EP3593415A1 - Baukastensystem für steckverbindermodule, steckverbindereinheit und modulare gehäuserahmen hierfür - Google Patents

Baukastensystem für steckverbindermodule, steckverbindereinheit und modulare gehäuserahmen hierfür

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EP3593415A1
EP3593415A1 EP18716210.2A EP18716210A EP3593415A1 EP 3593415 A1 EP3593415 A1 EP 3593415A1 EP 18716210 A EP18716210 A EP 18716210A EP 3593415 A1 EP3593415 A1 EP 3593415A1
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EP
European Patent Office
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frame
housing
housing frame
connector
connecting elements
Prior art date
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Application number
EP18716210.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3593415B1 (de
Inventor
Christian STREMLAU
Till Brinkmann
Sebastian Griepenstroh
Romano DEIMEL
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Igus GmbH
Original Assignee
Igus GmbH
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/516—Means for holding or embracing insulating body, e.g. casing, hoods
    • H01R13/518—Means for holding or embracing insulating body, e.g. casing, hoods for holding or embracing several coupling parts, e.g. frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/502—Bases; Cases composed of different pieces
    • H01R13/512—Bases; Cases composed of different pieces assembled by screw or screws
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/514—Bases; Cases composed as a modular blocks or assembly, i.e. composed of co-operating parts provided with contact members or holding contact members between them

Definitions

  • the invention relates generally to a modular system for the production of connector units based on
  • the invention specifically relates to a modular housing frame for this purpose.
  • Connectors i. Connectors for electrical power and / or electrical signals.
  • Holding frame in particular hinge frame with several identical recordings for receiving multiple connector modules in the
  • the hinged frame has two parallel Longitudinal side walls defining the frame width, and
  • hinges are provided in the narrow side walls, which for opening and closing the longitudinal side walls of or in a
  • the hinged frame allows the mechanical connection with the corresponding modular
  • FIG. 3 of DE 197 07 120 C1 An example of a suitable connector module is shown in Fig. 3 of DE 197 07 120 C1, others are e.g. in the patent
  • Transmission media such as power, signals, operating media, etc. are combined in a connector unit. Merging different connector modules in one unit shortens installation and maintenance times and reduces space requirements. As is known from the aforementioned catalog and from EP 1 398 853 B1 (cf.
  • a hinged frame is provided with a separate male or female housing serving as the actual housing of the male connector unit, e.g. has the cable grommets or attachments for attachment.
  • EP 1 309 040 Bl (Fig.5). From FIG. 6 of EP 1 309 040 B1, a principle is also apparent in which a number of identical
  • each of the housing frame receives only a single connector module.
  • Coaxial switching sockets are intended in the rack of a rack. This approach is not generic or is
  • a first object of the present invention is to increase the modularity of the system, wherein preferably at the same time a reduction of the total required number of components or building blocks of the modular system is to be made possible.
  • the connector unit constructed hereby should be particularly suitable for electrical connectors in industrial applications. This object is achieved by a modular system according to claim 1 and independently by a modular housing frame according to claim 15.
  • the generic modular system for connector modules in particular for the production of rectangular connectors, comprises a number of housing frame, but in any case at least a first housing frame with a plurality of identical receptacles for Receiving a plurality of connector modules in the interior of the housing frame, wherein the housing frame two parallel
  • the frame width is substantially an integer multiple of the frame height, namely exactly an integer multiple plus a first joint play (manufacturing tolerance excluded), this game is intended as a predetermined joint gap dimension; both longitudinal side walls and both narrow side walls, i. all side walls, each having connecting elements, in particular for releasable connection on the basis of the outer sides and preferably for the positive connection or
  • Narrow side wall corresponds or both to one
  • Collaboration appropriate design for attachment to another housing frame have; and on each longitudinal side wall at least two connecting elements are arranged at a distance from one another at a spacing from each other, this spacing along the width of the frame substantially corresponding to the frame height, i. exactly the frame height of the housing frame plus a second predetermined joint play (manufacturing tolerance excluded).
  • Frame width with respect to the frame height selected as a basic unit ' is a basic module or a housing base module, which is the modularity of the connector system soz on housing level to a extended further second stage.
  • the case frames serve themselves, individually or with others
  • Case frame as the actual housing for receiving known connector modules, the soc. represent the first module level.
  • These connector modules consist essentially of a modular insulating body and the electrical contacts or other media connectors, which holds the insulating body in a predefined position. Furthermore, the number of components required for the production of housings, in particular of rectangular connector housings, is reduced by a small number of modular construction (as modular components)
  • a core aspect here is the grid-like matching
  • the dimension of the longitudinal side and the narrow side are selected modulo N in an appropriate aspect ratio for modularity.
  • N is an integer, in particular from 1 to 4, preferably with 2 ⁇ N ⁇ 4, represents.
  • Another key aspect is the pitch according to which the connectors are arranged modularly matched, so that several housing frame as building blocks of a modular system optional
  • connecting element on the long side walls are always at least two connecting elements, provided at a distance of the grid dimension.
  • Connector unit formed as a plug in one Step with a further connector unit, in particular an assembled analogous modular housing frame
  • Connector unit connectable as a mating connector or is detachable from this. Both for dimensioning the side walls as well as for determining the spacing of the connecting elements should each have a
  • the first joint play for the N-fold dimensioning of the long sides can be identical to the second joint play in the grid dimension. Both are each only a very small proportion, in particular ⁇ 5%,
  • Joint play can e.g. a few tenths of a millimeter to a few
  • the joint clearance is set sufficiently small to a tight fit or composite of interconnected housing frame to
  • the modular housing frame within the meaning of the invention thereby at least largely unite the function of the previously known hinged frame with the function of these receiving plug, socket, or mounting housings in a modular module.
  • the or each housing frame may be integrally or preferably composed of several parts or constructed.
  • the housing frame can be composed of two main parts.
  • the housing frame has three main parts,
  • Connector modules forms, and two cooperating
  • shell-like buttocks which, in particular in the direction of the depth, with the front part and with each other perpendicular thereto
  • the cable assembly facilitates and if necessary, a clamping effect on an elastic strain relief can be achieved.
  • This can in particular an elastic
  • Connector modules may be provided.
  • a strain relief can alternatively be realized with only one main body on the back.
  • Plug connection direction (in the mounting plane) allows. This allows a relatively freely selectable in both dimensions
  • the frame width can be exactly twice (twice the dimension) of the frame height plus joint play.
  • At least one housing frame of a second type which represents the smallest unit or the smallest building block of the frame construction box, may be provided as a second building block.
  • This case frame has at least two identical shots to
  • Case frame e.g. by positive attachment.
  • adjacent side wall corresponds, and in particular also corresponds in each case with a connecting element of the longitudinal or narrow side wall of the first housing frame.
  • Housing frame, in particular of the first type are connected to form a connector unit.
  • a particularly simple embodiment of the modular advanced modular system for connector units consists of only the first aforementioned type housing frame or only the two
  • Housing frame types can be uniform connectors with relatively freely selectable
  • both the first type of housing frame and the second type are pairwise corresponding or suitable for interaction
  • Connecting elements preferably for positive connection provided.
  • any type of positive and / or non-positive connector is suitable, which has a mechanically strong connection in the main plane of the side walls and a
  • a minimum strength against tensile force can optionally be replaced by other components such as mounting plates, lids or the like. be added to the required attachment. According to a preferred embodiment, it is provided that all, but at least a part of the connecting elements for
  • Corresponding connecting elements can in particular be identical or else pairwise complementary or conjugated.
  • the connecting elements are preferably provided on the outside or outside in the side walls. There are in principle all suitable types of fasteners for form and / or
  • frictional, in particular for releasable, frictional connection into consideration e.g. complementary pluggable
  • one part, preferably all connecting elements are in the direction of the depth of the housing frame or perpendicular to the mounting plane
  • suitable cross-section e.g. T-shaped, in dovetail shape or the like., Executed in the side walls.
  • connecting elements are designed as grooves, soz.
  • further connecting elements in the form of connecting springs for connection of the housing frame can be provided based on the grooves.
  • the connecting elements may in particular be designed in cross-section for a dovetail connection, wherein
  • Connecting springs for producing a tongue and groove connection are provided. These are preferably in cross section for a
  • the connectors or connecting springs preferably have two mirror-symmetrical locking tongues for latching with the housing frame, so that they can be latched in both orientations.
  • the separate connectors or connecting springs in the main body preferably have two
  • Gland holes preferably with screw head countersinking on at least one main side.
  • Grooves preferably starting from the back, extend over at least 33% of the depth of the housing frame.
  • a per se known support frame can be mounted in the housing frame.
  • Connector modules may alternatively be provided that are provided for each receptacle on both inner sides of the longitudinal side walls respectively opposite first and second form-fitting recesses, which are provided for locking with counter means of a
  • Lines can alternatively to two buttocks also at the
  • Rear side of the housing frame preferably be attached in each case a suitably dimensioned cover, cable outlets with
  • Cable feed-throughs are preferred.
  • the rear parts or the cover at the same time secure the separate or integrated connecting elements in the direction of the depth or in the insertion direction.
  • the invention enables two connector assemblies, essentially composed of housing frames (and conventional connector modules), i. each without another housing frame surrounding the connector housing or the like., To cooperate with the connector of the connector modules.
  • the two serving as plugs and mating connectors
  • Connector units can in particular by means of
  • the housing frame can be made of plastic, in particular
  • Polycarbonate or fiber reinforced plastic preferably be produced by injection molding, whereby at the same time an additional electrical insulation is achieved. If an EMC shield of the connector unit is required, this may be e.g. be achieved via suitable coating technology.
  • an EMC shield of the connector unit is required, this may be e.g. be achieved via suitable coating technology.
  • the case frame depending on the requirements z.T. or made entirely of metal.
  • a die-cast production e.g. made of aluminum, zinc or a suitable alloy
  • housing frames are constructed from one or more moldings.
  • Metal enclosures allow for protective grounding or better signal integrity by inherently better shielding. It can be provided in the interior of the metal housing frame, a terminal or a terminal for connecting the housing frame with a PE protective conductor.
  • Control cabinet or the like to fix. Additional components are required in principle only for such functions, which can not realize the housing frame or suitable connector modules themselves.
  • Locking parts or locking means such as
  • Locking bracket or the like Be provided for securing two connected connector units.
  • Locking of the connector come 1-clip or 2-clip locks, e.g. according to the Han-Easy Lock® principle (see catalog above), toggle locks or else
  • the cooperating locking components can be provided on mounting or mounting parts.
  • Suitably adapted locking components e.g. Locking bracket, but can also directly on the connecting elements of the housing frame
  • any desired locking can also be mounted modularly on a connector unit of housing frame.
  • each housing frame provided as a basic module or the first type of housing frame has an even number (2 ⁇ n, with n integer) identical recordings for up to 2n
  • Connector modules in particular four, six or eight
  • the recording can be designed in particular suitable for connector modules from the aforementioned "Han-Modular® system", which has over 50 different modules for different
  • the optional second type of housing frame may in particular have exactly two receptacles for a connector module
  • Ndermodule are preferably with its longitudinal side parallel to the narrow side of the housing frame.
  • the invention also relates to the individual housing frame as such, since it enables the second stage of modularity (so on "housing level") in the already modular modular system.And each housing frame has at least two identical receptacles for each one
  • Connector module inside the housing frame two parallel side walls, which define the frame width and perpendicular thereto two parallel side walls, which define the frame height.
  • all side walls have connecting elements, in particular for the positive connection, wherein each one
  • Connecting element of a perpendicular thereto side wall corresponds; and that the connecting elements are arranged relative to each other according to a grid spacing so that a plurality
  • Housing frame are modularly connected to each other by means of their connecting elements to form a connector unit.
  • the grid spacing can be from twice the distance to the boundary of the adjacent sidewall. This is true if in each case only one connecting element in the middle in the Sidewall is arranged, which defines the frame height. This can apply in particular to the smallest housing frame and / or the housing frame provided as a basic unit or base module. When next larger frame block or at a longitudinal side wall with two connecting elements then the grid spacing corresponds to the distance between two adjacent connecting elements on the longitudinal side wall.
  • the invention also relates to a connector unit comprising a plurality of connector modules for cables such as cables,
  • Transmission media in particular for electrical lines, wherein this unit is composed of at least two housing frame according to one of the preceding embodiments.
  • this unit is composed of at least two housing frame according to one of the preceding embodiments.
  • the or all connector modules are each in one of
  • Housing frame added and fixed the housing frame based on their fasteners to each other and connected to a unit.
  • Each connector unit can optionally, depending on the selection of the built-in connector modules, represent either a plug or a mating connector.
  • the invention also relates to the use of housing frame according to one of the preceding embodiments for the production of connector units, in particular rectangular connectors, for lines, in particular electrical lines, but also for optical, liquid, gaseous or other transmission media. Further advantageous features and effects of the invention will become apparent below, without limiting the generality of the preceding description, based on two embodiments
  • FIG. 1 is a perspective view of an exemplary one
  • a connector unit which is composed of a plurality of housing frames of a first and a second type
  • FIG. 2 an exploded view of FIG.
  • FIGS. 3A-3B a front view (FIG. 3A) for illustrating the fastening of two housing frames to each other on the basis of FIG Spring-groove connecting elements, and a perspective view of a suitable connecting spring (FIG.3B);
  • FIG. 4 shows an exploded view for illustrating the structure of a housing frame of the first type; 5 shows a longitudinal sectional view along the overall depth of a
  • FIGS. 6-7A, 7B an exploded view (FIG. 6) and an assembled view of a housing frame as plug (FIG. 7A) and as mating plug (FIG. 7B) according to a further exemplary embodiment, in each case in perspective view;
  • FIG. 8 shows an exemplary connector unit
  • FIGS. 6-7A, 7B show a perspective view of a connecting spring for spring-groove connection of housing frame according to FIGS. 6-7A, 7B.
  • like reference characters designate like features and features of equivalent composition or effect. For convenience, some consistent features are not repetitively designated.
  • FIG.1-2 show a purely exemplary configured
  • Connector unit 10 of the type rectangular connector which is composed of first housing frame 11 and second housing frame 12 and two lateral mounting flanges 13.
  • first housing frame 11 and second housing frame 12 which is composed of first housing frame 11 and second housing frame 12 and two lateral mounting flanges 13.
  • Each of the housing frame 11, 12 is designed as a hollow frame with four parallelepiped arranged at right angles to each other side walls 14, 16 and front and rear open. On the front side the plug connection takes place in the
  • Mounting plane (vertical plane to FIG.5) with another connector unit, not shown.
  • Two parallel side walls 14 define the frame width Bl or B2 of the housing frame 11 and 12 and the other two parallel side walls 16, the frame height H of the housing frame.
  • the vertical extension directions of frame width B and frame height H clamp the mounting plane vertically to the depth T of the housing frame 11, 12.
  • the frame width Bl, B2 is essentially an N-fold of the frame height H with N being an integer.
  • the frame width B2 is technically identical (manufacturing tolerance except) to
  • Frame height H here no joint play is to be provided.
  • the frame height H thereby represents the basic unit or smallest unit
  • FIGS. 1 to 5 furthermore show, by way of example, in each housing frame 11, 12, suitable connection elements 20 for modular assembly, which are provided on the outside in all four side walls 12. Here are 20 as grooves for positive locking as connecting elements
  • Connector part In the example according to FIGS. 1-5, all the grooves are designed identically as connecting elements 20.
  • the connecting elements 20 are arranged along the circumference or both directions of extension of the width Bl, B2 and the height relative to each other according to a grid dimension R so that a plurality of housing frames 11, 12 based on their fasteners modular and in each of four spatial orientations or on each side wall 14, 16 are connectable to each other.
  • the user can use the housing frame 11, 12 as building blocks of a kit to a connector unit in quasi arbitrary
  • the other attachments such as the mounting flanges 13 may be equipped with connectors 23 for the modular structure.
  • two connecting elements 20 each are provided on the longitudinal side walls 14
  • the connecting elements 20 have to
  • Boundary surface of the vertically adjacent side wall 14 and 16 the distance of the half grid spacing, i. 1/2 R. Not shown, but possible, is a larger number of modularly arranged
  • each side wall 14 16 e.g. at a smaller grid spacing or larger housing frame 11, 12.
  • the longitudinal side walls 14 have a number m x n
  • connection technology not shown in detail in FIG. 1-2 is illustrated in FIG.
  • the connecting elements 20 always extend parallel in the direction of the depth T or in the insertion direction of the connector unit 10 and are used as grooves for a
  • Connecting springs 22 are accordingly designed as elongated form pins or dowel pins with an approximately! Cross-section.
  • the connecting springs 22 are against displacement in
  • Connecting elements 20 serve and from the rear end over about
  • Locking on the cover 40 is on one side of
  • a locking projection 25 is provided, which is set in a matching receptacle 42 with play in the lid.
  • the attachment of the lid may e.g. by means of screw through corresponding holes 44 with the corners of the housing frame 11, 12 done.
  • a circumferential seal (not shown) for the end edges of the side walls 14, 16 may be provided. In the wall of the lid 40 can
  • FIGS.3-5 show several identical recordings, e.g. four receptacles 30a, 30b, 30c, 30d in the first housing frame 11 for each connector module 18 inside the housing frame 11. (In FIG.1-5 is always the same for illustrative purposes
  • Connector modules 18 have thereby, e.g. on their narrow sides, outside of the plastic I SolierMechn identically arranged mounting interfaces.
  • Fastening interfaces are intended for latching with known holding frames (not shown) and may, for example, several
  • Latching projections 19A; 19B, latching hook or the like. include.
  • each receptacle 30a, 30b, 30c, 30d of the two housing frames 11, 12 are each with the mounting interface of the connector module 18 compatible means for positive fastening provided.
  • FIG. 5 shows, for example, first and second form-fitting recesses 31, 32 with an intermediate latching projection 33.
  • the here-rectangular form-fitting recesses 31, 32 lie opposite each other in parallel and extend in the inner wall in the width direction
  • the first positive locking recesses 31 open outward to the insertion of the
  • the front latching hooks 19 B engage in the second form-locking recess 32 and are secured by the locking projection 33 against displacement in the insertion direction.
  • the form-fitting recesses 31, 32 are the
  • receptacles 30a, 30b, 30c, 30d are aligned and releasably connected to the housing frame.
  • the number of receptacles 30a, 30b, 30c, 30d is in both
  • Housing frame 11, 12 preferably an even number.
  • Housing frame 11, 12, can be inexpensively made of plastic
  • FIGS. 1-5 only two basic types of housing frames 11, 12 are shown, the system of course being further scalable, e.g. with a heightwise in the
  • connector assemblies 10 quickly, easily and cost-effectively.
  • the connector assemblies 10 constructed in this way can be used in all fields, in particular in industrial applications, for example as a central plug unit for supplying and controlling a machine, as a separation point between relatively moving parts, such as connecting elements for energy supply chain
  • FIG.6-9 show a second, preferred embodiment of a housing frame according to the invention 211 for the construction of
  • Connector units 210 and a connector assembly (FIG.8).
  • the housing frame 211 is made up of essentially three separately produced molded parts, for example, in metal die-casting or plastic die-casting.
  • FIG.6 shows the three main components: a frame-shaped
  • Front part 211A which forms the mating side of the housing frame 211, as well as two perpendicular to the insertion direction or depth T.
  • FIGS. 7A, 7B rear parts 211B, 211C which are to be joined together and which form the part of the finished housing frame 211 facing away from the insertion side (see FIGS. 7A, 7B).
  • a number of receiving areas 230a-230d for each connector module 18 is provided so that per se known connector modules 18 in the front part 211A can be mounted.
  • a separate holding frame (not shown) for the front part 211A is provided for this purpose
  • Connector modules 18 mounted.
  • a holding frame according to FIG. 4 from the patent EP 2 537 212 B1, the relevant teaching of which is included here.
  • Holding frame forms a receptacle in each of the receiving areas 230a-230d.
  • Centering 252 provided.
  • the centering projections 250 and associated centering receptacles 252 facilitate the production of the plug-in connection from two connector units 210, which respectively form plugs and mating plugs (see FIGS. 7A-7B).
  • a receptacle 254 for a label 256 may be provided on both sides of the large side walls 214 of the front part 211st in the middle.
  • the first connecting grooves 220A cooperate with aligned second connecting grooves 220B on both rear portions 211B, 211C with a connecting spring (FIG. 9) for establishing a tongue-and-groove connection between two or more housing frames 211.
  • a latching recess 221 is furthermore provided, which forms a rear-side latching edge in order to engage one of two mirror-symmetrical latching tongues 225 of the connecting spring (see FIG T to allow.
  • the connecting spring 222 is shown in more detail in FIG. It comprises at one end the two mirror-symmetrical
  • Locking tongues 225 Each have a center
  • a recess 227 which is aligned in the assembled arrangement with a corresponding recess 217 of the rear parts 211 B, 211 C and allows release of the locking tongues, for example by means of flat screwdriver.
  • two through-bolt holes 228 are further provided, which may have a screw head countersink 229 at least on one side. The Verschraubungslöcher 228 allow the
  • Embodiment for making the tongue and groove connection on both sides opposite arranged in cross-section approximately V-shaped constrictions 224.
  • the constrictions 224 cooperate with the longitudinal edges of the grooves 220A, 220B and allow a Robust connection of two opposite housing frame 211 (see FIG.8).
  • screw holes are provided on the rear parts 211B, 211C and threads (not shown) on the front part 211A, respectively, on the corner side. Perpendicular to the direction of insertion, the two rear parts 211B, 211C can also be secured together by screw or other suitable solid connection.
  • a strain relief device may be provided in the interior space between the rear parts 211B, 211C.
  • the strain relief device comprises an upper strain relief part 270A and a lower strain relief part 270B, which can be of identical construction.
  • Strain relief parts 270A, 270B may have elastically deformable, honeycomb-like regions according to the principle of the utility model DE 20 2017 101 483 Ul.
  • the strain relief parts 270A, 270B after connecting the upper rear part 211B to the lower rear part 211C, generate a clamping force on cables to be connected to the connector modules (not shown). However, a high clamping force is not required because with a suitable design of the strain relief parts 270A, 270B already by
  • the front part 211A and two rear parts 211B, 211C are each provided with suitable seals.
  • the seals are produced, for example, integrally in the strain relief parts 270A, 270B. Separate seals may also be provided between the front portion 211A and both rear portions 211B, 211C.
  • the connector unit 210 is sealed at least against dripping water and optionally against water spray. Preferably, the connector units 210 are splash-proof and optionally water jet resistant.
  • a surrounding seal (not shown) may be provided on the front side of the front part 211A.
  • FIGS.7A-7B illustrate the interaction of two
  • Connector units 210 as a plug and mating connector (here, for example, without connector modules and with only one
  • FIG. 8 shows by way of example an arrangement with three
  • Connector units 210 which are connected to a connector
  • connector assembly of connector units 210 inherently improves the exchange security over conventional connectors. Plug and mating plug in one suitable
  • Connector units 210 composite connector composite are inherently twisted and / or interchangeable.

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem für Steckverbindermodule zur Herstellung von Steckverbindereinheiten, mindestens einen ersten Gehäuserahmen (211) zum Aufnehmen mehrerer Steckverbindermodule (18) im Inneren des Gehäuserahmens (211). Jeder Gehäuserahmen (211) hat zwei parallele Längsseitenwände (214), welche die Rahmenbreite (B) des Gehäuserahmens definieren, und senkrecht dazu zwei parallele Schmalseitenwände (216), welche die Rahmenhöhe (H) des Gehäuserahmens definieren. Erfindungsgemäß beträgt i) die Rahmenbreite (B) ein ganzzahliges Vielfaches der Rahmenhöhe (H), ggf. plus Fugenspiel; ii) die Längsseitenwände (214) und die Schmalseitenwände (216) haben Verbindungselemente (220A, 220B) zur formschlüssigen Verbindung, wobei jeweils ein Verbindungselement (220A, 220B) einer Längsseitenwand (214) mit einem Verbindungselement (220A, 220B) einer Schmalseitenwand (16; 216) korrespondiert; und iii) an jeder Längsseitenwand (216) sind mehrere Verbindungselemente (220A, 220B) in einem Rasterabstand (R) angeordnet, welcher der Rahmenhöhe (H), ggf. plus Fugenspiel entspricht, entlang der Rahmenbreite (B) angeordnet. So können mehrere Gehäuserahmen (211) anhand ihrer Verbindungselemente (220A, 220B) modular miteinander verbunden werden um eine Steckverbindereinheit (210) zu bilden.

Description

Baukastensystem für Steckverbindermodule, Steckverbindereinheit und modulare Gehäuserahmen hierfür
Die Erfindung betrifft allgemein ein modulares Baukastensystem zur Herstellung von Steckverbindereinheiten anhand von
unterschiedlichen Steckverbindermodulen, insbesondere von
Rechtecksteckverbinder-Einheiten für verschiedene
Übertagungsarten, und eine entsprechende Steckverbindereinheit. Die Erfindung betrifft speziell einen modularen Gehäuserahmen hierfür .
Die Erfindung betrifft insbesondere das Gebiet elektrischer
Steckverbinder, d.h. Steckverbinder für elektrische Leistung und/oder elektrische Signale.
Ein gattungsgemäßes Baukastensystem mit einer Vielzahl
verschiedenster Steckverbindermodule wird bspw. von der Fa.
HARTING Deutschland GmbH & Co. KG, D-32427 Minden, unter der Handelsbezeichnung „Han-Modular® System" angeboten. Dieses System ist z.B. im Katalog „HARTING Selection Guide - Han-Modular®
Steckverbinder" (Version 3, 2016-11-21) beschrieben. Auch andere Hersteller bieten vergleichbare Systeme an. Diese erlauben es, unterschiedliche Steckverbindermodule zu einer Einheit zu
verbinden.
Dies erfolgt z.B. beim System der Fa. HARTING anhand eines sog. Halterahmens, insbesondere Gelenkrahmens mit mehreren identischen Aufnahmen zum Aufnehmen mehrerer Steckverbindermodule im
Gelenkrahmen. Der Gelenkrahmen hat zwei parallele Längsseitenwände, welche die Rahmenbreite definieren, und
senkrecht dazu zwei parallele Schmalseitenwände, welche die
Rahmenhöhe des Gehäuserahmens definieren. Bei diesem System sind in den Schmalseitenwänden Drehgelenke vorgesehen, die zum Auf- und Zuklappen der Längsseitenwände aus bzw. in eine
Verriegelungsstellung dienen. Das Patent DE 197 07 120 Cl
beschreibt einen solchen Gelenkrahmen und seine Zusammenwirkung mit Steckverbindermodulen. Der Gelenkrahmen ermöglicht die mechanische Verbindung der mit entsprechenden modularen
Befestigungsmitteln ausgeführten Steckverbindermodule.
Ein Beispiel eines geeigneten Steckverbindermoduls ist in Fig.3 aus DE 197 07 120 Cl gezeigt, weitere sind z.B. im Patent
EP 1 398 853 Bl beschrieben.
Mit einem gattungsgemäßen System können wahlweise eine Vielzahl unterschiedlicher Steckverbindermodule für verschiedene
Übertragungsmedien wie Strom, Signale, Betriebsmedien usw. in einer Steckverbindereinheit kombiniert werden. Das Zusammenführen unterschiedlicher Steckverbindermodule in einer Einheit verkürzt Installations- und Wartungszeiten und verringert den Platzbedarf. Wie aus dem vorgenannten Katalog und aus EP 1 398 853 Bl (vgl.
Fig.4) ersichtlich, wird im vorbekannten System nach Zusammenbau mit den gewünschten Steckverbindermodulen jeweils ein Gelenkrahmen mit einem separaten Stecker- oder Anbaugehäuse versehen, welcher als eigentliches Gehäuse der Steckverbindereinheit dient und z.B. die Kabeltüllen oder Befestigungen zum Anbau aufweist.
Ein weiteres gattungsgemäßes System eines anderen Herstellers sowie weitere Steckverbindermodule beschreibt das Patent
EP 1 309 040 Bl (Fig.5) . Aus Fig.6 der EP 1 309 040 Bl ist zudem ein Prinzip ersichtlich, bei dem eine Anzahl identischer
Gehäuserahmen in einer Erstreckungsrichtung nebeneinander als
Einheit angeordnet sind, wobei jeder der Gehäuserahmen je nur ein einzelnes Steckverbindermodul aufnimmt.
Ferner sind, wie z.B. im Patent US 3 289 145 A oder der DE-OS DE 30 14 755 AI beschrieben, nicht gattungsgemäße Systeme bekannt, bei denen Stecker- und Buchsen-Isolierkörper zur elektrischen
Kontaktierung aneinandergereiht und durch Verbindungsmittel, die unmittelbar an den Steckern bzw. Buchsen vorgesehen sind, zu einer Einheit miteinander verbunden werden. Hierbei ist kein separater Halterahmen und kein eigentliches Stecker- bzw. Anbaugehäuse vorgesehen. Dieses alternative Baukasten-Prinzip für Stecker- und Buchsen-Körper als solche erlaubt nur geringe mechanische
Belastungen, ermöglicht nur z.T. die Kombination verschiedener Übertragungsmedien und ist für viele Industrieanwendungen eher untauglich. Außerdem lassen sich damit die in der Industrie geforderten Dichtigkeitsklassen kaum realisieren. Weiterhin wurden in der US 2011/0287661 AI miteinander verbindbare Gehäuserahmen vorgeschlagen, die zur Montage von speziellen
Koaxial-Durchschaltbuchsen im Rahmengestell eines Racks bestimmt sind. Auch dieser Ansatz ist nicht gattungsgemäß bzw. ist
gebietsfremd, da es sich bei den Rahmen lediglich um Montagehilfen zum Aufbau eines Racks handelt, nicht jedoch um Gehäuseteile von eigentlichen Steckverbindereinheiten, d.h. Einheiten die als Stecker und Gegenstecker verbindbar sind.
Das eingangs genannte gattungsgemäße Baukastensystem hat sich in der Praxis hingegen bewährt und bietet viele Vorteile. Es sind jedoch eine Vielzahl unterschiedlicher Bauteile erforderlich, z.B. unterschiedliche Breiten von Gelenkrahmen und eine Vielzahl von Stecker-, Buchsen-, oder Anbaugehäusen.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Modularität des Systems zu steigern, wobei vorzugsweise zugleich eine Reduzierung der insgesamt erforderlichen Anzahl von Bauteilen bzw. Bausteinen des Baukastensystems ermöglicht werden soll. Die hiermit aufgebaute Steckverbindereinheit soll insbesondere für elektrische Steckverbindungen in Industrieanwendungen geeignet sein . Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Baukastensystem nach Anspruch 1 und unabhängig davon durch einen modularen Gehäuserahmen nach Anspruch 15.
Das gattungsgemäße Baukastensystem für Steckverbindermodule, insbesondere zur Herstellung von Rechtecksteckverbindern, umfasst eine Anzahl von Gehäuserahmen, aber jedenfalls mindestens einen ersten Gehäuserahmen mit mehreren identischen Aufnahmen zum Aufnehmen mehrerer Steckverbindermodule im Inneren des Gehäuserahmens, wobei der Gehäuserahmen zwei parallele
Längsseitenwände, welche die Rahmenbreite des Gehäuserahmens definieren, und senkrecht dazu zwei parallele Schmalseitenwände, welche die Rahmenhöhe des Gehäuserahmens definieren, aufweist.
Erfindungsgemäß ist bei diesem ersten Typ von Gehäuserahmen vorgesehen, dass die Rahmenbreite im Wesentlichen ein ganzzahliges Vielfaches der Rahmenhöhe beträgt, nämlich exakt ein ganzzahliges Vielfaches plus ein erstes Fugenspiel (Herstellungstoleranz ausgenommen) beträgt, wobei dieses Spiel bestimmungsgemäß als vorbestimmtes Fugenspaltmaß eingeplant ist; beide Längsseitenwände und beide Schmalseitenwände, d.h. alle Seitenwände, jeweils Verbindungselemente aufweisen, insbesondere zur lösbaren Verbindung anhand der Außenseiten und vorzugsweise zur formschlüssigen Verbindung bzw.
Befestigung, wobei jeweils ein Verbindungselement einer Längsseitenwand mit einem Verbindungselement einer
Schmalseitenwand korrespondiert bzw. beide eine zur
Zusammenwirkung passende Gestaltung zwecks Befestigung an einem anderen Gehäuserahmen haben; und an jeder Längsseitenwand mindestens zwei Verbindungselemente in einem Rasterabstand zueinander beabstandet angeordnet sind, wobei dieser Rasterabstand entlang der Rahmenbreite gemessen im Wesentlichen der Rahmenhöhe entspricht, d.h. exakt der Rahmenhöhe des Gehäuserahmens zzgl. einem zweiten vorbestimmten Fugenspiel (Herstellungstoleranz ausgenommen) .
Die vorstehende Kombination von Merkmalen ermöglicht, dass mehrere Gehäuserahmen - ggf. auch identische vom ersten Typ - anhand ihrer Verbindungselemente modular mechanisch miteinander verbunden werden können um eine Steckverbindereinheit zu bilden.
Dabei stellt der erste Typ Gehäuserahmen mit quasi N-facher
Rahmenbreite in Bezug auf die als Grundeinheit gewählte Rahmenhöh' einen Grundbaustein bzw. ein Gehäuse-Basismodul dar, welcher die Modularität des Verbindersystems soz. auf Gehäuseebene um eine weitere zweite Stufe erweitert. Einerseits dienen die Gehäuserahmen dabei selbst, einzeln oder mit weiteren
Gehäuserahmen, als eigentliches Gehäuse zur Aufnahme an sich bekannter Steckverbindermodule, die soz . die erste Modulstufe darstellen. Diese Steckverbindermodule bestehen im Wesentlichen aus einem modularen Isolierkörper und den elektrischen Kontakten oder sonstigen Medienverbindern, welche der Isolierkörper in einer vordefinierten Position hält. Ferner wird durch eine geringe Anzahl in Modulbauweise (als modulare Bausteine) zusammenwirkender Gehäuserahmen die Anzahl erforderlicher Bauteile zur Herstellung von Gehäusen, insbesondere von Rechteckverbinder-Gehäusen
reduziert. Es ist u.a. nicht mehr erforderlich für eine Vielzahl Verbindergrößen jeweils entsprechend passend dimensionierte
Halterahmen, Steckergehäuse, Buchsengehäuse, Anbaugehäuse usw. vorrätig zu halten.
Ein Kernaspekt dabei ist die rasterartig zusammenpassende
Dimensionierung in den zwei zur Bautiefe des Gehäuserahmens senkrechten Erstreckungsrichtungen, d.h. in Breite und Höhe. In diesen beiden senkrechten Erstreckungsrichtungen der Verbindungs- bzw. Montageebene (senkrecht zur Bautiefe) sind die Abmessung von Längsseite und Schmalseite in einem zur Modularität geeigneten Seitenverhältnis modulo N gewählt. Mit anderen Worten beträgt die Abmessung in Erstreckungsrichtung der Längsseite - wenn man das geringfügige Fugenspiel vernachlässigt - stets ein N-faches der Abmessung in Erstreckungsrichtung der Schmalseite, wobei N eine ganze Zahl, insbesondere von 1 bis 4, vorzugsweise mit 2 ^ N ^ 4, darstellt .
Ein weiterer Kernaspekt ist das Rastermaß entsprechend welchem die Verbinder modular zusammenpassend angeordnet sind, so dass mehrere Gehäuserahmen wie Bausteine eines Baukastens wahlweise
zusammengefügt werden können. An den schmalen Seitenwänden kann dabei mindestens ein Verbindungselement oder lediglich ein
Verbindungselement vorgesehen sein, an den langen Seitenwänden sind stets mindestens zwei Verbindungselemente, im Abstand des Rastermaßes vorgesehen.
Durch Zusammenfügen mehrerer Gehäuserahmen kann eine
Steckverbindereinheit gebildet werden, die als Stecker in einem Schritt mit einer weiteren Steckverbindereinheit, insbesondere einer analog aus modularen Gehäuserahmen zusammengefügten
Steckverbindereinheit, als Gegenstecker verbindbar bzw. von dieser lösbar ist. Sowohl zur Dimensionierung der Seitenwände als auch zur Bestimmung des Rastermaß der Verbindungselemente sollte jeweils ein
geeignetes Fugenspiel mit eingeplant sein, welches das leichte Zusammenfügen in jeder Richtung ermöglicht und
Herstellungstoleranzen und ggf. auch leichte Verformungen der Gehäuserahmen berücksichtigt. Dies erleichtert die Montage von Steckverbindereinheiten aus einzelnen Gehäuserahmen. Das erste Fugenspiel für die N-fache Dimensionierung der Längsseiten kann identisch zum zweiten Fugenspiel im Rastermaß sein. Beide betragen jeweils nur einen sehr kleinen Anteil, insbesondere <<5%,
vorzugsweise <3%, der Abmessung in der Erstreckungsrichtung der Schmalseite (senkrecht zur Tiefe) . Das erste und das zweite
Fugenspiel können z.B. einige Zehntel Millimeter bis wenige
Millimeter betragen, je nach Abmessung der Schmalseite in
Erstreckungsrichtung der Montageebene. Dabei ist das Fugenspiel jeweils hinreichend klein eingestellt, um einen festen Sitz bzw. Verbund der miteinander verbundenen Gehäuserahmen zu
gewährleisten. Die Befestigung der Gehäuserahmen sollte im
Wesentlichen ohne Relativspiel ausgeführt sein.
Die modularen Gehäuserahmen im Sinne der Erfindung vereinen dabei zumindest weitgehend die Funktion der vorbekannten Gelenkrahmen mit der Funktion der diese aufnehmenden Stecker-, Buchsen-, oder Anbaugehäusen in einem modularen Baustein.
Der bzw. jeder Gehäuserahmen kann einteilig oder, vorzugsweise mehrteilig zusammengesetzt bzw. aufgebaut sein. Der Gehäuserahmen kann aus zwei Hauptteilen zusammengesetzt sein. In einer
Ausführungsform hat der Gehäuserahmen drei Hauptteile,
insbesondere einen rahmenförmigen Vorderteil, welcher selbst oder durch einen Halterahmen die Aufnahmen für einzelne
Steckverbindermodule bildet, und zwei zusammenwirkende
schalenartige Hinterteilen die, insbesondere in Richtung der Tiefe, mit dem Vorderteil und miteinander senkrecht dazu
verbindbar sind. So kann u.a. die Kabelmontage erleichtert und ggf. eine Klemmwirkung auf eine elastische Zugentlastung erzielt werden. Dazu kann insbesondere eine elastische
Zugentlastungsvorrichtung im Innenraum zwischen den
Kabeldurchführöffnungen und den Aufnahmen für die
Steckverbindermodule vorgesehen sein. Eine Zugentlastung kann alternativ mit nur einem rückseitigen Hauptteil realisiert werden.
Ein nennenswerter weiterer Aspekt ist die Gestaltung mit
Verbindern an allen vier Außenseiten der Gehäuserahmens, d.h. an jeder Seitenwand. Hierdurch wird ein modularer Zusammenbau in beiden Erstreckungsrichtungen senkrecht zur Rahmentiefe bzw.
Steckverbindungsrichtung (in der Montageebene) ermöglicht. Dies erlaubt eine in beiden Dimensionen relativ frei wählbare
Gesamtabmessung der modular aufgebauten Steckverbindereinheit.
Beim ersten Grundbaustein bzw. beim Gehäuserahmen vom ersten Typ kann die Rahmenbreite insbesondere exakt das Doppelte (2-fache Abmessung) der Rahmenhöhe plus Fugenspiel betragen.
Ferner kann als zweiter Baustein mindestens ein Gehäuserahmen von einem zweiten Typ vorgesehen, welcher die kleinste Einheit bzw. den kleinsten Baustein des Rahmenbaukastens darstellt. Dieser Gehäuserahmen hat mindestens zwei identische Aufnahmen zum
Anbringen mehrerer Steckverbindermodule im Inneren des
Gehäuserahmens, z.B. durch formschlüssige Befestigung.
Erfindungsgemäß ist auch hier, ähnlich dem ersten Typ, beim zweiten Typ von Gehäuserahmen vorgesehen, dass - die Rahmenbreite gleich der Rahmenhöhe ist, d.h. das N-fache mit N = 1 ; alle Seitenwände jeweils mindestens ein ggf. mehrere
Verbindungselemente aufweisen, insbesondere zur
formschlüssigen Verbindung, wobei ein Verbindungselement einer Seitenwand mit einem Verbindungselement der
angrenzenden Seitenwand korrespondiert, und insbesondere auch jeweils mit einem Verbindungselement der Längs- oder Schmalseitenwand des ersten Gehäuserahmens korrespondiert.
Somit können mehrere zweite Gehäuserahmen anhand ihrer Verbindungselemente modular mit zumindest einem weiteren
Gehäuserahmen, insbesondere vom ersten Typ verbunden werden, um eine Steckverbindereinheit zu bilden.
Das Korrespondieren der Verbindungselemente ist vorliegend allgemein zu verstehen. Miteinander korrespondierende
Verbindungselemente können unmittelbar zueinander passend
zusammenwirken oder zur Befestigung durch ein separates weiteres Verbindungselement ausgeführt sein, das passend zu den beiden korrespondierenden Verbindungselementen ausgeführt ist. Eine besonders einfache Ausführungsform des modular erweiterten Baukastensystems für Steckverbindereinheiten besteht aus nur dem ersten vorgenannten Typ Gehäuserahmen oder nur den beiden
vorgenannten Typen von Gehäuserahmen sowie ggf. hiermit
kompatiblen Zusatzbauteilen, die selbst keine Steckverbindermodule aufnehmen, insbesondere passende Deckel bzw. rückseitige
Verschlüsse und z.B. Montageplatten, Montageelemente, Stecker- Verriegelungen usw. Auch mindestens ein separates, modular verwendbares Verbindungselement kann zum Baukastensystem gehören.
Bereits mit nur einem Gehäuserahmentyp wie vorstehend beschrieben lassen sich einheitliche Steckverbinder mit relativ frei wählbarer Gesamtabmessung in beide Erstreckungsrichtungen aufbauen.
Insbesondere mit beiden o.g. Gehäuserahmentypen lassen sich einheitliche Steckverbinder mit relativ frei wählbarer
Gesamtabmessung in beide Erstreckungsrichtungen aufbauen. An jedem Typ Gehäuserahmen, insbesondere sowohl am ersten Typ des Gehäuserahmens als auch am zweiten Typ sind jeweils paarweise korrespondierende bzw. zur Zusammenwirkung passende
Verbindungselemente, vorzugsweise zur Formschlussverbindung, vorgesehen. Dabei ist grundsätzlich jede Art von form- und/oder kraftschlüssigem Verbinder geeignet, die eine mechanisch feste Verbindung in der Hauptebene der Seitenwände sowie eine
Mindestfestigkeit gegen Zugkraft senkrecht hierzu aufweist. Für die Betätigung der Steckverbindung ist eine Festigkeit in
Steckrichtung bedeutsam. Eine Mindestfestigkeit gegen Zugkraft kann ggf. durch weitere Bauteile wie z.B. Montageplatten, Deckel oder dgl . zur erforderlichen Befestigung ergänzt werden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass alle, zumindest aber ein Teil der Verbindungselemente zur
formschlüssigen Verbindung ausgeführt sind. Korrespondierende Verbindungselemente können insbesondere identisch oder auch paarweise komplementär bzw. konjugiert ausgeführt sein.
Die Verbindungselemente sind vorzugsweise außen an bzw. außen in den Seitenwänden vorgesehen. Es kommen prinzipiell alle geeignete Arten von Verbindungselementen zur form- und/oder
kraftschlüssigen, insbesondere zur lösbaren, kraftschlüssigen Verbindung in Betracht, z.B. komplementär steckbar
zusammenwirkende Noppen mit Ausnehmungen bzw. Stifte mit Löchern, Druckknopfverbinder mit Hinterschneidungen, Clipsverbinder mit Rasthaken und Rastkante, usw.
Vorzugsweise sind als Bestandteil des Gehäuserahmens
Verbindungselemente in Form von Vertiefungen außen in den
Seitenwänden vorgesehen, was die Modularität steigert und störende Kanten, Vorsprünge oder dgl . an freiliegenden Außenseiten
vermeidet .
Besonders bevorzugt werden somit zusätzliche separate
Verbindungselemente vorgesehen, die mit den vertiefungsartigen
Verbindungselementen der Seitenwände zusammenwirken. Dies steigert die Modularität und erleichtert ein Lösen eines einzelnen
Gehäuserahmens aus einer bereits zusammengesetzten oder
endmontierten Steckverbindereinheit, d.h. zur Reparatur bzw.
Wartung.
In einer einfachen, besonders bevorzugten Ausführungsform sind ein Teil, vorzugsweise alle Verbindungselemente als in Richtung der Tiefe des Gehäuserahmens bzw. senkrecht zur Montageebene
verlaufende Nuten mit einem für eine Feder-Nut-Verbindung
geeigneten Querschnitt, z.B. T-förmig, in Schwalbenschwanz form oder dgl., in den Seitenwänden ausgeführt.
Insbesondere wenn alle Verbindungselemente als Nuten ausgeführt sind, können soz. als Federn separate, weitere Verbindungselemente in Form von Verbindungsfedern zur Verbindung der Gehäuserahmen anhand der Nuten vorgesehen sein. Die Verbindungselemente können insbesondere im Querschnitt für eine Schwalbenschwanz-Verbindung gestaltet sein, wobei
insbesondere die Verbindungsfedern mit einem Querschnitt in
Gestalt eines doppelten Schwalbenschwanzes, soz. mit entgegen gerichteten V-Keilen, ausgeführt sind.
In einer bevorzugten Gestaltung sind, zum Zusammenwirken mit den Verbindungselementen der Gehäuserahmen, passende separate
Verbindungsfedern zur Herstellung einer Feder-Nut-Verbindung, vorgesehen. Diese sind vorzugsweise im Querschnitt für eine
Schwalbenschwanz-Verbindung gestaltet.
Ungeachtet dessen werden separate Verbinder bevorzugt die
formschlüssig mit den Verbindungselementen der Gehäuserahmen zusammenwirken .
Die Verbinder bzw. Verbindungsfedern weisen vorzugsweise zwei spiegelsymmetrische Rastzungen zum Verrasten mit den Gehäuserahmen auf, sodass sie in beiden Ausrichtungen verrastbar sind. Zur Befestigung an externen Bauteilen haben die separaten Verbinder bzw. Verbindungsfedern im Hauptkörper vorzugsweise zwei
Verschraubungslöcher, bevorzugt mit SchraubenkopfSenkung an zumindest einer Hauptseite.
Bei Verwendung von Nuten zur Feder-Nut-Verbindung kann auch vorgesehen sein, dass diese in Richtung der Tiefe des
Gehäuserahmens bzw. senkrecht zur Montageebene sacklochartig ausgeführt sind, was u.a. eine Arretierung der Feder in einer Soll-Lage ermöglicht. Zur stabilen Verbindung sollten sich die
Nuten, vorzugsweise von der Rückseite ausgehend, über mindestens 33 % der Tiefe des Gehäuserahmens erstrecken.
Zum Einbauen von an sich bekannten Steckverbindermodulen kann ein an sich bekannter Halterahmen in den Gehäuserahmen montiert werden. Für das Einbauen von an sich bekannten
Steckverbindermodulen kann alternativ vorgesehen sein, dass zu jeder Aufnahme an beiden Innenseiten der Längsseitenwände jeweils gegenüberliegende erste und zweite Formschluss-Aussparungen vorgesehen sind, die zum Verrasten mit Gegenmitteln eines
Steckverbindermoduls zusammenwirken. So können an sich bekannte Steckverbindermodule unmittelbar im Gehäuserahmen arretiert und ausgerichtet werden, ohne dass es eines weiteren Zwischenrahmens, wie z.B. dem üblichen bekannten Gelenkrahmen, bedarf.
Zum Verschließen und ggf. auch zum dichten Durchführen der
Leitungen kann alternativ zu zwei Hinterteilen auch an der
Rückseite des Gehäuserahmens vorzugsweise jeweils ein passend dimensionierter Deckel befestigt sein, Kabelabgänge mit
Kabeldurchführtüllen werden dabei bevorzugt. Vorzugsweise sichern die Hinterteile bzw. der Deckel zugleich die separaten oder integrierten Verbindungselemente in Richtung der Tiefe bzw. in Steckrichtung.
Die Erfindung ermöglicht insbesondere, dass zwei im Wesentlichen aus Gehäuserahmen (und herkömmlichen Steckverbindermodulen) zusammengesetzte Steckverbindereinheiten, d.h. jeweils ohne ein weiteres die Gehäuserahmen umgebendes Steckergehäuse oder dgl., zur Steckverbindung der Steckverbindermodule zusammenwirken. Die beiden als Stecker und Gegenstecker dienenden
Steckverbindereinheiten können dabei insbesondere mittels
identischer Gehäuserahmen zusammengesetzt sein.
Die Gehäuserahmen können aus Kunststoff, insbesondere aus
Polycarbonat oder faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellt sein, wodurch zugleich eine zusätzliche elektrische Isolierung erzielt wird. Falls eine EMV- Abschirmung der Steckverbindereinheit erforderlich ist, kann dies z.B. über geeignete Beschichtungstechnik erzielt werden. Natürlich können die Gehäuserahmen je nach Anforderungen z.T. oder vollständig aus Metall gefertigt werden. Bei Gehäuserahmen aus Metall kommt insbesondere eine Fertigung im Druckguss-Verfahren, z.B. aus Aluminium, Zink oder einer geeigneten Legierung
insbesondere mit Aluminium und/oder Zink in Betracht, da die Gehäuserahmen aus einem oder mehreren Formteilen aufgebaut sind. Metall-Gehäuserahmen erlauben eine Schutzerdung bzw. bessere Signalintegrität durch inhärent bessere Abschirmung. Es kann im Inneren des Metall-Gehäuserahmens ein Anschluss bzw. eine Klemme zur Verbindung des Gehäuserahmens mit einem PE-Schutzleiter vorgesehen sein.
Als zusätzliche Bauteile können insbesondere separate Montageteile, insbesondere Montagewinkel und/oder Montageplatten, vorgesehen sein, welche mit den Verbindungselementen der
Seitenwände zusammenwirken, um die Steckverbindereinheit an der jeweiligen Anschlussstelle, wie einem Maschinenteil, einem
Schaltschrank oder dgl . , zu befestigen. Zusätzliche Bauteile sind im Prinzip nur für solche Funktionen erforderlich, welche die Gehäuserahmen oder geeignete Steckverbindermodule nicht selbst realisieren können.
Es können z.B. an den Gehäuserahmen befestigbare
Verriegelungsteile bzw. Verriegelungsmittel, wie
Verriegelungsbügel oder dgl., zur Sicherung von zwei verbundenen Steckverbindereinheiten vorgesehen sein. Zur mechanischen
Verriegelung der Steckverbindung kommen 1-Bügel- oder 2-Bügel- Verriegelungen, z.B. gemäß dem Han-Easy Lock® Prinzip (vgl. o.g. Katalog) , Kniehebel-Verriegelungen oder aber
Schraubverriegelungen, Bajonettverriegelungen usw. in Betracht. Die zusammenwirkenden Verriegelungsbauteile können an Anbau- bzw. Montageteilen vorgesehen werden. In geeigneter Weise angepasste Verriegelungsbauteile, z.B. Verriegelungsbügel, können jedoch auch unmittelbar an den Verbindungselementen der Gehäuserahmen
angebracht werden. So kann jede ggf. gewünschte Verriegelung ebenfalls modular an eine Steckverbindereinheit aus Gehäuserahmen angebracht werden.
Vorzugsweise hat jeder als Grundbaustein vorgesehene Gehäuserahmen bzw. der erste Typ Gehäuserahmen eine gerade Anzahl (2 x n, mit n ganzzahlig) identischer Aufnahmen für bis zu 2n
Steckverbindermodule, insbesondere vier, sechs oder acht
Aufnahmen, zur Befestigung von Steckverbindermodulen. Hierbei können die Aufnahme insbesondere passend für Steckverbindermodule aus dem eingangs genannten „Han-Modular® System" gestaltet sein, welches über 50 verschiedene Module für unterschiedliche
Übertragungsmedien und in verschiedenen Anschlusstechniken bereitstellt .
Der optionale Gehäuserahmen vom zweiten Typ kann insbesondere genau zwei Aufnahmen für ein Steckverbindermodul haben,
insbesondere die halbe Anzahl im Vergleich zum Gehäuserahmen des ersten Typs . dnet, dass montierte
eckung quer zu den e Abmessung in
Längsseiten skaliert
Seiten der
ndermodule liegen vorzugsweise mit ihrer Längsseite parallel zur Schmalseite des Gehäuserahmens .
Neben dem Baukastensystem betrifft die Erfindung natürlich auch den einzelnen Gehäuserahmen als solches, da dieser die zweite Stufe der Modularität (soz. auf „Gehäuseebene") im bereits modularen Baukastensystem erst ermöglicht. Jeder Gehäuserahmen hat dabei mindestens zwei identische Aufnahmen für jeweils ein
Steckverbindermodul im Inneren des Gehäuserahmens, zwei parallele Seitenwände, welche die Rahmenbreite definieren und senkrecht dazu zwei parallele Seitenwände, welche die Rahmenhöhe definieren.
Der modulartige Gehäuserahmen im Sinne der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Rahmenbreite im Wesentlichen ein N-faches der
Rahmenhöhe, ggf. zzgl. Fugenspiel, beträgt, mit N
ganzzahlig, insbesondere von 1 bis 8, vorzugsweise mit 1 ^ N ^ 4, besonders bevorzugt 2 ^ N ^ 4 ; alle Seitenwände Verbindungselemente aufweisen, insbesondere zur formschlüssigen Verbindung, wobei jeweils ein
Verbindungselement einer Seitenwand mit einem
Verbindungselement einer senkrecht dazu stehenden Seitenwand korrespondiert; und dass die Verbindungselemente relativ zueinander entsprechend einem Rasterabstand so angeordnet sind, dass mehrere
Gehäuserahmen anhand ihrer Verbindungselemente modular miteinander verbindbar sind, um eine Steckverbindereinheit zu bilden.
Der Rasterabstand kann sich aus dem doppelten des Abstands zur Begrenzungsfläche der angrenzenden Seitenwand ergeben. Dies gilt nämlich wenn jeweils nur ein Verbindungselement mittig in der Seitenwand angeordnet ist, welche die Rahmenhöhe definiert. Dies kann insbesondere für den kleinsten Gehäuserahmen und/oder den als Grundeinheit bzw. Basismodul vorgesehen Gehäuserahmen gelten. Beim nächstgrößeren Rahmenbaustein bzw. bei einer Längsseitenwand mit zwei Verbindungselementen entspricht dann der Rasterabstand dem Abstand zwischen zwei benachbarten Verbindungselementen an der Längs seitenwand .
Die Erfindung betrifft auch eine Steckverbindereinheit umfassend eine Mehrzahl Steckverbindermodule für Leitungen wie Kabel,
Schläuche oder dgl., ggf. auch für unterschiedliche
Übertragungsmedien, insbesondere für elektrische Leitungen, wobei diese Einheit aus mindestens zwei Gehäuserahmen gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen zusammengesetzt ist. Mithin sind die bzw. alle Steckverbindermodule jeweils in einem der
Gehäuserahmen aufgenommen und die Gehäuserahmen anhand ihrer Verbindungselemente aneinander befestigt und zu einer Einheit verbunden. Jede Steckverbindereinheit kann dabei wahlweise, je nach Auswahl der eingebauten Steckverbindermodule, entweder einen Stecker oder einen Gegenstecker darstellen. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung von Gehäuserahmen gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen zur Herstellung von Steckverbindereinheiten, insbesondere Rechtecksteckverbindern, für Leitungen, insbesondere elektrische Leitungen, aber auch für auch optische, flüssige, gasförmige oder andere Übertragungsmedien. Weitere vorteilhafte Merkmale und Wirkungen der Erfindung werden im Folgenden, ohne Beschränkung der Allgemeinheit der vorstehenden Beschreibung, anhand von zwei Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : FIG.l: eine Perspektivansicht einer beispielhaften
Steckverbindereinheit, welche aus mehreren Gehäuserahmen eines ersten und eines zweiten Typs aufgebaut ist;
FIG.2: eine Explosionsansicht zu FIG.l;
FIG.3A-3B: eine Frontansicht (FIG.3A) zur Veranschaulichung der Befestigung von zwei Gehäuserahmen aneinander anhand von Feder-Nut-Verbindungselementen, und eine Perspektivansicht einer hierfür geeigneten Verbindungsfeder (FIG.3B) ;
FIG.4: eine Explosionsansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Gehäuserahmens vom ersten Typ; FIG.5: eine Längsschnitt-Ansicht entlang der Bautiefe eines
Gehäuserahmens vom ersten oder zweiten Typ;
FIG.6-7A, 7B: eine Explosionsansicht (FIG.6) und eine zusammengebaute Ansicht eines Gehäuserahmens als Stecker (FIG.7A) und als Gegenstecker (FIG.7B) gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, jeweils in Perspektivansicht;
FIG.8: eine beispielhaften Steckverbindereinheit aus
Gehäuserahmen nach FIG.6-7A, 7B in Perspektivansicht; und
FIG.9: eine Perspektivansicht einer Verbindungsfeder zur Feder-Nut-Verbindung von Gehäuserahmen nach FIG.6-7A, 7B. In allen Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale bzw. Merkmale mit gleichwertiger Beschaffenheit oder Wirkung. Zur Erleichterung sind manche gleichbleibenden Merkmale nicht wiederholt bezeichnet.
FIG.1-2 zeigen eine rein bespielhaft konfigurierte
Steckverbindereinheit 10 vom Typ Rechtecksteckverbinder, die aus ersten Gehäuserahmen 11 und aus zweiten Gehäuserahmen 12 sowie zwei seitlichen Montageflanschen 13 aufgebaut ist. Bereits lediglich zwei Typen von Gehäuserahmen 11, 12 bieten hohe
Modularität im Aufbau der Steckverbindereinheit 10. Jeder der Gehäuserahmen 11, 12 ist als Hohlrahmen ausgeführt mit vier quaderförmig angeordneten, im rechten Winkel aufeinander stehenden Seitenwänden 14, 16 und frontseitig sowie rückseitig offen. An der Frontseite erfolgt die Steckverbindung in der
Montageebene (Ebene senkrecht zu FIG.5) mit einer weiteren, nicht gezeigten Steckverbindereinheit. Zwei parallele Seitenwände 14 definieren die Rahmenbreite Bl bzw. B2 des Gehäuserahmens 11 bzw. 12 und die anderen zwei parallelen Seitenwände 16 die Rahmenhöhe H des Gehäuserahmens. Die senkrechten Erstreckungsrichtungen von Rahmenbreite B und Rahmenhöhe H spannen die Montageebene senkrecht zur Tiefe T des Gehäuserahmens 11, 12 auf.
Bei beiden Gehäuserahmen 11, 12 beträgt die Rahmenbreite Bl, B2 im Wesentlichen ein N-faches der Rahmenhöhe H mit N ganzzahlig.
Mathematisch sind Bl, B2 und H kongruent bzgl. der gewählten kleinsten Abmessungseinheit, hier H. Beim ersten Gehäuserahmen 11 beträgt die Rahmenbreite Bl technisch exakt das 2-fache der
Rahmenhöhe H plus einem geringfügigen, vorbestimmten Fugenspiel von wenigen Zehnteln Millimetern, um den Zusammenbau zu
erleichtern. Beim zweiten Gehäuserahmen 12 ist die Rahmenbreite B2 technisch identisch (Herstellungstoleranz ausgenommen) zur
Rahmenhöhe H, hier ist kein Fugenspiel vorzusehen. Die Rahmenhöhe H stellt dabei die Grundeinheit bzw. kleinste Einheit zur
Dimensionierung dar und ist bei beiden Gehäuserahmen 11, 12 identisch . FIG.1-5 zeigen weiterhin beispielhaft bei jedem Gehäuserahmen 11, 12 zum modularen Zusammenbau geeignete Verbindungselemente 20, die außenseitig in allen vier Seitenwänden 12 vorgesehen sind. Hier sind als Verbindungselemente 20 Nuten zur formschlüssigen
Verbindung vorgesehen. Grundsätzlich entspricht je ein
Verbindungselement 29 einer Seitenwand 14 bzw. 16 einem
zugeordneten Verbindungselement einer senkrecht dazu stehenden Seitenwand 16 bzw. 14, so dass beide zusammenpassen bzw.
zusammenwirken können ggf. unter Verwendung eines separaten
Verbinderteils. Im Beispiel gemäß FIG.1-5 sind alle Nuten als Verbindungselemente 20 identisch ausgeführt.
Die Verbindungselemente 20 sind entlang des Umfangs bzw. beider Erstreckungsrichtungen der Breite Bl, B2 und der Höhe relativ zueinander entsprechend einem Rastermaß R so angeordnet, dass mehrere Gehäuserahmen 11, 12 anhand ihrer Verbindungselemente modular und in jeder von vier räumlichen Ausrichtungen bzw. an jeder Seitenwand 14, 16 miteinander verbindbar sind. So kann der Nutzer die Gehäuserahmen 11, 12 als Bausteine eines Baukastens nutzen, um eine Steckverbindereinheit in quasi beliebiger
Gestaltung zu bilden. Auch die weiteren Anbauteile wie z.B. die Montageflansche 13 können mit Verbindern 23 für den modularen Aufbau ausgestattet sein. Beim ersten Gehäuserahmen 11 sind im gezeigten Beispiel an den Längsseitenwänden 14 je zwei Verbindungselemente 20 im
Rasterabstand R zueinander vorgesehen. In den Schmalseiten 16 ist exakt mittig je ein Verbindungselement 20 angebracht bzw.
eingearbeitet. Die Verbindungselemente 20 haben dabei zur
Begrenzungsfläche der senkrecht angrenzenden Seitenwand 14 bzw. 16 den Abstand des halben Rasterabstands, d.h. 1/2 R. Nicht gezeigt, aber möglich, ist eine größere Anzahl modular angeordneter
Verbindungselemente 20 an jeder Seitenwand 14, 16, z.B. bei kleinerem Rasterabstand oder größeren Gehäuserahmen 11, 12. Die Längsseitenwände 14 haben dabei eine Anzahl m x n
Verbindungselemente 20, vorzugsweise mit m gerade, wobei n der Anzahl Verbindungselemente 20 an den Schmalseitenwänden
entspricht. Der ganzzahlige Wert m entspricht dabei dem
Abmessungsverhältnis B1:H bzw. B1:B2 (da B1=H) .
Durch geeignet passende Dimensionierung der Seitenwände 14, 16 mit Abmessungen Bl, B2 Modulo H (ggf. zzgl. Spiel) in Kombination mit den rasterartig bzw. modular angeordneten Verbindungselementen 20, wird das Baukastenprinzip bzw. die Modularität zum Zusammenbau der Gehäuserahmen 11, 12 erzielt, wie in FIG.2 an einem Beispiel veranschaulicht. Alle vier Seitenwände 14, 16 können dabei jeweils zur Verbindung bzw. zum Zusammenbau genutzt werden, so dass die Gestaltung in beide Erstreckungsrichtungen der Montageebene frei wählbar ist, mit jeder Gesamtbreite Modulo H und jeder Gesamthöhe Modulo H (mit H bzw. B2 als kleinster Einheit) .
Die in FIG.1-2 nicht näher gezeigte Verbindungstechnik ist in FIG.3-5 veranschaulicht. Die Verbindungselemente 20 erstrecken sich stets parallel in Richtung der Tiefe T bzw. in Steckrichtung der Steckverbindereinheit 10 und sind als Nuten für eine
Schwalbenschwanz-Verbindung bzw. -Spundung ausgeführt. Zum
Befestigen von zwei Gehäuserahmen 11; 12 sind eine passende Anzahl Verbindungsfedern 22 vorgesehen, welche im Querschnitt
formschlüssig je hälftig in die nutenartigen Verbindungselemente 20 in den Seitenwänden 14, 16 passen, so dass die andere Hälfte in der gegenüberliegenden Nut bzw. Verbindungselement 20 des zu verbindenden Gehäuserahmens 11; 12 aufgenommen wird. Die
Verbindungsfedern 22 sind dementsprechend als längliche Formstifte bzw. Passstifte ausgeführt mit einem etwa !><|-förmigen Querschnitt. Somit haben die Verbindungsfedern 22 beidseitig gegenüberliegende parallele etwa V-förmige Einschnürungen 24 in Längsrichtung, welche durch die Schwalbenschwanz-Form des
Querschnitts der Verbindungselemente 20 (nicht gezeigt)
hintergriffen werden, um den Formschluss zu erzielen.
Die Verbindungsfedern 22 werden gegen Verschiebung in
Tiefenrichtung gesichert. Dies erfolgt einerseits jeweils durch einen rückseitigen Deckel 40 bzw. Verschluss und andererseits durch die sacklochartige Gestaltung der Nuten, die als
Verbindungselemente 20 dienen und vom rückseitigen Ende über ca.
40% der Tiefe erstreckt innerhalb der jeweiligen Seitenwand 14, 16 enden, d.h. nicht über die gesamte Tiefe durchgehen. Zur
Verriegelung anhand des Deckels 40 ist an einer Seite der
Verbindungsfeder 22 ein Arretiervorsprung 25 vorgesehen, der in einer passenden Aufnahme 42 mit Spiel im Deckel festgelegt wird. Die Befestigung des Deckels kann z.B. mittels Schraubverbindung durch entsprechende Löcher 44 mit den Ecken der Gehäuserahmen 11, 12 erfolgen. An der Innenseite des Deckels 40 kann eine umlaufende Dichtung (nicht gezeigt) für die Stirnkanten der Seitenwände 14, 16 vorgesehen werden. In der Wand des Deckels 40 können
verschiedenste Kabeleinlassmittel (nicht gezeigt) realisiert sein. Hierzu und für die eigentlichen Leitungen ist entsprechender Freiraum 46 im Inneren der Gehäuserahmen 11, 12 eingeplant.
FIG.3-5 zeigen mehrere identische Aufnahmen, z.B. vier Aufnahmen 30a, 30b, 30c, 30d im ersten Gehäuserahmen 11 für jeweils ein Steckverbindermodul 18 im Inneren des Gehäuserahmens 11. (In FIG.1-5 ist nur aus Darstellungsgründen stets dasselbe
Steckverbindermodul 18 gezeigt, wobei in der Praxis natürlich eine Vielzahl an sich bekannter und unterschiedlicher
Steckverbindermodule 18 zum Einsatz kommen.) Alle
Steckverbindermodule 18 haben dabei, z.B. an ihren Schmalseiten, außen an den Kunststoff-I solierkörpern identisch angeordnete Befestigungsschnittstellen. Diese modularen
Befestigungsschnittstellen sind zum Verrasten mit vorbekannten Halterahmen (nicht gezeigt) bestimmt und können bspw. mehrere
Rastvorsprünge 19A; 19B, Rasthaken oder dgl . umfassen. In jeder Aufnahme 30a, 30b, 30c, 30d der beiden Gehäuserahmen 11, 12, sind jeweils mit der Befestigungsschnittstelle des Steckverbindermoduls 18 kompatible Mittel zur formschlüssigen Befestigung vorgesehen. FIG.5 zeigt z.B. erste und zweite Formschlussaussparungen 31, 32 mit zwischenliegendem Rastvorsprung 33. Die hier rechteckigen Formschlussaussparungen 31, 32 liegen sich parallel gegenüber und sind in der Innenwand der in Breitenerstreckung verlaufenden
Seitenwände 14, 16 vorgesehen. Die ersten Formschlussaussparungen 31 münden rückseitig nach außen, um das Einschieben des
Steckverbindermoduls 18 zu erlauben, dessen frontseitige Rasthaken 19B in die zweite Formschlussaussparung 32 eingreifen und durch den Rastvorsprung 33 gegen Verschiebung in Steckrichtung gesichert sind. Durch die Formschlussaussparungen 31, 32 werden die
Steckverbindermodule 18 unmittelbar im Gehäuserahmen 11, 12 gegen Verschieben entgegen der Steckrichtung arretiert, passend
ausgerichtet und mit dem Gehäuserahmen lösbar verbunden. Die Anzahl der Aufnahmen 30a, 30b, 30c, 30d ist in beiden
Gehäuserahmen 11, 12 vorzugsweise eine gerade Zahl.
Alle Bausteine des Baukastensystems, insbesondere die
Gehäuserahmen 11, 12, können kostengünstig aus Kunststoff
hergestellt sein, wobei ein technischer Kunststoff mit hoher Biegefestigkeit, insbesondere faserverstärkter Kunststoff, zwecks Steifigkeit gegen Verwendung bevorzugt wird. Weitere Bausteine des Systems, wie Montageteile mit diversen Verriegelungsmitteln für die Steckverbindereinheit 10, Montageplatten zum Anbau an Geräte oder Maschinen usw. sind nicht gezeigt aber für den Fachmann ersichtlich.
In dem in FIG.1-5 gezeigten Beispiel sind nur zwei Grundtypen von Gehäuserahmen 11, 12 dargestellt, wobei das System natürlich weiter skalierbar ist, z.B. mit einem in Höhenrichtung im
Vergleich zum ersten Gehäuserahmen „aufgedoppelten" dritten Typ Gehäuserahmen mit quadratischem Querschnitt mit doppelter Höhe 2H und gleicher Breite Bl usw.. Alle Gehäuserahmen sind dabei miteinander modular kompatibel und beliebig kombinierbar.
Durch das erfindungsgemäß um eine weitere Ebene der Modularität erweiterte Baukastensystem lassen sich mit wenigen Typen von Gehäuserahmen 11, 12 variable alle denkbaren Geometrien von
Steckverbindereinheiten 10, schnell, einfach und kostensparend herstellen . Die so aufgebauten Steckverbindereinheiten 10 können in allen Gebieten Anwendung finden, insbesondere in Industrieanwendungen, z.B. als zentrale Steckereinheit zur Versorgung und Steuerung einer Maschine, als Trennstelle zwischen relativbewegten Teilen, etwa an Anschlusselementen für Energieführungskette, an
Schaltschränken und sonstigen Geräten, usw.
FIG.6-9 zeigen ein zweites, bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuserahmens 211 zum Aufbau von
Steckverbindereinheiten 210 bzw. eines Steckerverbunds (FIG.8) . Ein wesentlicher Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass der Gehäuserahmen 211 aus im Wesentlichen drei getrennt hergestellten Formteilen, bspw. im Metall-Druckguss oder Kunststoff-Druckguss, aufgebaut ist.
FIG.6 zeigt die drei Hauptbestandteile: ein rahmenförmiges
Vorderteil 211A, das die Steckseite des Gehäuserahmens 211 bildet, sowie zwei senkrecht zur Steckrichtung bzw. Tiefe T
zusammenzufügende Hinterteile 211B, 211C, welche den von der Steckseite abgewandten Teil des fertigen Gehäuserahmens 211 (vgl. FIG.7A, 7B) bilden. Im Innenraum des rahmenartigen Vorderteils 211A sind - analog zu FIG.3-5 - eine Anzahl Aufnahmebereiche 230a-230d für jeweils ein Steckverbindermodul 18 (hier nicht gezeigt) vorgesehen, sodass an sich bekannte Steckverbindermodule 18 im Vorderteil 211A montiert werden können. Im Beispiel nach FIG.6-9 wird dazu im Vorderteil 211A ein separater Halterahmen (nicht gezeigt) für die
Steckverbindermodule 18 montiert. Es kann bspw. ein Halterahmen gemäß FIG.4 aus dem Patent EP 2 537 212 Bl vorgesehen sein, dessen diesbezügliche Lehre hier mit einbezogen wird. Ein solcher
Halterahmen bildet je eine Aufnahme in jedem der Aufnahmebereiche 230a-230d. Stirnseitig und innen an den Seitenwänden 216, welche die Rahmenhöhe H vorgeben, spiegelverkehrt jeweils ein Paar aus einem Zentriervorsprung 250 und einer korrespondierenden
Zentrieraufnahme 252 vorgesehen. Die Zentriervorsprünge 250 und zugehörigen Zentrieraufnahmen 252 erleichtern das Herstellen der Steckverbindung aus zwei Steckverbindereinheiten 210, die jeweils Stecker und Gegenstecker bilden (vgl. FIG.7A-7B) . Ferner kann beidseitig an den großen Seitenwänden 214 des Vorderteils 211 jeweils mittig eine Aufnahme 254 für ein Beschriftungsschild 256 vorgesehen sein.
Außenseitig an allen Seitenwänden 214, 216 des Vorderteils 211A sind erfindungsgemäß entsprechend dem Rastermaß R in Richtung der Tiefe T verlaufende erste Verbindungsnuten 220A vorgesehen. Auch hier sind also mehrere Gehäuserahmen 211 anhand ihrer
Verbindungselemente modular und in jeder von vier räumlichen Ausrichtungen bzw. an jeder Seitenwand 214, 216 miteinander verbindbar (vgl. FIG.8) . Die ersten Verbindungsnuten 220A wirken gemeinsam mit fluchtenden zweiten Verbindungsnuten 220B an beiden Hinterteilen 211B, 211C mit einer Verbindungsfeder (FIG.9) zur Herstellung einer Feder- Nut-Verbindung zwischen zwei oder mehr Gehäuserahmen 211 zusammen.
Zumindest in den zweiten Verbindungsnuten 220B der Hinterteile 211B, 211C ist weiterhin eine Rastvertiefung 221 vorgesehen, die eine rückseitige Rastkante bildet, um ein Einrasten jeweils einer von zwei spiegelsymmetrischen Rastzungen 225 der Verbindungsfeder (vgl. FIG.9) in Steckrichtung bzw. Richtung der Tiefe T zu ermöglichen. Die Verbindungsfeder 222 ist in FIG.9 näher gezeigt. Sie umfasst an einem Ende die beiden spiegelsymmetrischen
Rastzungen 225. Die Rastzungen 225 haben jeweils mittig
außenseitig eine Aussparung 227, die in montierter Anordnung mit einer entsprechenden Aussparung 217 der Hinterteile 211B, 211C fluchtet und ein Lösen der Rastzungen beispielsweise mittels Flachschraubenzieher erlaubt. Im Grundkörper der Verbindungsfeder 222 sind weiterhin zwei durchgehende Verschraubungslöcher 228 vorgesehen, die zumindest einseitig eine SchraubenkopfSenkung 229 aufweisen können. Die Verschraubungslöcher 228 erlauben das
Befestigen der Steckverbindereinheit 210 an beliebigen Flächen, beispielsweise in einem Schaltschrank oder auf einer
Montageplatte .
Weiterhin hat die Verbindungsfeder 222, analog zum ersten
Ausführungsbeispiel, zur Herstellung der Feder-Nut-Verbindung beidseitig gegenüberliegend angeordnete im Querschnitt etwa V- förmige Einschnürungen 224. Die Einschnürungen 224 wirken mit den Längskanten der Nuten 220A, 220B zusammen und erlauben eine robuste Verbindung von zwei gegenüberliegenden Gehäuserahmen 211 (vgl. FIG.8) .
Zur Befestigung der Hinterteile 211B, 211C am Vorderteil 211A sind jeweils eckseitig Schraublöcher an den Hinterteilen 211B, 211C und Gewinde (nicht gezeigt) am Vorderteil 211A vorgesehen. Senkrecht zur Steckrichtung können die beiden Hinterteile 211B, 211C ebenfalls durch Schraubverbindung oder sonstige geeignete feste Verbindung aneinander befestigt sein. Im Innenraum zwischen den Hinterteilen 211B, 211C kann eine Zugentlastungsvorrichtung vorgesehen sein.
Im Beispiel nach FIG.6 umfasst die Zugentlastungsvorrichtung ein oberes Zugentlastungsteil 270A und ein unteres Zugentlastungsteil 270B, die baugleich ausgeführt sein können. Die
Zugentlastungsteile 270A, 270B können elastisch verformbare, wabenartige Bereiche nach dem Prinzip aus dem Gebrauchsmuster DE 20 2017 101 483 Ul aufweisen. Die Zugentlastungsteile 270A, 270B erzeugen nach dem Verbinden des oberen Hinterteils 211B mit dem unteren Hinterteil 211C eine Klemmkraft auf jeweils an die Steckverbindermodule anzuschließenden Kabel (nicht gezeigt) . Eine hohe Klemmkraft ist jedoch nicht erforderlich, da bei geeigneter Gestaltung der Zugentlastungsteile 270A, 270B bereits durch
Oberflächenadhäsion in geeigneter Kunststoffpaarung eine
ausreichende Entlastung erzielt werden kann.
Für die Durchführung der Leitungen bzw. Kabel (nicht gezeigt) sind weiterhin an der Rückseite der Hinterteile 211B, 211C Aussparungen passend zu Kabeldurchführtüllen 280 vorgesehen. Bevorzugt werden geschlitzte Kabeldurchführtüllen 280 mit etwa rautenförmigen Querschnitt eingesetzt, so dass beim Verbinden der Hinterteile 211B, 211C durch geeignete Anlaufschrägen 282 aufgrund der
Formgebung der im spitzen Winkel zueinander stehenden Seitenteile der Kabeldurchführtüllen 280 nebst der Abdichtung auch eine weitere Klemmwirkung auf die Leitung erzielt werden kann. Hier sind beispielhaft vier Abgänge für Leitungen gezeigt, wobei auch weniger als vier Kabelabgänge und/oder unterschiedlichen
Abgangsdurchmessern möglich sind.
Nebst den Kabeldurchführtüllen 280 sind weiterhin zwischen den Hauptteilen des Gehäuserahmens 211, d.h. dem Vorderteil 211A und beiden Hinterteilen 211B, 211C jeweils geeignete Dichtungen vorgesehen. Im hier gezeigten Beispiel (FIG.6) sind die Dichtungen beispielsweise integral in den Zugentlastungsteilen 270A, 270B hergestellt. Es können auch getrennte Dichtungen zwischen dem Vorderteil 211A und beiden Hinterteilen 211B, 211C vorgesehen sein. Anhand der Dichtungen wird die Steckverbindereinheit 210 zumindest gegen Tropfwasser und gegebenenfalls gegen Sprühwasser abgedichtet. Vorzugsweise sind die Steckverbindereinheiten 210 spritzwasserfest und gegebenenfalls strahlwasserfest ausgeführt. Auch steckerseitig kann an der Frontseite des Vorderteils 211A eine umgebende Dichtung (nicht gezeigt) vorgesehen sein.
FIG.7A-7B veranschaulichen die Zusammenwirkung von zwei
Steckverbindereinheiten 210 als Stecker und Gegenstecker (hier beispielhaft ohne Steckverbindermodule und mit je nur einer
Verbindungsfeder 222.
FIG.8 zeigt beispielhaft eine Anordnung mit drei
Steckverbindereinheiten 210, die zu einem Steckerverbund
miteinander verbunden werden. Bei Verwendung eines derartigen Steckerverbunds aus Steckverbindereinheiten 210 wird inhärent auch die Vertausch-Sicherheit gegenüber konventionellen Steckverbindern verbessert. Stecker und Gegenstecker bei einem geeignet aus
Steckverbindereinheiten 210 zusammengesetzten Steckerverbund sind inhärent verdreh- und/oder vertauschsicher.
Baukastensystem für Steckverbindermodule, Steckverbindereinheit und modulare Gehäuserahmen hierfür Bezugszeichenliste
FIG.1-3:
Bl, B2 Breite
H Höhe
R Rastermaß bzw. Rasterabstand
T Tiefe
10 Steckverbindereinheit
11 Gehäuserahmen (erster Typ)
12 Gehäuserahmen (zweiter Typ)
13 Montageteile
14 Seitenwände (Breite)
16 Seitenwände (Höhe)
18 Steckverbindermodul
19A; 19B Rastvorsprünge
20 Verbindungselement
22 Verbindungsfeder
23 Verbindungsfeder
24 Einschnürung
25 Arretiervorsprung
30a, 30b, 30c, 30d Aufnahme (für Steckverbindermodul)
31, 32 Formschlussaussparungen
33 Rastvorsprung
FIG.4-5
40 Deckel
42 Aufnahme (für Arretiervorsprung)
44 Löcher (für Schrauben)
46 Freiraum FIG . 6- 9 :
B Breite
H Höhe
R Rastermaß bzw. Rasterabstand
T Tiefe
210 Steckverbindereinheit
211 Gehäuserahmen
211A Vorderteil (des Gehäuserahmens)
211B, 211C Hinterteile (des Gehäuserahmens)
214 Seitenwand (Breite)
216 Seitenwand (Höhe)
217 Aussparung
220A erste Verbindungsnut
220B zweite Verbindungsnut
221 Rastvertiefung
222 Verbindungsfeder
224 Einschnürung
225 Rastzungen
227 Aussparung
228 Verschraubungslöcher
229 SchraubenkopfSenkung
230a, 230b, 230c, 230d Aufnahme (für Steckverbindermodul)
250 Zentriervorsprung
252 Zentrieraufnahme
254 Aufnahme (für Beschriftungsschild)
256 Beschriftungsschild
260 Schraublöcher (der Hinterteile)
270A, 270B elastisches Zugentlastungsteil
280 Kabeldurchführtüllen
282 Anlaufschrägen

Claims

Baukastensystem für Steckverbindermodule, Steckverbindereinheit und modulare Gehäuserahmen hierfür Patentansprüche
1. Baukastensystem für Steckverbindermodule zur Herstellung von Steckverbindereinheiten, insbesondere Rechtecksteckverbindern (10 ) , umfassend
mindestens einen ersten Gehäuserahmen (11; 211) mit mehreren identischen Aufnahmen (30a... 30d; 230a... 230d) zum Aufnehmen mehrerer Steckverbindermodule (18) im Inneren des
Gehäuserahmens (11; 211), wobei der Gehäuserahmen zwei parallele Längsseitenwände (14; 214), welche die Rahmenbreite
(Bl; B) des Gehäuserahmens definieren, und senkrecht dazu zwei parallele Schmalseitenwände (16; 216), welche die Rahmenhöhe
(H) des Gehäuserahmens definieren, aufweist; dadurch
gekennzeichnet, dass
-die Rahmenbreite (Bl; B) ein ganzzahliges Vielfaches der Rahmenhöhe (H) , vorzugsweise plus Fugenspiel, beträgt;
-die Längsseitenwände (14; 214) und die Schmalseitenwände (16; 216) Verbindungselemente (20; 220A, 220B) aufweisen,
insbesondere zur formschlüssigen Verbindung, wobei jeweils ein Verbindungselement (20; 220A, 220B) einer Längsseitenwand (14; 214) mit einem Verbindungselement (20; 220A, 220B) einer Schmalseitenwand (16; 216) korrespondiert; und
-an jeder Längsseitenwand (16; 216) mehrere
Verbindungselemente (20; 220A, 220B) in einem Rasterabstand (R) , welcher der Rahmenhöhe (H) , vorzugsweise plus Fugenspiel, entspricht, entlang der Rahmenbreite (Bl; B) angeordnet sind; so dass mehrere Gehäuserahmen (11, 12; 211) anhand ihrer Verbindungselemente (20; 220A, 220B) modular miteinander verbindbar sind um eine Steckverbindereinheit (10; 210) zu bilden .
2. Baukastensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Verbindungselemente (20; 220A, 220B) zur formschlüssigen Verbindung außen an den Längs- bzw. Schmalseitenwänden (14, 16) ausgeführt sind, und/oder alle Verbindungselemente (20; 220A, 220B) identisch oder komplementär ausgeführt sind.
3. Baukastensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Verbindungselemente (20; 220A, 220B) als in Richtung der Tiefe des Gehäuserahmens (11, 12; 210) verlaufende Nuten für eine Feder-Nut-Verbindung ausgeführt sind .
4. Baukastensystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit den
Verbindungselementen (20; 220A, 220B) der Gehäuserahmen zusammenwirkende, separate Verbindungselemente (22; 222), insbesondere in Form von separaten Verbindungsfedern zur Feder-Nut-Verbindung, vorgesehen sind, wobei die
Verbindungselemente (20, 22; 220A, 220B, 222) vorzugsweise im Querschnitt für eine Schwalbenschwanz-Verbindung gestaltet sind .
5. Baukastensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Verbindungselemente (222) zumindest
formschlüssig mit den Verbindungselementen (220A, 220B) der Gehäuserahmen zusammenwirken und vorzugsweise zwei
spiegelsymmetrische Rastzungen (225) zum Verrasten mit den Gehäuserahmen (211) und/oder vorzugsweise zwei
Verschraubungslöcher (228), vorzugsweise mit
SchraubenkopfSenkung (229) aufweisen.
6. Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gehäuserahmen (211) mehrteilig zusammengesetzt ist, insbesondere aus drei Hauptteilen, wobei der Gehäuserahmen (211) vorzugsweise zusammengesetzt ist aus einem rahmenförmigen Vorderteil (211A) , in welchem mehrere Steckverbindermodule (18) aufnehmbar bzw. aufgenommen sind, und zwei zusammenwirkenden schalenartige Hinterteilen (211B, 211C) die miteinander und mit dem Vorderteil verbindbar sind.
7. Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
im Gehäuserahmen (211) ein Halterahmen mit Aufnahmen (230a... 230d) für Steckverbindermodule (18) angeordnet ist; oder an beiden Innenseiten der Längsseitenwände (16) in jeder Aufnahme (30a... 30d) jeweils gegenüberliegende erste und zweite Formschlussaussparungen (31, 32) vorgesehen sind, die zum Verrasten mit Gegenmitteln (19A, 19B) eines
Steckverbindermoduls (18) zusammenwirken, so dass dieses im Gehäuserahmen (11, 12) arretiert und ausgerichtet ist.
8. Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass an der Rückseite des Gehäuserahmens mehrere Kabeldurchführöffnungen, insbesondere von den
Hinterteilen (211B, 211C) gebildete Kabeldurchführöffnungen vorgesehen sind, wobei im Gehäuserahmen, in Richtung der Tiefe (T) zwischen den Kabeldurchführöffnungen und den Aufnahmen (30a... 30d) , eine elastische Zugentlastungsvorrichtung (270A, 270B) vorgesehen ist.
9. Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass zwei aus Gehäuserahmen (11, 12; 211) zusammengesetzte Steckverbindereinheiten (10; 211), jeweils ohne ein weiteres die Gehäuserahmen umgebendes Gehäuse, zur Steckverbindung der Steckverbindermodule (18) zusammenwirken.
10. Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest einige Gehäuserahmen (11, 12) aus Kunststoff, vorzugsweise im Spritzgussverfahren, und/oder aus Metall, insbesondere mit Aluminium oder Zink, im
Druckgussverfahren hergestellt sind.
11. Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass separate Montageteile, insbesondere Montageflansche (13), -winkel und/oder Montageplatten, vorgesehen sind, welche mit den Verbindungselementen (20), insbesondere der Schmalseitenwände (16), zusammenwirken, um die Steckverbindereinheit (10) an der jeweiligen
Anschlussstelle, wie einem Maschinenteil, Schaltschrank oder dgl . , zu befestigen.
12. Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
insbesondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den Gehäuserahmen (11, 12) befestigbare Verriegelungsteile, zur Sicherung von zwei verbundenen Steckverbindereinheiten vorgesehen sind, insbesondere an den Verbindungselementen (20) der Seitenwände und/oder an Montageteilen (13) .
13. Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder erste Gehäuserahmen (11; 211) eine gerade Anzahl von 2n identischer Aufnahmen (30a... 30d; 230a... 230d) , insbesondere vier, sechs oder acht Aufnahmen (30a... 30d; 230a... 230d) , zur Befestigung von Steckverbindermodulen (18) aufweist .
Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter Gehäuserahmen (12) vorgesehen ist mit mindestens zwei identischen Aufnahmen (30a, 30b) zur Befestigung mehrerer Steckverbindermodule (18) im Inneren des Gehäuserahmens (12), wobei der Gehäuserahmen zwei parallele Seitenwände
(14), welche die Rahmenbreite des
Gehäuserahmens definieren, und senkrecht dazu zwei parallele Seitenwände (16), welche die Rahmenhöhe des Gehäuserahmens definieren, aufweist; und dass
-die Rahmenbreite (B2) gleich der Rahmenhöhe (H) ist, welche insbesondere identisch zur Rahmenhöhe (H) des ersten
Gehäuserahmens (11) ist;
-die Seitenwände (14; 16) Verbindungselemente (20) aufweisen, insbesondere zur formschlüssigen Verbindung, wobei ein
Verbindungselement (20) einer Seitenwand (14; 16) jeweils mit einem Verbindungselement der angrenzenden Seitenwand (14; 16) korrespondiert, so dass mehrere zweite Gehäuserahmen (12) anhand ihrer Verbindungselemente modular miteinander und/oder mit einem ersten Gehäuserahmen (11) verbindbar sind, um eine Steckverbindereinheit (10) zu bilden.
15. Gehäuserahmen (11, 12) für ein Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit mehreren identischen Aufnahmen (30a, 30b, ...) für jeweils ein Steckverbindermodul (18) im Inneren des Gehäuserahmens, wobei der Gehäuserahmen zwei parallele Seitenwände (14), welche die Rahmenbreite des Gehäuserahmens definieren, und senkrecht dazu zwei parallele Seitenwände
(16), welche die Rahmenhöhe des Gehäuserahmens definieren, aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass -die Rahmenbreite (Bl; B2 ) im Wesentlichen ein N-faches der Rahmenhöhe (H) beträgt, mit N ganzzahlig;
-die Seitenwände (14; 16) Verbindungselemente (20) aufweisen, insbesondere zur formschlüssigen Verbindung, wobei jeweils ein Verbindungselement (20) einer Seitenwand mit einem
Verbindungselement einer senkrecht dazu stehenden Seitenwand korrespondiert; und
-die Verbindungselemente (20) relativ zueinander entsprechend einem Rasterabstand (R) so angeordnet sind, dass mehrere Gehäuserahmen (11, 12) anhand ihrer Verbindungselemente (20) modular miteinander verbindbar sind, um eine
Steckverbindereinheit (10) zu bilden.
Gehäuserahmen (11, 12) nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Merkmale nach einem der Ansprüche 2 bis 10.
Steckverbindereinheit (10; 210) umfassend eine Mehrzahl
Steckverbindermodule (18) für Leitungen gekennzeichnet durch mindestens zwei Gehäuserahmen (11, 12; 211) nach Anspruch 15 oder mindestens zwei Gehäuserahmen mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und/oder 14, wobei die Steckverbindermodule (18) jeweils in einem der Gehäuserahmen (11, 12; 211) aufgenommen sind und die Gehäuserahmen (11, 12) anhand ihrer
Verbindungselemente (20; 220A, 220B) aneinander befestigt und zu der Steckverbindereinheit (210) verbunden sind.
Verwendung von Gehäuserahmen (11, 12; 211) nach Anspruch 15 oder 16 zur Herstellung von Rechtecksteckverbindern (10) für Leitungen, insbesondere elektrische Leitungen.
Verbindungselement (222) zum Verbinden von zwei Gehäuserahmen (211) aus einem Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Verbindungselement (222) im Querschnitt für eine Schwalbenschwanz-Verbindung ausgeführt ist, zwei bezüglich einer Hauptebene spiegelsymmetrische endseitige Rastzungen (225) sowie vorzugsweise zwei Verschraubungslöcher (228) aufweist .
EP18716210.2A 2017-03-31 2018-04-03 Rechtecksteckverbinder hergestellt aus einem baukastensystem und verwendung davon Active EP3593415B1 (de)

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