. 2A und 2B: jeweils eine sehr schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen modularen Steckverbinders,
Fig. 2C bis 2E: jeweils eine sehr schematische Darstellung eines Steckermodulpaares des Steckverbinders nach Fig. 2A und 2B in unterschiedlichen Situationen, wobei das Steckermodulpaar eine Arretierungseinrichtung aufweist, und
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Steckers eines erfindungsgemäßen modularen Steckverbinders mit einer Anschlussbuche, zusammen mit einer Anschluss-Gegenbuchse.

Der modulare Steckverbinder 10 nach Fig. 1A weist einen Stecker 12 mit einer Mehrzahl von Steckermodulen 14 und einen Gegenstecker 16 mit einer Mehrzahl von Gegensteckermodulen 18 auf. Bei dem modularen Steckverbinder 10 bilden jeweils ein Steckermodul 14 und ein Gegensteckermodul 18 ein Steckermodulpaar 20 bzw. 21.
Der Stecker 12 und der Gegenstecker 16 können einen miteinander verbundenen Zustand (in Fig. 1A nicht veranschaulicht) einnehmen, in welchem Steckermodul 14 und Gegensteckermodul 18 jedes der Steckermodulpaare 20 miteinander verbunden sind, und der Stecker 12 und der Gegenstecker 16 können einen voneinander getrennten Zustand (wie in Fig. 1A veranschaulicht) einnehmen, in welchem Steckermodul 14 und Gegensteckermodul 18 jedes der Steckermodulpaare 20, 21 voneinander gelöst sind.
Im verbundenen Zustand des Steckers 12 und des Gegensteckers 16 sind drei benachbarte Steckermodulpaare 21 jeweils als Stromleitungen zur Übertragung von Steuersignalen bzw. größeren elektrischen Strömen ausgebildet und zwei weitere benachbarte Steckermodulpaare 20 sind im verbundenen Zustand als Fluidleitungen zur Übertragung von Fluid in Form von Druckluft ausgebildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1A weist ein Steckermodulpaar 20 eine Arretierungseinrichtung 22 auf. Dieses Steckermodulpaar 20 ist in den Fig. 1B bis 1D sehr schematisch veranschaulicht. Die sehr schematisch veranschaulichte Arretierungseinrichtung 22 des Steckermodulpaares 20 weist ein Element 28 aus einer Formgedächtnislegierung auf. Die Arretierungseinrichtung 22 kann - zum Sichern der Verbindung von Stecker 12 und Gegenstecker 16 gegen unbeabsichtigtes Trennen bzw. Lösen - im verbundenen Zustand des Steckers 12 und des Gegensteckers 16 einen Arretierungszustand 24 einnehmen, in welchem sie ein Lösen des Steckermoduls 14 und des Gegensteckermoduls 18 des Steckermodulpaares 20 voneinander unterbindet (vgl. Fig. 1D). Ferner kann die Arretierungseinrichtung 22 einen Freigabezustand 26 einnehmen, in welchem Steckermodul 14 und Gegensteckermodul 18 des Steckermodulpaares 20 voneinander lösbar sind (vgl. Fig.1C).
Die Arretierungseinrichtung 22 geht bei einer Temperaturzunahme des modularen Steckverbinders 10 bzw. des Steckermodulpaares 20 von wenigstens 10 Grad Celsius gegenüber der Umgebungstemperatur infolge einer Erwärmung des modularen Steckverbinders 10 bzw. des Steckermodulpaares 20 vom Freigabezustand 26 in den Arretierungszustand 24 und bei einer Temperaturabnahme bzw. Abkühlung des modularen Steckverbinders 10 bzw. des Steckermodulpaares 20 auf Umgebungstemperatur vom Arretierungszustand 24 in den Freigabezustand 26 über. Der Übergang in den Arretierungszustand erfolgt passiv, und zwar dadurch, dass sich das Element 28 aus der Formgedächtnislegierung infolge eines durch die Erwärmung hervorgerufenen Phasenübergangs ausdehnt und im ausgedehnten Zustand das Gegensteckermodul 18 gegen das Steckermodul 14 drückt, also eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Steckermodul 14 und dem Gegensteckermodul 18 ausbildet bzw. herstellt.
Die Fig. 2A und 2B zeigen jeweils eine sehr schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen modularen Steckverbinders 10. Zwei Steckermodulpaare 20 des modularen Steckverbinders 10 sind im verbundenen Zustand des Steckers 12 und Gegensteckers 16 (vgl. Fig. 2B) als Stromleitung 42 ausgebildet. Ein Steckermodulpaar 20 ist im verbunden Zustand des Steckers 12 und Gegensteckers 16 als Lichtleitung 44 ausgebildet. Ein weiteres Steckermodulpaar 20 hingegen übernimmt keine Leitungsfunktion sondern dient lediglich der Sicherung der bestehenden Verbindung zwischen Stecker 12 und Gegenstecker 16, wobei dieses Steckermodulpaar 20 eine Arretierungseinrichtung 22 aufweist, die in den Fig. 2C bis 2E schematisch näher veranschaulicht ist.
Die Arretierungseinrichtung 22 gemäß den Fig. 2C bis 2E weist eine ansteuerbare Aktorik 30 mit einem beweglichen Verbindungselement 32 auf, welches bei Ansteuern der Aktorik 30 mit Steuersignalen in Form eines Öffnungssignals 34 bzw. Schließsignals 35 zwischen einer Öffnungsposition (vgl. Fig. 2D) und einer Schließposition (vgl. Fig. 2E) überführbar ist, wobei die Arretierungseinrichtung 22 den Freigabezustand 26 einnimmt, wenn sich das Verbindungselement 32 in der Öffnungsposition befindet, und den Arretierungszustand 24 einnimmt, wenn sich das Verbindungselement 32 in der Schließposition befindet. Die Aktorik 30 wird mit einer Versorgungsspannung 39 versehen (nur in Fig. 2C veranschaulicht, welche das Steckermodul 14 und das Gegensteckermodul 18 im voneinander gelösten Zustand zeigt), die an dem modularen Steckverbinder 10 oder außerhalb desselben bereitgestellt werden kann.
Bei der Arretierungseinrichtung 22 weist das Gegensteckermodul 18 die Aktorik 30 auf und das Steckermodul 14 weist eine Aufnahme 36 der Arretierungseinrichtung 22 auf, in welcher das Verbindungselement 32 in der Schließposition aufnehmbar ist.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des modularen Steckverbinders 10 weist der Steckverbinder 10 eine Temperaturmesseinrichtung 38 zur Messung einer Temperatur des modularen Steckverbinders 10 an dem Steckermodul 14 des Steckermodulpaares 20 mit der Arretierungseinrichtung 22 auf (vgl. Fig. 2C bis 2E). Ferner weist der modulare Steckverbinder 10 ein Steuereinrichtung 40 (sehr schematisch in den Fig. 2C bis 2E veranschaulicht) auf, wobei die Steuereinrichtung 40 eingerichtet ist, die Aktorik 30 anzusteuern und die Arretierungseinrichtung 22 vom Freigabezustand 26 in den Arretierungszustand 24 oder vom Arretierungszustand 24 in den Freigabezustand 26 zu überführen, sofern eine von der Temperaturmesseinrichtung 38 gemessene Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet oder unterschreitet.
Der in Fig. 3 veranschaulichte Stecker 12 eines erfindungsgemäßen modularen Steckverbinders weist eine Anschlussbuchse 48 auf, die an eine externe Anschluss-Gegenbuchse 50 anschließbar ist, und zwar zum Beschicken jedes Steckermodulpaares des Steckverbinders mit Strom oder Licht oder Fluid, je nachdem, wie das jeweilige Steckermodulpaar eingerichtet ist. Die Anschluss-Gegenbuchse 50 ist an einer Gehäusewandung 51 eines Steuerschranks (nicht veranschaulicht) einer Anlage befestigt. Die Anschlussbuchse 48 und auch die größte Anzahl der Elemente bzw. Teile der Arretierungseinrichtung 22 sind am Stecker 12 angeordnet.

Bezugszeichenliste

10: Modularer Steckverbinder
12: Stecker
14: Steckermodul
16: Gegenstecker
18: Gegensteckermodul
20: Steckermodulpaar
22: Arretierungseinrichtung
24: Arretierungszustand
26: Freigabezustand
28: Element aus Formgedächtnislegierung
30: Aktorik
32: Verbindungselement
34: Öffnungssignal
35: Schließsignal
36: Aufnahme
38: Temperaturmesseinrichtung
39: Versorgungsspannung
40: Steuereinrichtung
42: Stromleitung
44: Lichtleitung
46: Fluidleitung
48: Anschlussbuchse
50: Anschluss-Gegenbuchse
51: Gehäusewandung

Claims

Modularer Steckverbinder (10), der einen Stecker (12) mit einer Mehrzahl von Steckermodulen (14) und einen Gegenstecker (16) mit einer Mehrzahl von Gegensteckermodulen (18) aufweist, bei dem jeweils ein Steckermodul (14) und ein Gegensteckermodul (18) ein Steckermodulpaar (20, 21) bilden,
wobei der Stecker (12) und der Gegenstecker (16) einen miteinander verbundenen Zustand einnehmen können, in welchem Steckermodul (14) und Gegensteckermodul (18) jedes der Steckermodulpaare (20, 21) miteinander verbunden sind, und einen voneinander getrennten Zustand einnehmen können, in welchem Steckermodul (14) und Gegensteckermodul (18) jedes der Steckermodulpaare (20, 21) voneinander gelöst sind,
und wobei wenigstens eines der Steckermodulpaare (20, 21) wenigstens eine Arretierungseinrichtung (22) aufweist, die im verbundenen Zustand des Steckers (12) und des Gegensteckers (16) einen Arretierungszustand (24) einnehmen kann, in welchem sie ein Lösen des Steckermoduls (14) und des Gegensteckermoduls (18) dieses Steckermodulpaares (20, 21) voneinander unterbindet, und einen Freigabezustand (26) einnehmen kann, in welchem Steckermodul (14) und Gegensteckermodul (18) dieses Steckermodulpaares (20, 21) voneinander lösbar sind dadurch gekennzeichnet,
dass die Arretierungseinrichtung (22) eine ansteuerbare Aktorik (30) mit einem beweglichen Verbindungselement (32) aufweist, welches bei Ansteuern der Aktorik (30) mit entsprechenden Steuersignalen (34, 35) zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition überführbar ist, wobei die Arretierungseinrichtung (22) den Freigabezustand (26) einnimmt, wenn sich das Verbindungselement (32) in der Öffnungsposition befindet, und den Arretierungszustand 5 (24) einnimmt, wenn sich das Verbindungselement (32) in der Schließposition befindet.
wobei die Arretierungseinrichtung (22) bei einer Temperaturzunahme des modularen Steckverbinders (10) oder des Steckermodulpaares (20,21) mit der Arretierungseinrichtung (22) vom Freigabezustand (26) in den Arretierungszustand (24) und bei einer Temperaturabnahme des modularen Steckverbinders (10) oder des Steckermodulpaares (20,21) mit der Arretierungseinrichtung (22) vom Arretierungszustand (24) in den Freigabezustand (26) übergeht
wobei der modulare Steckverbinder (10) eine Temperaturmesseinrichtung (38) zur Messung einer Temperatur des modularen Steckverbinders (10) sowie eine Steuereinrichtung (40) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (40) eingerichtet ist, die Aktorik (30) anzusteuern und die Arretierungseinrichtung (22) vom Freigabezustand (26) in den Arretierungszustand (24) oder vom Arretierungszustand (24) in den Freigabezustand (26) zu überführen, sofern eine von der Temperaturmesseinrichtung (38) gemessene Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet oder unterschreitet.
Modularer Steckverbinder (10) nach Anspruch 1, bei dem die Arretierungseinrichtung (22) wenigstens ein Element (28) aus einer Formgedächtnislegierung aufweist.
Modularer Steckverbinder (10) nach Anspruch 1, bei dem das Steckermodul (14) die Aktorik (30) aufweist und das Gegensteckermodul (18) eine Aufnahme (36) aufweist, in welcher das Verbindungselement (32) in der Schließposition aufnehmbar ist, oder bei dem das Gegensteckermodul (18) die Aktorik (30) aufweist und das Steckermodul (14) eine Aufnahme (36) aufweist, in welcher das das Verbindungselement (32) in der Schließposition aufnehmbar ist.
Modularer Steckverbinder (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Steckermodulpaar (20, 21) mit der Arretierungseinrichtung (22) ein Anzeigemittel aufweist, das dazu eingerichtet ist anzuzeigen, ob sich die Arretierungseinrichtung (22) gegenwärtig im Freigabezustand (26) oder im Arretierungszustand (24) befindet.
Modularer Steckverbinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im verbundenen Zustand des Steckers (12) und des Gegensteckers (16) wenigstens ein Steckermodulpaar (20, 21) als wenigstens eine Stromleitung (42) und/oder wenigstens ein Steckermodulpaar (20) als wenigstens eine Lichtleitung (44) und/oder wenigstens ein Steckermodulpaar (20) als wenigstens eine Fluidleitung (46) ausgebildet ist.
Modularer Steckverbinder (10) nach Anspruch 5 mit einer Anschlussbuchse (48), die an eine externe Anschluss-Gegenbuchse (50) zum Beschicken wenigstens eines Steckermodulpaares (20) mit Strom und/oder zum Beschicken wenigstens eines Steckermodulpaares (20) mit Licht und/oder zum Beschicken wenigstens eines Steckermodulpaares (20) mit Fluid anschließbar ist.
Modularer Steckverbinder (10) nach Anspruch 6, bei dem die Anschlussbuchse (48) und wenigstens ein Element der Arretierungseinrichtung (22) am Stecker (12) oder Gegenstecker (16) angeordnet sind.
Modularer Steckverbinder (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die Arretierungseinrichtung (22) dazu eingerichtet ist, den Arretierungszustand (24) einzunehmen, wenn wenigstens ein Steckermodulpaar (20) das Licht leitet und/oder wenn wenigstens ein Steckermodulpaar (20) den Strom leitet und/oder wenn wenigstens ein Steckermodulpaar (20) das Fluid leitet und/oder wenn an wenigstens einem Steckermodulpaar (20) eine Spannung anliegt.