Steckverbinder
Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit einem Gehäuse, in dem mindestens zwei Kammern ausgebildet sind, in die jeweils ein mit einem Leiter verbindbarer Steckkontakt eingesetzt ist.
Derartige Steckverbinder werden beispielsweise zum Anschluss von Steuerungen oder Ein- bzw. Ausgabemodulen von industriellen Automatisierungsanlagen eingesetzt. Es sind mindestens zwei, üblicherweise aber eine größere Anzahl von Steckkontakten vorgesehen, die in dem genannten, meist rahmenarti- gen Gehäuse eingesetzt sind. In dem Gehäuse sind die Steckverbinder oft in einer oder mehreren parallelen Reihen angeordnet.
Zur Konfektionierung eines derartigen Steckverbinders werden einzelne Leitungen beispielsweise über eine Crimptechnik mit jeweils einem Steckkontakt verbunden und diese Steckkontakte jeweils in eine der Kammer eingesetzt, wo sie bevorzugt verrasten. Weiterhin sind Steckverbinder dieser Art bekannt, bei denen die Steckkontakte fest in die Kammern eingesetzt sind. Die Steckkontakte weisen eine Leiteraufnahmen in einer push-in Anschlusstechnik auf. In einen derartigen Steckkontakt kann ein Leiter, insbesondere ein Leiter mit nur einem kleinen Querschnitt oder ein Leiter mit einem Litzenbündel, nur eingesteckt werden, wenn zuvor eine starre Aderendhülse auf den Leiter aufgecrimpt wird.
Die genannten bekannten Verbindungen der Leitungen mit den Steckkontakten sind nur aufwendig herstellbar. Dies gilt insbesondere, da bei industriellen Au- tomatisierungsanlagen üblicherweise die Leitungen von Sensoren und/oder Aktoren kommend zunächst verlegt werden und dann der Steckverbinder vor Ort im Feld mit diesen Leitungen belegt werden muss.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Steckverbinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der auf möglichst einfache Weise auch vor Ort mit den einzelnen Leitungen belegt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Steckverbinder sind die Steckkontakte in Einsätzen angeordnet, wobei jeder Einsatz eine Leiteraufnahme aufweist, durch die der Steckkontakt werkzeuglos mit dem jeweiligen Leiter verbindbar. Die Einsätze können dann in die jeweilige zugeordnete Kammer eingesetzt werden. Die Grundidee basiert darauf, dass die Steckkontakte jeweils in den Einsätzen aufgenommen sind, wodurch es möglich wird, mit der Leiteraufnahme eine werkzeuglose Verbindungstechnik für den Leiter mit dem Steckkontakt einzusetzen. Nach Verbindung des Leiters mit dem Steckkontakt werden die Einsätze jeweils in eine der Kammer des Gehäuses eingesetzt, in der sie bevorzugt durch eine Verrastung festliegen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Leiteraufnahme mindestens einen isolationsdurchdringenden Kontakt auf, sodass auch ein Abisolieren des Leiters entfallen kann. Bevorzugt weist dabei der Einsatz ein Unterteil auf, in den der Steckkontakt eingesetzt ist, und ein mit dem Unterteil verschwenkbar verbundenes Oberteil. Nach Einführen des Leiters in eine Öffnung des Oberteils kann dieses auf dem Unterteil so verschwenkt werden, dass der eingesetzte Leiter in einen isolationsdurchdringenden Abschnitt des Steckkontakts eingesetzt wird. Dieser isolationsdurchdringende Abschnitt des Steckkontakts kann in einer o- der mehreren gabelförmigen Schneidkontakten bestehen oder auch in nadeiförmigen Kontakten. Ober- und Unterteil sind bevorzugt mit Rastelementen versehen, sodass sie in einer geschlossenen Schwenkstellung miteinander ver- rasten. In einer alternativen Ausgestaltung weist die Leiteraufnahme ein Zugfeder auf, die zum Einsetzen des Leiters manuell zusammengedrückt wird und aufgrund ihrer Federkraft nach dem Loslassen eine Kontaktkraft zwischen Leiter und Steckkontakt aufbringt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Steckverbinders weist dieser mindestens ein Übertemperaturwarnelement auf, das eine an einem der Einsätze aufgetretene Übertemperatur optisch und/oder elektrisch signalisiert. Bevorzugt weist das Übertemperaturwarnelement ein Element aus einem Memory-Metall auf, das sich bei der Übertemperatur verformt und damit die Signali- sierung der Übertemperatur auslöst. Auf diese Weise können auftretende Kontaktprobleme, beispielsweise an einem der Steckkontakte oder bei der Verbindung zwischen einem der Steckkontake und einem eingesetzten Leiter, erkannt werden, bevor eine (brand-) gefährliche Situation eintritt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Steckverbinders mit Einsätzen;
Fig. 2 ein Einsatz des Steckverbinders der Fig.1 vor Verbindung mit einem
Leiter;
Fig. 3 der Einsatz aus Fig. 2 mit verbundenem Leiter;
Fig. 4 ein Einsatz für einen Steckverbinder in einer weiteren Ausgestaltung;
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steckverbinders mit Über- temperaturwarnelementen;
Fig. 6 der Steckverbinder aus Fig.5 mit teilweise transparent dargestelltem
Gehäuse;
Fig. 7 eine Anordnung mehrerer Warnelemente in einer isometrischen Darstellung und
Fig. 8 die Anordnung der Warnelemente aus Fig.7 mit einem ausgelösten
Übertemperaturwarnelement.
Fig. 1 zeigt einen Steckverbinder 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel in einer isometrischen Darstellung.
Der Steckverbinder 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden Kammern 3 ausgebildet ist. Vorliegend sind beispielhaft fünf in einer Reihe nebeneinander liegende Kammern 3 vorhanden. Es versteht sich, dass ein anmeldungsgemäßer Steckverbinder 1 auch mit einer anderen, insbesondere auch größeren Anzahl an Kammern 3 ausgebildet sein kann, die in einer oder mehreren, beispielsweise zwei Reihen nebeneinander angeordnet sein können.
In die Kammern 3 sind Einsätze 10 eingesetzt, die an ihrem in der Darstellung der Fig. 1 unteren Ende einen Steckkontakt 1 1 , vorliegend als Tulpenkontakt ausgebildet, aufweisen. Die Steckkontakte 1 1 stellen die Kontakte des Steckverbinders 1 dar, die beim Zusammenwirken mit einem entsprechenden Ge-
gensteckverbinder die elektrische Kontaktierung zwischen Steckverbinder 1 und Gegensteckverbinder herstellen.
Beispielhaft sind in der Fig.1 in vier der fünf Kammern 3 Einsätze 1 0 bereits eingesetzt. Im eingesetzten Zustand verrasten die Einsätze 1 0 im Gehäuse 2 durch am Gehäuse 2 ausgebildete Rastmittel 4. Ein fünfter Einsatz 10 befindet sich noch außerhalb der zugeordneten Kammer 3, in die er im dargestellten Zustand eingeschoben werden kann. In den Figuren 2 und 3 ist einer der Einsätze 1 0 aus Fig. 1 jeweils detaillierter dargestellt.
Der Einsatz 1 0 weist ein Unterteil 1 2 auf, das über ein Schwenkgelenk 1 3 mit einem Oberteil 14 schwenkbar verbunden ist. In der Fig. 2 ist der Einsatz 1 0 in einem geöffneten (aufgeklappten) Zustand dargestellt, in dem das Oberteil 14 gegenüber dem Unterteil 1 2 hochgeschwenkt ist.
Das Unterteil 1 2 nimmt den Steckkontakt 1 1 auf, der bevorzugt einstückig als ein Stanz-Biegeteil aus einem federnden Kontaktmaterialblech ausgebildet ist. Der Steckkontakt 1 1 kann in das Unterteil 1 2 eingesetzt, insbesondere einge- clipst sein oder auch von dem Unterteil 1 2 teilweise umspritzt sein. Neben dem bereits erwähnten, in der Darstellung der Figuren 2 und 3 nach links aus dem Unterteil 1 2 herausragenden Kontaktabschnitt weist der Steckkontakt 1 1 einen Abschnitt mit vorliegend zwei Schneidgabeln 1 1 a auf. Diese ragen in Richtung des Oberteils 14 aus dem Unterteil 1 2 hervor.
Das Oberteil 14 weist eine Leiteröffnung 1 5 auf, in die ein Leiter 1 8 eingesteckt werden kann. Nach dem Einstecken des Leiters 1 8 in die Leiteröffnung 1 5 wird der Leiter durch Leiterführungen 1 6, die bevorzugt integral am Oberteil 14 aus- gebildet sind, innerhalb des Oberteils 14 geführt.
Mit eingeführtem Leiter 1 8 wird der Einsatz 1 0 geschlossen, indem das Oberteil 14 auf das Unterteil 12 verschwenkt wird. Dabei wird der Leiter 1 8 in die
Schneidgabeln 1 1 a eingedrückt. Diese sind als isolationsdurchdringende Kon- takte ausgebildet und schneiden eine Isolierung des Leiters 1 8 ein, sodass eine Seele des Leiters 1 8 elektrisch mit den Steckkontakt 1 1 verbunden ist. Am Oberteil 14 ist eine Rastlasche 1 7 angeformt, die mit einem zugeordneten Rastvorsprung des Unterteils 1 2 zusammenwirkt und den Einsatz 1 0 in dem
geschlossenen Zustand hält. Dieser geschlossene Zustand ist in der Fig. 3 dargestellt.
Der Leiter 18 kann somit ohne weitere Vorbereitung mit dem Steckkontakt 1 1 werkzeuglos verbunden werden. Unterteil 1 2 und Oberteil 14 des Einsatzes 1 0 sind dabei bevorzugt so dimensioniert, dass sie gut zwischen den Fingern gegriffen und zusammengedrückt werden können. In dem in Fig. 3 dargestelltem Zustand kann der Einsatz 1 0 dann ebenfalls werkzeuglos, wie in Fig.1 wiedergegeben ist, in eine der Kammern 3 des Gehäuses 2 des Steckverbinders 1 eingesetzt werden.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Einsatzes 20 für einen Steckverbinder. Der in Fig. 4 dargestellte Einsatz 20 kann in vergleichbarer Art wie der Einsatz 1 0 in Kammern eines Steckverbinders eingesetzt werden, wobei ein geeigneter Steckverbinder vergleichbar mit dem Steckverbinder 1 der Fig. 1 aufgebaut sein kann und sich lediglich in der Dimension und den Proportionen der Kammern 3 unterscheidet.
Der Einsatz 20 weist wiederum einen Steckkontakt 21 auf, der in diesem Bei- spiel als ein Flachkontakt ausgebildet ist. Der in Fig. 4 nach rechts hervorstehende Steckkontakt 21 stellt dann wiederum den Kontakt des Steckverbinders dar.
Der Einsatz 20 weist ein Formteil 23 auf, das einstückig ausgebildet ist und ei- nen federnden Abschnitt 24 umfasst. Der federnde Abschnitt 24 ist in Art eines freistehenden Arms ausgebildet, der einen offenen Bereich umgreift. In diesen offenen Bereich ragt ein Abschnitt des Steckverbinders 21 hinein. Weiterhin ist in diesen offenen Bereich eine Zugfeder 22 eingesetzt und bevorzugt mit dem Steckverbinder verbunden. Die Zugfeder 22 weist eine Öffnung auf, durch die ein freies Ende des Steckkontakts 21 geführt ist. Ein die Öffnung begrenzender Steg der Zugfeder 22 liegt an der Unterseite des entsprechenden Abschnitts des Steckverbinders 21 an. Bei einem Druck auf den federnden Abschnitt 24 wird die Zugfeder zusammengedrückt, sodass sich der Steg der Zugfeder 22 in der Darstellung der Fig. 4 nach unten von dem Steckkontakt 21 wegbewegt.
In diesem Bereich ist in das Formteil 23 ein zu mindestens einer Seite offener Kanal eingebracht, der eine Leiteröffnung 25 und eine Leiterführung 26 bildet. Bei eingedrücktem federnden Abschnitt 24 kann in die Leiteröffnung 1 5 ein zuvor abisolierter Leiter eingesteckt werden, der im Bereich der Leiterführung 26
nach einem Loslassen des federnden Abschnitts 24 von dem Steg der Zugfeder 22 an den im inneren des Formteils 23 liegenden Abschnitt des Steckkontakts 21 gedrückt wird. Bis auf den Vorgang des Abisolierens kann ein Leiter so ebenfalls werkzeuglos mit dem Steckkontakt 21 des Einsatzes 20 verbunden werden. Der Einsatz kann dann, wiederum bevorzugt rastend, in eine Kammer eines Gehäuses eines Steckverbinders eingesetzt werden. In den Figuren 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steckverbinders 1 mit Einsätzen 10 dargestellt. Der Steckverbinder 1 entspricht in seinem Grundaufbau dem Ausführungsbeispiel der Fig.1 , auf das hiermit ausdrücklich verwiesen wird. Zusätzlich zum Ausführungsbeispiel der Fig.1 ist vorliegend benachbart zu jeder Kammer 3, in die die Einsätze 10 eingeschoben sind, eine Aufnahme 5 für jeweils ein Übertemperaturwarnelement 30 ausgebildet. Abgekürzt wird das Übertemperaturwarnelement 30 auch als Warnelement 30 bezeichnet. In der Fig. 5 ist der Steckverbinder 1 mit angeschlossenen Leitungen 1 8 wiedergegeben. In der Fig. 6 sind die Leitungen 1 8 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Dafür ist ein Teil des Gehäuses 2 des Steckverbinders 1 transparent dargestellt, sodass die im Gehäuse 2 angeordneten Warnelemente 30 sichtbar sind.
Die Warnelemente 30 detektieren eine im Bereich der Einsätze auftretende erhöhte Temperatur, beispielsweise eine Temperatur über 80° Celsius oder über 1 00° Celsius, und signalisieren optisch, wenn eine derartige erhöhte Temperatur detektiert wurde. Im Grundzustand sind die Warnelemente 30 so in der Auf- nähme 5 angeordnet, dass sie bündig mit dem Gehäuse 2 oder gar vertieft gegenüber dem Gehäuse 2 positioniert sind. Nach Detektion einer erhöhten Temperatur tritt ein Abschnitt des Warnelements 30 gegenüber dem Gehäuse 2 hervor und zeigt so die detektierte Übertemperatur an. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 5 und 6 ist dieser Fall bei dem zweiten Warnelement 30 von links eingetreten. Bevorzugt setzt sich der hervortretende Teil des Warnelements 30 farblich vom Gehäuse 2 ab, sodass eine aufgetretene Übertemperatur schnell erfasst werden kann.
In den Figuren 7 und 8 ist eine Anordnung von hier vier nebeneinander liegenden Warnelementen 30 isoliert vom Steckverbinder 1 dargestellt. In Fig. 7 sind alle vier Warnelemente 30 in ihrem Grundzustand, wohingegen bei dem Beispiel der Fig. 8 das zweite Warnelement 30 von links in einem ausgelöstem Zustand dargestellt ist.
Die Warnelemente 30 weisen einen Grundkörper 31 auf, der im Wesentlichen quaderförmig geformt ist, mit einer nach oben offenen Mulde 32 im mittleren Bereich. Weiter weist jedes Warnelement 30 einen Signalkörper 33 auf, der die Form einer im unteren Bereich abgeflachten Lasche aufweist. Der abgeflachte Abschnitt ist mit dem Bezugszeichen 34 gekennzeichnet.
In den Aufnahmen 5 im Steckverbinder 1 ist der Grundkörper 31 entweder fest aufgenommen oder in der dargestellten Form integral aus dem Gehäuse 2 des Steckverbinders ausgeformt. Relativ zu dem Grundkörper 31 kann sich der
Signalkörper 33 innerhalb gewisser Grenzen nach oben und unten bewegen. In dem abgeflachten Abschnitt 34 steht ein Bolzen 35 hervor, der bei vollständig abgesenktem Signalkörper 33 in der Mulde 32 des Grundkörpers 31 liegt. Zwischen dem Bolzen 35 und dem oberen, nicht abgeflachten Teil des Signalkörpers 33 ist ein Federelement 36 eingeklemmt. Das Federelement 36 besteht aus einem sogenannten Memory-Material, welches eine Metalllegierung ist, das sich an eine bestimmte Form„erinnert" und diese Form aus einem aktuellen Formzustand heraus nach einer thermischen Aktivierung wieder einnimmt.
Bei dem Warnelement 30 ist die eingeprägte Form winkelförmig, wie es bei dem ausgelöstem Warnelement 30 (zweites von links in den Figuren 7 und 8) dargestellt ist. Dieser Zustand kann in einem metastabilen, aktuellem Formzustand gebracht werden, indem der Signalkörper 33 des Warnelementes 30 heruntergedrückt wird. Das Federelement 36 wird dadurch gestreckt. Diese gestreckte Form wird beibehalten, bis das Federelement 36 auf eine bestimmte, durch die Materialzusammensetzung festliegende Übertemperatur erwärmt wird. Bei den anwendungsgemäßen Warnelementen 30 bildet das Federelement 36 somit gleichzeitig eine Feder, deren gespeicherte Energie für das emporschieben des Signalkörpers 33 genutzt wird und auch das temperaturempfindliche, auslösende Element.
Die Warnelemente 30 können in der dargestellten Form unmittelbar als optische Indikatoren dienen. Zusätzlich kann das Auslösen eines der Warnelemente 30 auch auf einfache Weise elektrisch erfasst werden. Zu diesem Zweck sind seitlich an dem Grundkörper 31 eines jeden Warnelements 30 Kontaktla- sehen 37 angeordnet, die nach oben leicht über die Höhe des Grundkörpers 31 hinausstehen.
Ein gestrecktes Federelement 36 verbindet die beiden seitlich an einem Grundkörper 31 positionierten Kontaktlaschen 37 elektrisch. Ein Warnelement 30 löst aus, indem das Federelement 36 die Winkelform einnimmt. Im gewinkelten Zustand werden die Kontaktlaschen 37 von dem Federelement 36 nicht miteinander verbunden, was von einer Auswerteelektrik oder -elektronik erfasst werden kann. Es ist denkbar, jedes Warnelement 30 auf diese Weise separat auszuwerten.
Bei der Anordnung der Figuren 7 und 8 sind die Warnelemente 30 elektrisch in Reihe geschaltet, indem aufeinander zuweisende Kontaktlaschen 37 benachbarter Warnelemente 30 miteinander verbunden sind oder einstückig ausgebildet sind. Die dargestellte Kette der Warnelemente 30 kann an den äußeren, links bzw. rechts der Kette angeordneten Kontaktlaschen 37 kontaktiert und ausgewertet werden. Löst eines der Warnelemente 30 aus, wird die Reihenschaltung der Warnelemente 30 unterbrochen.
Die Übertemperaturwarnelemente 30 sind vorstehend im Zusammenhang mit einem Steckverbinder 1 mit Einsätzen 10 beschrieben worden. Es versteht sich, dass die Übertemperaturwarnelemente 30 auch in anderen Arten von Steckverbindern oder anderen elektrischen oder elektronischen Geräten eingesetzt werden können.
Bezugszeichen
I Steckverbinder
2 Gehäuse
3 Kammer
4 Rastmittel
5 Aufnahme für Übertemperaturwarnelement 10 Einsatz
I I Steckkontakt
1 1 a Schneidgabel
12 Unterteil
13 Schwenkgelenk
14 Leiteröffnung
1 6 Leiterführung
17 Rastlasche 20 Einsatz
21 Steckkontakt
22 Zugfeder
23 Formteil
24 Federabschnitt
25 Leiteröffnung
26 Leiterführung
30 Übertemperaturwarnelement
31 Grundkörper
32 Mulde
33 Signalkörper
34 abgeflachter Abschnitt
35 Bolzen
36 Federelement
37 Kontakt