EP3510676A1 - Überspannungsschutzmodul für einen modularen steckverbinder - Google Patents

Überspannungsschutzmodul für einen modularen steckverbinder

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EP3510676A1
EP3510676A1 EP17777773.7A EP17777773A EP3510676A1 EP 3510676 A1 EP3510676 A1 EP 3510676A1 EP 17777773 A EP17777773 A EP 17777773A EP 3510676 A1 EP3510676 A1 EP 3510676A1
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EP
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plug
module
connector
overvoltage protection
housing
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Andreas Nass
Stefan Garske
Frank Quast
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Harting Electric GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/06—Mounting arrangements for a plurality of overvoltage arresters

Definitions

  • the present invention relates to a connector module for a modular connector.
  • Modular connectors are used in a wide variety of technical applications.
  • the modular connectors are based on the technical principle, several different signals or
  • Mating connector module form a connector module pair over which a particular desired signal, e.g. an electrical signal and / or a desired current or fluid flow, or a desired light or flux, e.g. is a luminous flux for optoelectronic data transmission, and / or any data stream can be forwarded.
  • a particular desired signal e.g. an electrical signal and / or a desired current or fluid flow
  • a desired light or flux e.g. is a luminous flux for optoelectronic data transmission, and / or any data stream can be forwarded.
  • a typical application of a modular connector relates to the supply of a system with different signals, and at least one particular electrical energy supply, different
  • An example of a modular connector is known from EP 1 353 412 A2.
  • Modular connectors or modular connector systems have also been disclosed, for example, in numerous other publications and publications, shown at fairs and are used in particular in the industrial environment. For example, they are described in the publications DE 10 2013 106 279 A1, DE 10 2012 1 10 907 A1, DE 10 2012 107 270 A1, DE 20 2013 103 61 1 U1, EP 2 510 590 A1, EP 2 510 589 A1, DE 20 201 1 050 643 U1, EP 0 860 906 A2,
  • Holding frame at least partially made of resilient sheet metal.
  • the holding frame has a base section and a
  • the basic section serves to fix a
  • the deforming portion may assume an inserting state and a holding state, wherein the inserting state allows insertion of at least one module in a direction transverse to the plane in the holding frame with a received module fixed in the holding state.
  • Terminal block system with overvoltage protection for one A plurality of substantially similar side-by-side terminal blocks arranged on a mounting rail (HUT).
  • the object of the invention is to take into account the aforementioned disadvantages and an electrical device with the least possible installation, cabling and space requirements with a separate
  • the connector module according to the invention for a modular connector is characterized in that the connector module has an electrical overvoltage protection.
  • the functionality of an overvoltage protection module can advantageously be reduced to one modular connector can be moved, which has at least one such connector module.
  • the expense for retrofitting an electrical appliance with such a modular plug connector can also be reduced significantly.
  • individual electrical devices can be retrofitted separately from each other with their own overvoltage protection, which is suitable in particular for each individual device and which is arranged in particular in the associated attachment housing. This suitability can relate, for example, to the reaction time and / or the threshold voltage at which the
  • the invention so be it apart from subsequently incorporate a conventional known surge protection in an electrical device to be protected, which interferes with the corresponding device with the associated
  • Control Cabinet is mounted, where he claimed in the control cabinet particularly precious construction and wiring space, which could be used for other components.
  • Inventive overvoltage protection module can also be integrated into the respective mating connector, which can be correspondingly designated and assigned for this purpose.
  • This variant is suitable, for example, for overvoltage protection modules which are specified for specific devices, functions and / or positions in the network.
  • the invention still allows - if desired - a schall Hes arranging the overvoltage protection module, namely in the respective mounting housing of the cabinet or in the associated or provided for connection mating connector housing, while still maintaining the advantage that in the control cabinet valuable space on the DIN rail and in Cabling space is saved and the surge protection from the outside by simply repositioning the mating connector with little manual effort is ranked.
  • Plug-in module which is an overvoltage protection module, both ensures a particularly large space savings, and is particularly flexible use.
  • electrical devices to be protected by the invention for example, in a, e.g. by lightning strike and / or switch-on operations and / or by any so-called "dirty network" and / or in particular by a corresponding one
  • predetermined grounding situation particularly overvoltage hazardous environment are operated separately from each other and in particular according to their electronic design and / or their
  • earth-specific arrangement in the network are each protected by its own, particularly suitably dimensioned surge protection.
  • Overvoltage protection is generally known to the person skilled in the art. In general, voltage spikes are provided by it
  • Overvoltage protection circuits derived by means of gas arresters and diodes to the ground and / or ground of the respective electrical device, i. electrically connected to a ground and / or ground contact of the corresponding device. It makes sense that the components are connected and dimensioned so that the voltage peaks can damage at least no electrical hardware of the connected electrical device.
  • the plug according to the invention for a modular plug connector has a plurality of plug modules, of which at least one is designed in the form of the overvoltage protection module according to the invention. For example, as previously indicated, on
  • a modular connector comprising a mounting housing and a mating connector, can be realized, with which the effort to install a surge protection module and the associated wiring costs can be significantly reduced and also also space, especially space and / or wiring space, for. in control cabinets or control cabinets or in the corresponding electrical device, can be saved.
  • the plug has at least one holder frame in which the plug modules are received or held.
  • the support frame may also be attached to a surface, such as a surface. to a surface of the electrical device, mounted to attach the plug of the modular connector together with the plug modules to the surface.
  • the plug modules are detachable in the holding frame
  • the plug modules are accommodated in the holding frame in a form-fitting and / or non-positive manner.
  • a positive reception can be realized in particular by a plurality of locking pins provided on each plug module, which can each be received in latching windows which are provided on side parts of the holding frame.
  • the mounting housing can be received or mounted.
  • the connector housing, in particular the mounting housing can be attached to a surface e.g. a control cabinet or plant cabinet or even more advantageously be attached to a surface of the electrical device to be protected.
  • the holding frame in the connector housing is positively and / or non-positively receivable.
  • a positive and non-positive recording of the support frame can be taken firmly and safely in the connector housing.
  • the support frame two hinged together
  • the side panels can automatically align by screwing the support frame into the connector housing or on another surface in parallel and the
  • the holder frame parts are brought together via a translational movement or that the holding frame, which has a cross-sectionally substantially rectangular base frame, for example, laterally attached thereto cheek parts has resilient tabs with locking windows, in which plug modules are usually inserted in the insertion direction and are then held perpendicular thereto in the holding frame, and are additionally fixed in the insertion direction by locking with their locking pins in the latching windows.
  • such a holding frame of an electric be made of conductive material, in particular metal, to, for example via a grounding screw and / or via the electrical contact to
  • Connector housing to allow the necessary grounding.
  • the cheek parts then consist of resilient sheet metal.
  • the overvoltage protection module may have a grounding spring, which has a ground connection of its
  • Overvoltage protection circuit which in particular together with this ground terminal is arranged on a printed circuit board, electrically conductively connects to the holding frame, be it directly on the side parts or possibly also in the electrically or electrically conductive fixed therein, in particular glued, welded, soldered, riveted, latched and / or bolted elastic
  • Cheek parts In particular, provides an electrical contact on the cheek parts when the cheek parts, which are formed in particular of resilient metal sheet, for example, bent by 180 ° and are preferably fixed from the inside to the base frame, in which case the appropriate method of attachment of the cheek parts on the base frame according to a possible good electrical conductivity should be selected. In particular, welding, soldering,
  • the modular connector according to the invention has a
  • each plug module of the plug and a mating connector module of the mating connector form a plug module pair, wherein the plug and the mating connector can assume an interconnected state in which connector module and mating connector module each of Plug module pairs connected to each other, so plugged and
  • Plug module according to the invention in the connected state of the plug and mating connector includes at least one plug module pair at least one overvoltage protection module.
  • FIG. 1 a, b A plug-in module and a mating connector module
  • Fig. 2a - e the plug module in an exploded view and in the assembled state
  • FIG. 3 shows the plug-in module inserted into a holding frame with a grounding spring
  • Fig. 6a, b a mounting housing and a mating connector housing with the built-in frame in an oblique view
  • Fig. 7 shows a connector, with the mounting housing and thus plugged and locked mating connector housing in a side view.
  • FIG. 1 a shows a plug-in module 1
  • FIG. 1 b shows a plug-in plug-in module 2 which can be plugged in.
  • the plug-in module 1 has an overvoltage protection circuit, so that the plug-in module 1 is an overvoltage protection module.
  • the module housing is made of an electrically insulating material, e.g. Plastic, and is from a first
  • the second housing part 13 has two locking pins 132, 133 of different size for its own polarization, which are integrally formed on two opposite narrow side parts of the second housing part 13, and of which only the first 132 can be seen in this illustration. Furthermore, 1 1 pin contacts 1 1 1 are pressed into the first housing part and form a mating face of the plug-in module. 1 In an alternative embodiment, not shown in the drawing, the plug-in module has 1 socket contacts.
  • the mating connector module 2 shown in FIG. 1 b has a
  • the mating plug-in module has plug-in contacts.
  • Housing of the mating plug-in module 2 are also two such
  • Locking pin 232, 233 molded. Furthermore, the two mating faces have no closer
  • Polarization webs and recesses / slots Polarization webs and recesses / slots.
  • FIG. 2 shows the connector module 1 in an exploded view.
  • Fig. 1 a shows the first housing half and the pin contacts 1 1 1 of the connection side.
  • Fig. 2b is a rectangular printed circuit board 12 with the overvoltage protection circuit constructed of diodes 122 and
  • connection pads 121 which are electrically connected via printed conductors to the protective circuit. Opposite each other are two on their long sides
  • Grounding springs 4 which are also shown in FIG. 4 as a separate component, soldered to a respective ground terminal of the printed circuit board 4.
  • the circuit board 12 is soldered with their connection pads 121 to the pin contacts 1 1 1.
  • the printed circuit board 12 has a cable connection element 124, whose
  • Overvoltage protection circuit namely a terminal of the diodes 122 are connected.
  • Fig. 2d shows the second housing part 13, wherein from this view, the second 133 of the two locking pins 132, 133 can be seen.
  • Connection window 134 on.
  • the second housing part 13 At its opposite opening, which is provided for inserting the printed circuit board 12 in the second housing part 13, or in other words for attaching the second housing part 13 on the printed circuit board 12, the second housing part 13 has on both sides of two opposite side parts one slit-shaped opening 131 and further includes an unspecified detent mechanism for its attachment to the first housing part 1. 1 In the mated, ie assembled state, which is shown in Fig. 2e, remains at least in the end region of the slot-shaped opening 131, a window opening. The window opening thus formed allows protruding parts of the contact spring 4 for grounding even in the assembled state.
  • Plug module 1 with a metallic support frame 3 shown.
  • the locking pins 132, 133 of the plug module 1 are received in latching windows 33 of the holding frame 3, whereby the plug module 1 in
  • Holding frame 3 is fixed.
  • the contact spring 4 of the plug-in module is indicated by dashed lines with its two spring arms 41, wherein the
  • Fig. 4 shows the contact spring 4. It is a stamped and bent part of resilient sheet metal, which has a substantially rectangular shape in the unbent state. From this, a window 42 is punched out on three sides in a partial area parallel to three outer sides, so that a three-sided rectangular frame 43 is formed on these three sides and a spring-elastic tab on the fourth side. Due to the division of this tab in two halves, two parallel spring arms 41, each free on three sides, are formed, which in their approach are bent out of the window plane in a first direction and slightly towards the frame 43 in the opposite direction towards their ends
  • the second portion has two parallel, extending in the direction of the window 42 slots through which initially three parallel tabs are formed.
  • the two outer tabs are then bent at a first bending edge at right angles and opposite to the first direction, whereby rectangular angled mounting feet 44 are formed.
  • the inner flap is bent at a second bending edge in the same direction, whereby at a different distance from the window 42, a rectangular Lötfahne 45 is formed, wherein the first bending edge of the window 42 is about the thickness of the printed circuit board 12 farther than the second bending edge ,
  • the contact spring on the one hand with its mounting feet for example, "below” the circuit board and on the other hand with their Lötfahne 45, eg "above” the circuit board from the side to be clamped to the circuit board, which is already a stop guaranteed.
  • the Lötfahne 45 can then be soldered to the respective ground contact of the printed circuit board 12 for grounding the contact spring 4, whereby fastening the contact spring 4 on the
  • Printed circuit board 12 continues to be strengthened.
  • FIG. 5 shows two identical holding frames 3, 3 ' in a side view.
  • the first holding frame 3 is equipped with a connector module 1.
  • the second holding frame 3 ' is equipped with a mating connector module 2.
  • the two holding frames 3, 3 ' and the two modules 1, 2 are each adapted to be put together.
  • Fig. 6 shows a plug with a mounting housing 51 and a mating connector with a mating connector housing 52.
  • the first support frame 3 is installed with the connector module 1.
  • the second support frame 3 ' is installed with the connector module 1.
  • the mounting housing 51 has a locking bracket 513.
  • the mating connector housing 52 has locking pins 523, which are provided with the Locking bracket 513 cooperate. The mating connector housing 52 is thus plugged and locked with the mounting housing 51.
  • Fig. 7 shows the connector with its connector housing 5 in the plugged and locked state.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steckermodul 1 für einen modularen Steckverbinder 5, wobei das Steckermodul 1 einen Überspannungsschutz mit wenigstens einem Masseanschluss aufweist. Ferner betrifft die Erfindung einen Stecker und einen modularen Steckverbinder mit einem derartigen Steckermodul 1.

Description

Überspannunqsschutzmodul für einen modularen Steckverbinder
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steckermodul für 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, z.B. elektrische Ströme und/oder Fluidströme und/oder Licht und/oder Datenströme über mehrere Steckermodule und
Gegensteckermodule weiterzuleiten, die im verbundenen Zustand eines Steckers und eines Gegensteckers des modularen Steckverbinders miteinander verbunden sind. Jeweils ein Steckermodul und ein
Gegensteckermodul bilden ein Steckermodulpaar, über welches ein bestimmtes erwünschtes Signal, z.B. ein elektrisches Signal und/oder ein erwünschter Strom oder ein erwünschter Fluidstrom oder ein erwünschtes Licht bzw. ein erwünschter Lichtstrom, der z.B. ein Lichtstrom zur optoelektronischen Datenübertragung ist, und/oder irgendein Datenstrom weitergeleitet werden kann.
Durch das Modulprinzip kann durch einen auf einfache und praktische Weise vornehmbaren Verbindungsvorgang die Weiterleitung dieser unterschiedlichen Signale und/oder Ströme realisiert werden. Ein typischer Anwendungsfall eines modularen Steckverbinders betrifft die Versorgung einer Anlage mit unterschiedlichen Signalen, sowie zumindest einer insbesondere elektrischen Energieversorgung, unterschiedlichen
Spannungen und/oder Stromstärken sowie Signalen z.B. einer von der Anlage entfernten Anlagensteuerung. Stand der Technik
Ein Beispiel eines modularen Steckverbinders ist aus der EP 1 353 412 A2 bekannt. Modulare Steckverbinder bzw. Steckverbinder-Modularsysteme wurden auch beispielsweise in zahlreichen weiteren Druckschriften und Veröffentlichungen offenbart, auf Messen gezeigt und befinden sich insbesondere im industriellen Umfeld im Einsatz. Beispielsweise werden sie in den Druckschriften DE 10 2013 106 279 A1 , DE 10 2012 1 10 907 A1 , DE 10 2012 107 270 A1 , DE 20 2013 103 61 1 U1 , EP 2 510 590 A1 , EP 2 510 589 A1 , DE 20 201 1 050 643 U1 , EP 0 860 906 A2,
DE 296 01 998 U1 , EP 1 353 412 A2 beschrieben.
Weitere modulare Steckverbinder bzw. Steckermodule sind aus der DE 10 2013 102 023 A1 und der WO 201 11\ 00942 A1 bekannt.
Aus der Druckschrift WO 2015/085995 A1 ist ein Halterahmen für einen Steckverbinder, aufweisend eine gute Hitzebeständigkeit und eine hohe mechanische Robustheit, bekannt, der beim Einbau in ein metallisches Steckverbindergehäuse eine Schutzerdung ermöglicht, gleichzeitig aber auch eine komfortable Bedienbarkeit, insbesondere beim Auswechseln einzelner Module, gewährleistet. Dazu wird vorgeschlagen, den
Halterahmen zumindest teilweise aus federelastischem Blech zu fertigen. Dazu kann der Halterahmen einen Grundabschnitt und einen
Verformungsabschnitt aufweisen, die aus unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. Der Grundabschnitt dient zur Fixierung eines
aufgenommenen Moduls in einer Ebene. Der Verformungsabschnitt kann einen Einführzustand und einen Haltezustand annehmen, wobei der Einführzustand ein Einführen wenigstens eines Moduls in einer Richtung quer zur Ebene in den Halterahmen erlaubt, wobei ein aufgenommenes Modul im Haltezustand fixiert ist.
Die Druckschrift DE 10 2014 213 728 A1 offenbart ein
Reihenklemmensystem mit einem Überspannungsschutz für eine Mehrzahl von im Wesentlichen gleichartigen nebeneinanderliegenden Reihenklemmen, welche auf einer Montageschiene (HUT) angeordnet sind.
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass zur Nachrüstung elektrischer Geräte mit einem oder mehreren Überschutzmodulen nicht immer ein kompletter Schaltschrank zur Verfügung steht, der eine Hutschiene aufweist, an der ein entsprechender Überspannungsschutzmodul anbringbar und so in den Schaltschrank integrierbar ist. Es besteht dennoch oft der Bedarf, ein an eine Signalquelle und/oder -senke, an ein Netzwerk und/oder eine Stromversorgung angeschlossenes oder anzuschließendes elektrisches Gerät nachträglich mit einem
entsprechenden Überspannungsschutz auszustatten. Weiterhin hat es sich in der Praxis als sinnvoll erwiesen, für verschiedene elektrische Geräte auch entsprechende, unterschiedlich dimensionierte
Überschutzschaltungen vorzusehen.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den vorgenannten Nachteilen Rechnung zu tragen und ein elektrisches Gerät mit möglichst geringem Montage-, Verkabelungs- und Platzaufwand mit einem separaten
Überspannungsschutz zu versehen.
Diese Aufgabe wird mit einem Steckermodul für einen modularen
Steckverbinder mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Steckermodul für einen modularen Steckverbinder zeichnet sich dadurch aus, dass das Steckermodul einen elektrischen Überspannungsschutz aufweist.
Mittels des Steckermoduls mit dem Überspannungsschutzmodul kann die Funktionalität eines Überspannungsschutzmoduls vorteilhaft auf einen modularen Steckverbinder verlagert werden, der wenigstens ein solches Steckermodul aufweist. Auf diese Weise kann weiterhin vorteilhaft auch der Aufwand zur nachträglichen Ausstattung eines elektrischen Gerätes mit einem derartigen modularen Steckverbinder deutlich reduziert werden. Besonders vorteilhaft ist es, dass auf diese Weise einzelne elektrische Geräte separat voneinander jeweils mit einem eigenen, speziell für jedes einzelne Gerät geeigneten Überspannungsschutz nachgerüstet werden können, der insbesondere in dem dazugehörigen Anbaugehäuse angeordnet ist. Diese Eignung kann beispielsweise die Reaktionszeit und/oder die Schwellspannung betreffen, bei welcher der
Überspannungsschutz auslöst.
Vorteilhafterweise kann einerseits durch die Erfindung dabei also davon abgesehen werden, einen übliche bekannte Überspannungsschutz nachträglich in ein zu schützendes elektrisches Gerät einzubauen, was einen Eingriff in das entsprechende Gerät mit den dazugehörigen
Schwierigkeiten wie z.B. Platzmangel, ggf. erneuten Zertifizierungen etc. bedeuten würde.
Weiterhin ist es durch die Erfindung auch nicht mehr notwendig, dass der Überspannungsschutz z.B. an Leisten bzw. Hutschienen in einem
Schaltschrank montiert wird, wo er den im Schaltschrank besonders kostbaren Bau- und Verkabelungsraum beansprucht, der auch für andere Komponenten genutzt werden könnte.
Weiterhin können durch die Erfindung auch Verwechslungen bei der Zuordnung mehrerer ggf. unterschiedlicher Überspannungsschutzmodule zu den einzelnen elektrischen Geräten einer Anlage ausgeschlossen werden, denn nachdem der passende Überspannungsschutz einmalig in das Anbaugehäuse des jeweiligen elektrischen Gerätes integriert und damit verkabelt wurde, kann er als fest damit verbunden angesehen werden. Dies erleichtert die intuitive Zuordnung beim Einbau und sichert das entsprechende Gerät gegen die Verwendung eines ggf. weniger geeigneten Überspanungsschutzes ab.
Alternativ kann, falls eine flexible Zuordnung gewünscht ist, ein
erfindungsgemäßes Überspannungsschutzmodul auch in den jeweiligen Gegenstecker integriert werden, der zu diesem Zweck entsprechend bezeichnet und zugeordnet werden kann. Diese Variante eignet sich beispielsweise für Überspannungsschutzmodule, die für bestimmte Geräte, Funktionen und/oder Positionen im Netzwerk spezifiziert sind.
Auch ermöglicht die Erfindung nach wie vor - falls gewünscht - ein schaltschrankseitiges Anordnen des Überspannungsschutzmoduls, nämlich im jeweiligen Anbaugehäuse des Schaltschranks oder im damit verbundenen oder zur Verbindung vorgesehenen Gegensteckergehäuse, wobei dennoch der Vorteil gewahrt bleib, dass im Schaltschrank wertvoller Platz an der Hutschiene und im Verkabelungsraum eingespart wird und der Überspannungsschutz auch von außen durch einfaches Umstecken des Gegensteckers mit nur geringem händischen Aufwand rangierbar ist. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass das erfindungsgemäße
Steckermodul, bei dem es sich um ein Überspannungsschutzmodul handelt, sowohl für eine besonders große Platzersparnis sorgt, als auch besonders flexibel einsetzbar ist.
Vorteilhafterweise können durch die Erfindung zu schützende elektrische Geräte, die beispielswiese in einer, z.B. durch Blitzeinschlag und/oder Einschaltvorgänge und/oder durch irgendein sogenanntes„schmutziges Netz" und/oder insbesondere in einer durch eine entsprechende
vorgegebene Erdungssituation besonders überspannungsgefährdeten Umgebung betrieben werden, separat voneinander und insbesondere entsprechend ihrer elektronischen Bauform und/oder ihrer
erdungsspezifischen Anordnung im Netz jeweils durch einen eigenen, besonders geeignet dimensionierten Überspannungsschutz geschützt werden. Ein Überspannungsschutz ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt. In der Regel werden Spannungsspitzen durch dafür vorgesehene
Überspannungsschutzschaltungen mittels Gasableitern und Dioden auf die Erde und/oder Masse des jeweiligen elektrischen Gerätes abgeleitet, d.h. elektrisch leitend mit einem Erdungs- und/oder Massekontakt des entsprechenden Gerätes verbunden. Sinnvollerweise sind die Bauteile dabei so verschaltet und dimensioniert, dass die Spannungsspitzen zumindest keine elektrische Hardware des angeschlossenen elektrischen Gerätes beschädigen können.
Der erfindungsgemäße Stecker für einen modularen Steckverbinder weist eine Mehrzahl von Steckermodulen auf, von denen mindestens eines in Form des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzmoduls ausgeführt ist. Beispielsweise kann, wie zuvor bereits angedeutet, am
entsprechenden Gerät ein modularer Steckverbinder, aufweisend ein Anbaugehäuse und einen Gegenstecker, realisiert werden, mit welchem der Aufwand zum Einbau eins Überspannungsschutzmoduls sowie der dazugehörige Verkabelungsaufwand deutlich reduziert werden kann und weiterhin auch Platz, insbesondere Bauraum und/oder Verkabelungsraum z.B. in Schaltschränken bzw. Steuerschränken oder im entsprechenden elektrischen Gerät, eingespart werden kann.
Bei einer praktischen Ausführungsform weist der Stecker zumindest einen Halterrahmen auf, in welchem die Steckermodule aufgenommen bzw. gehalten sind. Der Halterahmen kann aber auch an eine Fläche, wie z.B. an eine Fläche des elektrischen Gerätes, montiert bzw. angebracht bzw. befestigt werden, um den Stecker des modularen Steckverbinders zusammen mit den Steckermodulen an der Fläche anzubringen.
Bevorzugt sind die Steckermodule in dem Halterahmen lösbar
aufgenommen und insbesondere fest und lösbar aufgenommen. Besonders bevorzugt sind die Steckermodule in dem Halterahmen formschlüssig und/oder kraftschlüssig aufgenommen. Eine formschlüssige Aufnahme kann insbesondere durch mehrere an jedem Steckermodul vorgesehene Rastzapfen realisiert werden, die jeweils in Rastfenstern aufnehmbar sind, die an Seitenteilen des Halterahmens vorgesehen sind.
Bei einer besonders praktischen Ausführungsform ist der Halterahmen in dem Steckverbindergehäuse, insbesondere dem Anbaugehäuse aufnehmbar bzw. montierbar. Das Steckverbindergehäuse, insbesondere das Anbaugehäuse kann an einer Fläche z.B. eines Schaltschranks bzw. Anlagenschranks oder auch besonders vorteilhaft an einer Fläche des zu schützenden elektrischen Gerätes angebracht sein.
Besonders bevorzugt ist der Halterahmen in dem Steckverbindergehäuse formschlüssig und/oder kraftschlüssig aufnehmbar. Insbesondere durch eine formschlüssige und kraftschlüssige Aufnahme kann der Halterahmen fest und sicher in dem Steckverbindergehäuse aufgenommen werden.
Insbesondere kann der Halterahmen zwei miteinander gelenkig
verbundene Seitenteile besitzen. Dann können sich die Seitenteile durch Einschrauben des Halterahmens in das Steckverbindergehäuse oder auf eine andere Fläche automatisch parallel ausrichten und die
Steckermodule dadurch in ihrer Position fixieren. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die Halterahmenteile über eine Translationsbewegung zusammengeführt werden oder dass der Halterahmen, welcher einen im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen Grundrahmen aufweist, beispielsweise an seitlich daran angefügten Wangenteilen federelastische Laschen mit Rastfenstern besitzt, in welche Steckermodule üblicherweise in Steckrichtung eingeführt werden und daraufhin senkrecht dazu im Halterahmen gehalten sind, und zusätzlich in Steckrichtung fixiert werden, indem sie mit ihren Rastzapfen in den Rastfenstern verrasten.
Insbesondere kann ein solcher Halterahmen aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere Metall gefertigt sein, um, z.B. über eine Erdungsschraube und/oder über den elektrischen Kontakt zum
Steckverbindergehäuse, die notwendige Erdung zu ermöglichen.
Beispielsweise können die Wangenteile dann aus federelastischem Blech bestehen. Das Überspannungsschutzmodul kann eine Erdungsfeder aufweisen, welche einen Masseanschluss seiner
Überspannungsschutzschaltung, welche insbesondere samt diesem Masseanschluss auf einer Leiterkarte angeordnet ist, elektrisch leitend mit dem Halterahmen verbindet, sei es direkt an dessen Seitenteilen oder möglicherweise auch über die darin oder daran elektrisch leitend befestigten, insbesondere verklebten, verschweißten, verlöteten, vernieteten, verrasteten und/oder verschraubten federelastischen
Wangenteilen. Insbesondere bietet sich eine elektrische Kontaktierung an den Wangenteilen an, wenn die Wangenteile, die insbesondere aus federelastischem Blech gebildet sind, beispielsweise um 180° abgebogen und so bevorzugt von innen am Grundrahmen befestigt sind, wobei dann die geeignete Befestigungsmethode der Wangenteile am Grundrahmen gemäß einer möglichst guten elektrischen Leitfähigkeit ausgewählt werden sollte. Insbesondere bietet sich dafür ein Verschweißen, Verlöten,
Vernieten, Verrasten und/oder Verschrauben der federelastischen
Wangenteile an dem Grundrahmen an, um eine besonders gute elektrische Leitfähigkeit zwischen den Wangenteilen und dem
Grundrahmen zu gewährleisten.
Der erfindungsgemäße modulare Steckverbinder weist einen
erfindungsgemäßen Halterahmen, bevorzugt mit einer Mehrzahl von Steckermodulen und insbesondere ein Anbaugehäuse sowie einen Gegenstecker mit einer Mehrzahl von Gegensteckermodulen auf, wobei jeweils ein Steckermodul des Steckers und ein Gegensteckermodul des Gegensteckers ein Steckermodulpaar bilden, wobei der Stecker und der Gegenstecker einen miteinander verbundenen Zustand einnehmen können, in welchem Steckermodul und Gegensteckermodul jedes der Steckermodulpaare miteinander verbunden, also gesteckt und
insbesondere, z.B. mittels eines Verriegelungsbügels miteinander verriegelt, sind, dass sie aber auch einen voneinander getrennten Zustand einnehmen können, in welchem Steckermodul und Gegensteckermodul jedes der Steckermodulpaare voneinander gelöst sind, wobei bei dem Steckermodulpaar bzw. den Steckermodulpaaren mit dem
erfindungsgemäßen Steckermodul im verbundenen Zustand des Stecker und Gegensteckers wenigstens ein Steckermodulpaar zumindest ein Überspannungsschutzmodul beinhaltet.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 a, b Ein Steckermodul und ein Gegensteckermodul;
Fig. 2a - e das Steckermodul in einer Explosionsdarstellung und in zusammengesetztem Zustand;
Fig. 3 das in einen Halterahmen eingesetzte Steckermodul mit einer Erdungsfeder;
Fig. 4 die Erdungsfeder in einer separaten Darstellung;
Fig. 5a, b das Steckermodul und das Gegesteckermodul, die jeweils in einen Halterahmen eingesetzt sind, in einer
Seitenansicht;
Fig. 6a, b ein Anbaugehäuse und ein Gegensteckergehäuse mit den darin eingebauten Halterahmen in einer Schrägansicht; Fig. 7 einen Steckverbinder, mit dem Anbaugehäuse und dem damit gesteckten und verriegelten Gegensteckergehäuse in einer Seitenansicht.
Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische
Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
Die Fig. 1 a zeigt ein Steckermodul 1 und die Fig. 1 b zeigt ein damit steckbares Gegensteckermodul 2. Das Steckermodul 1 besitzt eine Überspannungsschutzschaltung, so dass es sich bei dem Steckermodul 1 um ein Überspannungsschutzmodul handelt. Diese
Überspannungsschaltung ist in dieser Darstellung durch ein
Modulgehäuse verdeckt. Das Modulgehäuse besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, z.B. Kunststoff, und ist aus einem ersten
Gehäuseteil 1 1 und einem damit zusammengefügten zweiten Gehäuseteil 13 gebildet. Das zweite Gehäuseteil 13 besitzt zwei zu seiner eigenen Polarisation verschieden große Rastzapfen 132, 133, welche an zwei gegenüberliegenden schmalen Seitenteilen des zweiten Gehäuseteils 13 angeformt sind, und von denen in dieser Darstellung nur der erste 132 zu sehen ist. Weiterhin sind an dem ersten Gehäuseteil 1 1 Stiftkontakte 1 1 1 eingepresst und formen so ein Steckgesicht des Steckmoduls 1 . In einer alternativen, nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführung besitzt das Steckmodul 1 Buchsenkontakte.
Das in der Fig. 1 b dargestellte Gegensteckermodul 2 weist ein
entsprechendes Steckgesicht mit Buchsenkontakten 21 1 auf. In der vorgenannten, nicht in der Zeichnung dargestellten alternativen
Ausführung besitzt das Gegensteckmodul Steckkontakte. An das
Gehäuse des Gegensteckmoduls 2 sind ebenfalls zwei derartige
Rastzapfen 232, 233 angeformt. Weiterhin besitzen auch die beiden Steckgesichter nicht näher
bezeichnete steckseitige Polarisationsmittel in Form von
Polarisationsstegen und -Ausnehmungen/Schlitzen.
Die Fig. 2 zeigt das Steckermodul 1 in einer Explosionsdarstellung. Die Fig. 1 a zeigt die erste Gehäusehälfte und die Stiftkontakte 1 1 1 von deren Anschlussseite. In der Fig. 2b ist eine rechteckige Leiterkarte 12 mit der Überspannungsschutzschaltung, aufgebaut aus Dioden 122 und
Gasableitern 123, sehr gut zu sehen. Zum Anschluss an die
Anschlussseite der Stiftkontakte 1 1 1 besitzt die Leiterkarte 12 an einer ihrer Schmalseiten entsprechende Anschlusspads 121 , welche über Leiterbahnen mit der Schutzschaltung elektrisch leitend verbunden sind. Einander gegenüberliegend sind an ihren Längsseiten zwei
Erdungsfedern 4, welche in der Fig. 4 auch als separates Bauteil dargestellt sind, an je einem Masseanschluss der Leiterkarte 4 angelötet.
In der Fig. 2c ist die Leiterkarte 12 mit ihren Anschlusspads 121 an den Stiftkontakten 1 1 1 angelötet. An ihrer gegenüberliegenden Schmalseite besitzt die Leiterkarte 12 ein Kabelanschlusselement 124, dessen
Anschlüsse über weitere Leiterbahnen elektrisch leitend mit der
Überspannungsschutzschaltung, nämlich einem Anschluss der Dioden 122, verbunden sind.
Die Fig. 2d zeigt das zweite Gehäuseteil 13, wobei aus dieser Ansicht der zweite 133 der beiden Rastzapfen 132, 133 zu sehen ist.
Kabelanschlussseitig weist das zweite Gehäuseteil 13 ein
Anschlussfenster 134 auf. An seiner gegenüberliegenden Öffnung, die zum Einschieben der Leiterkarte 12 in das zweite Gehäuseteil 13, oder mit anderen Worten gesagt zum Aufstecken des zweiten Gehäuseteils 13 auf die Leiterkarte 12, vorgesehen ist, besitzt das zweite Gehäuseteil 13 beidseitig an zwei einander gegenüberliegenden Seitenteilen jeweils eine schlitzförmige Öffnung 131 und weiterhin einen nicht näher bezeichneten Rastmechanismus zu seiner Befestigung am ersten Gehäuseteil 1 1 . 1m Zusammengesteckten, d.h. montierten Zustand, der in der Fig. 2e dargestellt ist, verbleibt zumindest im Endbereich der schlitzförmigen Öffnung 131 eine Fensteröffnung. Die so gebildete Fensteröffnung ermöglicht auch im montierten Zustand ein Hinausragen von Teilen der Kontaktfeder 4 zur Massekontaktierung.
In der Fig. 3 ist die Massekontaktierung bei der Aufnahme des
Steckermoduls 1 mit einem metallischen Halterahmen 3 gezeigt. Die Rastzapfen 132, 133 des Steckermoduls 1 sind in Rastfenstern 33 des Halterahmens 3 aufgenommen, wodurch das Steckermodul 1 im
Halterahmen 3 fixiert ist.
Im Inneren des Halterahmens 3 ist die Kontaktfeder 4 des Steckmoduls mit ihren beiden Federarmen 41 gestrichelt angedeutet, wobei die
Kontaktfeder 4 den Halterahmen 3 mit ihren Federarmen 41 elektrisch kontaktiert. Dies ermöglicht das Ableiten einer elektrischen Überspannung durch die Überspannungsschutzschaltung über den Halterahmen 3 und somit ggf. auch auf ein in der Fig. 7 dargestelltes Steckverbindergehäuse 5.
Die Fig. 4 zeigt die Kontaktfeder 4. Es handelt sich um ein Stanzbiegeteil aus federelastischem Blech, das im ungebogenen Zustand eine im wesentlichen rechteckige Form aufweist. Daraus ist in einem Teilbereich parallel zu drei Außenseiten ein Fenster 42 dreiseitig ausgestanzt, so dass an diesen drei Seiten ein dreiseitigen rechteckigen Rahmen 43 und an der vierten Seite eine federelastische Lasche gebildet ist. Durch die Teilung dieser Lasche in zwei Hälften entstehen zwei parallele, jeweils dreiseitig frei stehende Federarme 41 , die in ihrem Ansatz in eine erste Richtung aus der Fensterebene herausgebogen und zu ihren Enden hin in entgegengesetzter Richtung wieder leicht zum Rahmen 43 der
Kontaktfeder hingebogen werden. Der zweite Teilbereich weist zwei parallele, in Richtung des Fensters 42 verlaufende Schlitze auf, durch welche zunächst drei parallele Laschen gebildet sind. Die beiden Äußeren Laschen werden dann an einer ersten Biegekante rechtwinklig und entgegengesetzt zu der ersten Richtung umgebogen, wodurch rechtwinklig abgewinkelte Befestigungsfüße 44 gebildet sind. Die innere Lasche ist an einer zweiten Biegekante in dieselbe Richtung umgebogen, wodurch in einem anderen Abstand zum Fenster 42 eine rechtwinklige Lötfahne 45 gebildet ist, wobei die erste Biegekante von dem Fenster 42 etwa um die Stärke der Leiterkarte 12 weiter entfernt ist als die zweite Biegekante. Somit kann die Kontaktfeder einerseits mit ihren Befestigungsfüßen z.B.„unterhalb" der Leiterkarte und andererseits mit ihrer Lötfahne 45, z.B.„oberhalb" der Leiterkarte aus seitlicher Richtung an die Leiterkarte angeklemmt werden, wodurch bereits ein Halt gewährleistet ist. Die Lötfahne 45 kann dann mit dem jeweiligen Massekontakt der Leiterkarte 12 zur Massekontaktierung der Kontaktfeder 4 verlötet werden, wodurch Befestigung die Kontaktfeder 4 an der
Leiterkarte 12 weiterhin verstärkt wird.
Die Fig. 5 zeigt zwei identische Halterahmen 3, 3' in einer Seitenansicht. Der erste Halterahmen 3 ist mit einem Steckermodul 1 ausgestattet. Der zweite Halterahmen 3' ist mit einem Gegensteckermodul 2 ausgestattet. Die beiden Halterahmen 3, 3' sowie die beiden Module 1 , 2 sind jeweils dazu geeignet, gegenseitig zusammengesteckt zu werden.
Die Fig. 6 zeigt einen Stecker mit einem Anbaugehäuse 51 und einen Gegenstecker mit einem Gegensteckergehäuse 52. In das Anbaugehäuse 51 ist der erste Halterahmen 3 mit dem Steckermodul 1 eingebaut. In das Gegensteckergehäuse 52 ist der zweite Halterahmen 3' mit dem
Gegensteckermodul 2 eingebaut. Das Anbaugehäuse 51 weist einen Verriegelungsbügel 513 auf. Das Gegensteckergehäuse 52 besitzt Verriegelungszapfen 523, die dafür vorgesehen sind, mit dem Verriegelungsbügel 513 zusammenzuwirken. Das Gegensteckergehäuse 52 ist mit dem Anbaugehäuse 51 somit steck- und verriegelbar.
Die Fig. 7 zeigt den Steckverbinder mit seinem Steckverbindergehäuse 5 in gestecktem und verriegeltem Zustand.
Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutieren Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.
Überspannunqsschutzmodul für einen modularen Steckverbinder
Bezugszeichenliste Steckermodul
1 erstes Gehäuseteil
1 1 Stiftkontakte
Leiterkarte
1 Anschlusspads
2 Dioden
3 Gasabieiter
4 Kabelanschlusselement
zweites Gehäuseteil
31 Schlitz
32, 133 Rastzapfen
34 Anschlussfenster Gegensteckermodul
1 1 Buchsenkontakte
32, 233 Rastzapfen ,3' erster, zweiter Halterahmen
3 Rastfenster Kontaktfeder
1 Federarme
2 Fenster
3 Rahmen
4 Befestigungsfüße
5 Lötfahne Steckverbindergehäuse Anbaugehäuse
Verriegelungsbügel Gegensteckergehäuse Verriegelungszapfen

Claims

Überspannunqsschutzmodul für einen modularen Steckverbinder
Ansprüche
Steckermodul (1 ) für einen modularen Steckverbinder, wobei das Steckermodul (1 ) eine Überspannungsschutzschaltung aufweist, so dass es sich bei dem Steckermodul (1 ) um ein
Überspannungsschutzmodul handelt.
Steckermodul (1 ) gemäß Anspruch 1 , wobei das Steckermodul (1 ) eine Leiterkarte (12) aufweist, und wobei die
Überspannungsschutzschaltung mindestens eine Diode (122) und mindestens einen Gasabieiter (123) besitzt und auf der Leiterkarte (12) angeordnet ist.
Steckermodul (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Steckermodul (1 ) zumindest eine Kontaktfeder (4) zum Ableiten von Überspannungen aufweist, und wobei die
Überspannungsschutzschaltung einen Masseanschluss aufweist, welcher mit der Kontaktfeder (4) elektrisch leitend verbunden ist.
Steckermodul (1 ) gemäß Anspruch 3, wobei das Steckermodul (1 ) ein Modulgehäuse aus einem elektrisch isolierenden Material aufweist, welches im montierten Zustand die Leiterkarte (12) umschließt, wobei das Modulgehäuse im montierten Zustand zumindest eine Fensteröffnung aufweist, aus der ein oder mehrere Kontaktarme (41 ) der zumindest einen Kontaktfeder (4) zur
Massekontaktierung herausragen.
Stecker für einen modularen Steckverbinder (5), wobei der Stecker zur Aufnahme einer Mehrzahl von Steckermodulen (1 ) geeignet ist und wenigstens ein Steckermodul (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist. Stecker nach Anspruch 5, wobei der Stecker einen Halterrahmen (3) aufweist, in welchem die Steckermodule (1 ) aufgenommen sind.
Stecker nach Anspruch 6, wobei die Steckermodule (1 ) in dem Halterahmen (3) formschlüssig und/oder kraftschlüssig aufgenommen sind.
Stecker nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei der Halterahmen (3) aus einem elektrisch leitfähigen Material, z.B. einem metallischen Werkstoff, gebildet ist.
Stecker nach Anspruch 8,
wobei das Steckermodul (1 ) eine Leiterkarte (12) aufweist, und wobei die Überspannungsschutzschaltung auf der Leiterkarte (12) angeordnet ist,
wobei das Steckermodul (1 ) zumindest eine Kontaktfeder (4) zum Ableiten von Überspannungen aufweist, und wobei die Leiterkarte (12) mindestens einen Masseanschluss aufweist, der als Bestandteil der Überspannungsschutzschaltung mit der Kontaktfeder (4) elektrisch leitend verbunden ist,
wobei das Steckermodul (1 ) ein Modulgehäuse aus einem elektrisch isolierenden Material besitzt, welches im montierten Zustand die Leiterkarte (12) umschließt, wobei das
Modulgehäuse im montierten Zustand zumindest eine
Fensteröffnung aufweist, aus der ein oder mehrere
Kontaktarme (41 ) der zumindest einen Kontaktfeder (4) zur Massekontaktierung herausragen, und wobei die Leiterkarte (12) mindestens einen Masseanschluss aufweist, der als Bestandteil der Überspannungsschutzschaltung mit der
Kontaktfeder (4) elektrisch leitend verbunden ist,
wobei die Kontaktarme (41 ) der Kontaktfeder (4) durch die Aufnahme des Steckermoduls (1 ) in den Halterahmen (3) automatisch elektrisch mit dem Halterahmen (3) kontaktieren.
10. Stecker nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der Stecker ein metallisches Steckverbindergehäuse (5) aufweist, wobei der
Halterahmen (3) in dem Steckverbindergehäuse (5) aufnehmbar ist.
1 1 . Stecker nach Anspruch 10, wobei der Halterahmen (3) in dem
Steckverbindergehäuse (5) formschlüssig und/oder kraftschlüssig aufnehmbar und dadurch elektrisch damit kontaktierbar ist.
12. Stecker nach Anspruch 10 oder 1 1 , wobei das
Steckverbindergehäuse (5) aus einem Anbaugehäuse (51 ) und einem Gegensteckergehäuse (52) besteht und wobei der
Halterahmen (3) mit dem Steckermodul (1 ) in dem Anbaugehäuse (51 ) formschlüssig und/oder kraftschlüssig aufnehmbar ist.
13. Modularer Steckverbinder, wobei der modulare Steckverbinder einen Stecker nach einem der Ansprüche 5 bis 12 und einen Gegenstecker (22) mit einer Mehrzahl von Gegensteckermodulen (2) aufweist, wobei jeweils ein Steckermodul (1 ) des Steckers und ein
Gegensteckermodul (2) des Gegensteckers ein Steckermodulpaar bilden, wobei der Stecker und der Gegenstecker einen miteinander verbundenen Zustand einnehmen können, in welchem das
Steckermodul (1 ) und das Gegensteckermodul (2) jedes der
Steckermodulpaare miteinander verbunden sind, und einen voneinander getrennten Zustand einnehmen können, in welchem das Steckermodul (1 ) und das Gegensteckermodul (2) jedes der
Steckermodulpaare voneinander gelöst sind, wobei bei dem
Steckermodulpaar mit dem Steckermodul (1 ) nach Anspruch 1 im verbundenen Zustand des Steckers und Gegensteckers wenigstens ein Überspannungsschutzmodul zum Herstellen einer elektrisch leitenden Steckverbindung an ein gegen Überspannung zu schützendes elektrisches Gerät angeschlossen ist.
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