KR20230031934A

KR20230031934A - 데이터 전송 모듈

Info

Publication number: KR20230031934A
Application number: KR1020237003702A
Authority: KR
Inventors: 야나 뷔테마이어; 하이코 마이어; 핀 팀머만
Original assignee: 하르팅 일렉트릭 슈티프퉁 운트 코우. 카게
Priority date: 2020-07-06
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2023-03-07
Also published as: WO2022007994A1; US20230335955A1; CN115769444A; EP4176492A1; DE102020117772A1

Abstract

본 발명은 모듈식으로 구성 가능한 지지 프레임을 가진 플러그 커넥터에 사용하기 위한 데이터 전송 모듈에 관한 것으로, 이 데이터 전송 모듈은 적어도 하나의 데이터 케이블을 사용하여 전기 신호를 전송하도록 구성되며, 상기 데이터 전송 모듈은 하우징 및 이 하우징에 삽입될 수 있는 절연체를 가지며, 상기 절연체는 데이터 케이블의 적어도 하나의 코어에 각각 연결된 적어도 2개의 콘택 요소를 수용하며, 상기 절연체는, 적어도 상기 데이터 케이블의 2개의 콘택 요소를 수용하는 적어도 하나의 콘택 캐리어를 수용한다.

Description

데이터 전송 모듈

본 발명은 독립 청구항 제1항의 카테고리에 따른 플러그 커넥터 모듈에 관한 것이다.

상기 유형의 플러그 커넥터 모듈은 특히 모듈식 산업용 플러그 커넥터 또는 고강도 플러그 커넥터(heavy-duty plug connector)에서 데이터를 고주파수 범위에서 전송하는 데 사용된다. 여기에 소개된 플러그 커넥터 모듈은 매우 높은 데이터 전송 속도 및 특히 전송 카테고리 CAT. 7A용으로 구성되었다. 따라서 상기 플러그 커넥터 모듈은 10GB 이더넷 네트워크에서 사용하기에 적합하다. 본 발명에 따른 플러그 커넥터 모듈은 최대 1,000MHz(메가헤르츠)의 작동 주파수로의 데이터 전송을 가능케 한다.

플러그 커넥터 모듈은 플러그 커넥터 모듈러 시스템의 구성 부품으로서, 플러그 커넥터, 특히 고강도 산업용 플러그 커넥터를 예를 들어 2개의 전기 장치 간의 신호 전송 및 전력 전송과 관련된 특정 요건에 적합하게 유연하게 조정할 수 있도록 하는 데 필요하다. 이를 위해 일반적으로 플러그 커넥터 모듈은, 때때로 힌지 프레임, 모듈 프레임 또는 모듈러 프레임이라고도 불리는 상응하는 지지 프레임(supporting frame) 내에 삽입된다. 따라서 지지 프레임은, 서로 동일한 유형의 그리고/또는 서로 상이한 복수의 플러그 커넥터 모듈을 수용하고, 이들을 면(surface) 및/또는 장치 벽부 및/또는 플러그 커넥터 하우징 등에 안전하게 부착하는 데 사용된다.

가장 적합하게는, 관절 방식으로 서로 연결된 2개의 프레임 반부로 형성된 지지 프레임이 사용된다. 플러그 커넥터 모듈에는 협폭 측면에서 돌출되며 대략 직사각형인 고정 수단이 제공된다. 프레임 반부들의 측면부에는 모든 면이 폐쇄된 개구로 구성된 리세스가 제공되며, 플러그 커넥터 모듈이 지지 프레임 내에 삽입될 때 상기 리세스 내로 고정 수단이 삽입된다. 플러그 커넥터 모듈의 삽입을 위해, 지지 프레임이 젖혀지고, 즉, 개방되고, 이때 플러그 커넥터 모듈이 삽입될 수 있을 만큼만 조인트 주위의 프레임 반부들이 젖혀진다. 그런 다음 프레임 반부들이 접히고, 다시 말해 지지 프레임이 폐쇄되며, 이때 고정 수단이 리세스 내에 도달하고, 지지 프레임 내에서 플러그 커넥터 모듈의 안전한 형상 결합식 고정이 구현된다.

DE 20 2018 101 278 U1호는 선행 기술에서, 내부에 적어도 3개의 금속 웨브가 일체로 성형되어 실질적으로 서로 평행하게 정렬된 금속 하우징 및 적어도 2개의 전기 콘택 요소(electrical contact element)를 갖는 모듈식 산업용 플러그 커넥터를 위한 플러그 커넥터 모듈을 개시하며, 상기 콘택 요소는 금속 웨브에 의해 서로 분리되어 금속 하우징 내에 배열되고, 금속 하우징은 금속 웨브와 물리적으로 접촉되어 서로 전기적으로 접촉하는 전기 전도성 커버를 갖는다.

상기 공개된 플러그 커넥터 모듈은 또한 콘택 요소를 수용하기 위한 절연체를 개시한다. 그러나 이는 코어가 2개 이상인 데이터 케이블의 조립이 번거롭다는 단점이 있는데, 그 이유는 데이터 케이블의 차폐 브레이드(shield braid)를 유지하기 위해 반드시 필요한 만큼의 절연체 및 차폐 브레이드만 제거됨에 따라 매우 짧은 코어 단부를 이용한 취급 및 삽입이 수행되기 때문이다. 이 경우, 시간 절약 및 조립의 간소화를 위한 개선이 필요하다.

독일 특허청은 본 출원에 관련된 우선권 출원에서 하기의 선행 기술을 조사하였다: US 6,190,202 B1, US 6,190,202 B1, US 7,195,518 B2, FR 2,805,932 A1 및 US 7,172,466 B2.

본 발명의 과제는 데이터 전송 모듈의 조립 또는 장착 및 유지보수, 특히 데이터 케이블 및 그 안에 포함된 데이터 코어의 조립을 간소화하는 것이다.

상기 과제는 독립 청구항들의 대상에 의해 해결된다.

본 발명의 바람직한 구성들은 종속 청구항들 및 하기의 설명부에 명시되어 있다.

본 발명의 일 실시예는 모듈식으로 구성 가능한 지지 프레임을 가진 플러그 커넥터에 사용하기 위한 데이터 전송 모듈에 관한 것으로, 이 데이터 전송 모듈은 적어도 하나의 데이터 케이블을 사용하여 전기 신호를 전송하도록 구성된다. 상기 데이터 전송 모듈은 하우징 및 이 하우징 내에 삽입될 수 있는 절연체를 가지며, 이 절연체는 적어도 2개의 콘택 요소를 수용하고, 이들 콘택 요소는 데이터 케이블의 적어도 하나의 코어에 각각 연결되며, 상기 절연체는 적어도 하나의 콘택 캐리어(contact carrier)를 수용하고, 이 콘택 캐리어는 적어도 상기 데이터 케이블의 2개의 콘택 요소를 수용한다. 데이터 전송 모듈은, 동일한 시스템의 동일한 모듈 또는 다른 유형으로 형성된 모듈과 함께 플러그 커넥터 하우징 내에 삽입되기 위해 형성된 지지 프레임 내에 수용될 수 있는 플러그 커넥터 모듈을 의미하며, 그로 인해 모듈식 적응형 플러그 커넥터가 형성된다. 데이터 케이블은 실질적으로 적어도 전기 신호, 이상적으로는 전자 데이터를 전송하도록 구성된 케이블을 의미한다. 이상적으로는 전자기 적합성을 개선하기 위해 적어도 하나의 차폐 요소, 예를 들어 브레이드 또는 필름으로 만들어진 전기 전도성 외장이 사용된다. 콘택 캐리어는, 장치 연결부 또는 상대 플러그 커넥터의 대응 콘택 요소에 연결되는 콘택 요소를 수용하도록 구성된 요소를 의미한다. 이를 위해, 삽입될 각각의 콘택 요소를 위한 콘택 캐리어는 상기 콘택 요소가 삽입되는 적어도 하나의 개구 및/또는 관통구를 갖는다. 상기 콘택 캐리어를 사용하면 데이터 케이블의 차폐 요소를 데이터 케이블의 더 긴 영역에 걸쳐 사용 준비 상태로 남겨둘 수 있다. 왜냐하면, 적어도 하나의 데이터 케이블의 복수의 코어를 절연체 내에 도입하기 위해서는, 소정 길이의 케이블 또는 코어가 조립 및 장착에 필요하기 때문이다. 상기 길이는, 절연체 측에 미리 케이블이 준비될 수 있는 경우에 크게 줄어들 수 있다. 데이터 케이블의 더 긴 차폐물 및/또는 그 안에 존재하는 코어의 더 긴 차폐물은 전자기 적합성에 유리한 영향을 미친다. 이러한 개선된 전자기 적합성은 다시 더 높은 데이터 전송 속도를 가능하게 한다.

또 다른 한 실시예는, 데이터 케이블이 적어도 2개의 연선 코어를 갖는 적어도 하나의 연선 케이블을 갖는 구성을 제공한다. 이러한 유형의 연선 케이블은 일반적으로 예컨대 ISO BUS 또는 이더넷과 같은 BUS 시스템에 사용된다. 이를 위해 사용되는 코어는 쌍으로 꼬여 있음으로써 EMC(전자기 적합성)가 증대되고, 하나씩 삽입된, 꼬이지 않은 케이블 코어보다 더 높은 데이터 전송 속도가 달성될 수 있다. 특히 높은 데이터 전송 속도를 달성하기 위해, 상기 케이블은 주변에 대해 일반적으로 한 번 또는 여러 번 추가로 차폐된다. 복수의 연선 케이블을 갖는 BUS 시스템의 사용 시, 코어 쌍은 종종 서로 차폐된 다음 재차 주변에 대해 차폐된다. 적어도 2개의 연선 케이블의 사용 시, 적어도 2개의 콘택 캐리어를 사용하면 일반적으로 사용되는 차폐 요소의 특히 유리한 사용이 가능하다. 전술한 바와 같이, 조립 및/또는 장착에 필요한 코어의 길이가 감소함으로써, 종래의 장착 방법에서는 제거해야 했던 차폐 요소의 더 긴 길이가 그대로 유지될 수 있다. 그 결과, 선행 기술에서 가능했던 것보다 더 높은 데이터 전송 속도가 이미 가능하다.

따라서 적어도 하나의 콘택 캐리어가 실질적으로 연질 플라스틱으로 제조되는 추가 실시예가 권장된다. 연질 플라스틱을 사용함으로써, 사용된 콘택 요소가 다양한 방식으로 콘택 캐리어에 연결될 수 있다. 연질 플라스틱으로서 바람직하게 적어도 하나의 탄성 열경화성 플라스틱이 사용될 수 있다. 대안적으로, 경질 엘라스토머 또는 안정적인 열가소성 수지가 사용될 수 있다. 고무 기반 플라스틱의 사용도 생각할 수 있다.

이 경우, 콘택 캐리어가 데이터 케이블의 콘택 요소를 형상 결합 방식으로 수용하는 실시예가 바람직하다. 데이터 케이블의 콘택 요소와 콘택 캐리어의 이러한 형상 결합은, 콘택 요소가 콘택 캐리어로부터 데이터 케이블의 방향으로 분리되는 것을 적어도 어렵게 만드는 적어도 하나의 래칭 수단이 접촉 캐리어에 구비됨으로써 효과적인 방식으로 달성된다.

래칭 수단으로서, 콘택 요소가 삽입되는 리세스 내로 후크형 또는 쐐기형으로 돌출하는 형상부가 특히 적합하다. 일반적으로 콘택 요소는 둘레에 일체로 성형된 링 형상을 갖는다. 상기 링 형상 뒤에 래칭 수단이 맞물릴 수 있음으로써, 콘택 요소가 느슨해지지 않도록 콘택 캐리어 내에 수용된다.

대안적으로, 데이터 케이블의 콘택 요소가 콘택 캐리어와 맞물리고, 콘택 요소가 콘택 캐리어로부터 데이터 케이블의 방향으로 분리되는 것을 적어도 어렵게 만드는 적어도 하나의 래칭 수단을 상기 콘택 요소가 갖는 실시예가 제공된다. 래칭 수단으로서, 콘택 요소 내로 삽입되는 콘택 요소의 본체로부터 후크형 또는 쐐기형으로 돌출하는 형상부가 특히 적합하다. 이 경우, 콘택 캐리어의 리세스에 주연 홈부 또는 환형 연장부가 구비될 수 있다. 상기 홈부 또는 상기 환형 연장부 뒤에 래칭 수단이 맞물릴 수 있음으로써, 콘택 요소가 느슨해지지 않도록 콘택 캐리어 내에 수용된다.

또 다른 한 실시예에서 접촉 캐리어는, 이 접촉 캐리어를 절연체 내에 고정하도록 구성된 적어도 하나의 래칭 수단을 갖는다. 래칭 수단으로서, 콘택 캐리어로부터 후크형 또는 쐐기형으로 돌출하는 형상부가 특히 적합하며, 그럼으로써 상기 래칭 수단은 절연체 내 적어도 하나의 리세스에 맞물린다. 이 경우, 절연체의 리세스에는 래칭 수단에 대응하는 적어도 하나의 홈부 또는 대응하는 함입부가 구비될 수 있다. 상기 홈부 또는 상기 함입부 뒤에 래칭 수단이 맞물릴 수 있음으로써, 콘택 캐리어가 느슨해지지 않도록 절연체 내에 수용된다.

또 다른 한 대안적인 실시예에서 절연체는, 접촉 캐리어를 절연체 내에 고정하도록 구성된 적어도 하나의 래칭 수단을 갖는다. 래칭 수단으로서, 절연체의 관통구 내로 후크형 또는 쐐기형으로 돌출하는 형상부가 특히 적합하며, 그럼으로써 상기 래칭 수단은 콘택 캐리어 내 적어도 하나의 리세스에 맞물린다. 이 경우, 콘택 캐리어의 리세스에는 래칭 수단에 대응하는 적어도 하나의 홈부 또는 대응하는 함입부가 구비될 수 있다. 상기 홈부 또는 상기 함입부 뒤에 래칭 수단이 맞물릴 수 있음으로써, 콘택 캐리어가 느슨해지지 않도록 절연체 내에 수용된다.

일 실시예에서, 데이터 전송 모듈의 하우징은 적어도 2개의 하우징 요소로 구성되며, 제1 하우징 요소는 형상 결합 방식으로 절연체를 수용하고 제2 하우징 요소는 적어도 하나의 고정 요소로 제1 하우징 요소에 고정되며, 그렇게 해서 하우징의 내부 공간을 형성한다. 이 경우, 하우징 요소는 바람직하게 절연체가 삽입되는 본체로서 형성된다. 따라서 제2 하우징 요소는 덮개로서 형성된다. 고정 요소로서 다양한 요소가 사용될 수 있다. 바람직하게는 고정 요소로서 나사가 제공된다. 그러나 이 경우에도 래칭 후크 또는 이와 유사한 형상 결합식 또는 강제 결합식 고정 요소를 생각할 수 있다.

한 바람직한 실시예에서, 데이터 전송 모듈의 하우징은 전기 전도성 재료로 제조되고, 실질적으로 적어도 하나의 연선 케이블 또는 그 안에 포함된 연선 코어를 차폐하기 위한 차폐 요소로서 작용한다. 이 경우, 금속, 금속 합금뿐만 아니라 전기 전도성 플라스틱도 데이터 전송 모듈용 하우징으로 사용하기에 적합하다. 또한, 적어도 해당 부분에서 전자기 간섭에 대한 차폐를 개선하기 위해, 하우징에 적어도 부분적으로 특히 전도성이 우수한 물질을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 방식으로 특히 높은 데이터 전송 속도가 가능할 수 있다.

본 발명의 실시예가 도면들에 도시되어 있고 하기에서 상세히 설명된다.
도 1은 데이터 전송 모듈의 사시도이다.
도 2는 연선 케이블용 데이터 케이블 및 콘택 캐리어의 사시도이다.
도 3은 두 부분으로 된 절연체의 한 부분에 삽입된, 연선 케이블용 콘택 캐리어 및 데이터 케이블의 사시도이다.
도 4는 일체형 절연체 내에 삽입된, 연선 케이블용 콘택 캐리어 및 데이터 케이블의 사시도이다.

도면들은 부분적으로 단순화된 개략적 도해들을 포함하고 있다. 어떤 경우에는 유사한, 그러나 경우에 따라 동일하지는 않은 요소들에 동일한 참조 부호가 사용된다. 동일한 요소를 상이한 관찰 방향에서 도시한 도해는 상이하게 스케일링될 수도 있다.

"위쪽" 및 "아래쪽", "왼쪽", "오른쪽", "앞쪽", "뒤쪽" 과 같은 방향 지시어는 개별 도해와 연관되며, 도시된 요소들과 관련하여 다를 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 데이터 전송 모듈(1)의 등각투상도를 도시한다. 여기서 구조가 명확해진다. 먼저, 데이터 케이블(3)의 일측 단부를 수용하는 모듈 하우징(2)의 일부를 확인할 수 있다. 도시된 실시예에서, 데이터 케이블(3)은 4개의 연선 케이블(4)로 구성된다. 이들 연선 케이블(4)은 각각 2개의 연선 코어(5)를 갖는다. 이들은 특히 도 2에서 확인된다. 또한, 데이터 전송 모듈(1)은 절연체(6)를 갖는다. 이 절연체(6)는 여러 부분으로, 예를 들어 상부 절연체 요소(7) 및 이와 연결될 수 있는 하부 절연체 요소(7')로서, 구현될 수 있다. 데이터 전송 모듈(1)을 완전히 둘러싸기 위해, 모듈 하우징(2)의 제2 부분이 적어도 하나의 고정 요소(10)에 의해 모듈 하우징(2)에 연결될 수 있다.

콘택 캐리어(9)를 갖는 데이터 전송 모듈(1)의 특별한 장점은 도 2에서 명확해진다. 본 실시예에서, 데이터 케이블(3)은 4개의 연선 케이블(4)을 갖는다. 연선 케이블(4)은 각각 2개의 연선 코어(5)로, 즉, 꼬인 코어로 구성된다. 연선 코어(5)의 탈피된 단부에 콘택 요소(8)가 고정된다. 이들은, 모듈 하우징(2)의 케이블 수용부까지의 연선 케이블(4)의 차폐물 및/또는 연선 코어(5)의 차폐물을 단축하지 않고도 콘택 캐리어(9) 내에 문제없이 삽입될 수 있다.

도 3에는, 2개의 절연체 요소(7)로 구성된 절연체(6)의 사용 시 콘택 캐리어(9)의 삽입이 도시되어 있으며, 여기에는 하부 절연체 요소(7')가 도시되어 있다. 내부에 콘택 요소(8)가 배치된 콘택 캐리어(9)가 절연체 요소(7') 내에 삽입되고, 여기서 예를 들어 대응하는 (도시되지 않은) 절연체 요소에 고정된다.

한 대안적인 실시예가 도 4에 도시되어 있으며, 여기서 절연체(6)는 일체형으로 형성되어 있다. 이 경우, 콘택 요소(8)가 배열된 콘택 캐리어(9)가 절연체(6) 내로 밀어넣어질 수 있다. 이상적으로는, 예를 들어 후크형 또는 쐐기형으로 형성된 래칭 요소가 절연체(6) 내에서의 콘택 캐리어(9)의 안전한 수용을 보장한다.

도 3 및 도 4에 도시된 절연체(6)의 두 실시예는 모두 예시를 위한 것이며 다르게 구성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 두 실시예 모두 콘택 캐리어용 수용부들 사이에 만입부를 가지며, 이 만입부는 데이터 전송 모듈(1)의 모듈 하우징(2)이 실질적으로 수직인 분리 요소들로 구현될 수 있게 하고, 이들 분리 요소는 차폐를 개선함으로써 가능한 데이터 전송 속도를 증가시킨다.

도면들에 본 발명의 상이한 양태들 또는 특징들이 각각 조합되어 도시되어 있더라도, 달리 명시되지 않는 한- 도시되고 논의된 조합만이 유일하게 가능한 것은 아니라는 점은 통상의 기술자에게 명백하다. 특히, 상이한 실시예들의 상호 대응하는 유닛들 또는 특징 복합체들은 서로 교환될 수 있다.

1 데이터 전송 모듈
2 모듈 하우징
3 데이터 케이블
4 연선 케이블
5 연선 코어
6 절연체
7 절연체 요소
8 콘택 요소
9 콘택 캐리어
10 고정 요소

Claims

모듈식으로 구성 가능한 지지 프레임을 가진 플러그 커넥터에 사용하기 위한 데이터 전송 모듈(1)이며, 이 데이터 전송 모듈(1)은 적어도 하나의 데이터 케이블(3)을 사용하여 전기 신호를 전송하도록 구성되고, 데이터 전송 모듈(1)은 하우징(2) 및 이 하우징(2) 내에 삽입될 수 있는 절연체(6)를 가지며, 절연체(6)는 적어도 2개의 콘택 요소(8)를 수용하고, 이 콘택 요소(8)는 데이터 케이블(3)의 적어도 하나의 코어에 각각 연결되는, 데이터 전송 모듈에 있어서,
절연체(6)는 적어도 하나의 콘택 캐리어(9)를 수용하고, 이 콘택 캐리어(9)는 적어도 데이터 케이블(3)의 상기 2개의 콘택 요소(8)를 수용하는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 모듈(1).
제1항에 있어서, 데이터 케이블(3)이 적어도 2개의 연선 코어(5)로 구성된 적어도 하나의 연선 케이블(4)을 갖는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 모듈(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 콘택 캐리어(9)가 실질적으로 연질 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 모듈(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 콘택 캐리어(9)가 데이터 케이블(3)의 콘택 요소(8)를 형상 결합 방식으로 수용하는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 모듈(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 데이터 케이블(3)의 콘택 요소(8)는 콘택 캐리어(9)와 맞물리며, 콘택 캐리어(9)는, 콘택 요소(8)가 콘택 캐리어(9)로부터 데이터 케이블(3)의 방향으로 분리되는 것을 적어도 어렵게 만드는 적어도 하나의 래칭 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 모듈(1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 데이터 케이블(3)의 콘택 요소(8)는 콘택 캐리어(9)와 맞물리며, 콘택 요소(8)는, 콘택 요소(8)가 콘택 캐리어(9)로부터 데이터 케이블(3)의 방향으로 분리되는 것을 적어도 어렵게 만드는 적어도 하나의 래칭 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 모듈(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 콘택 캐리어(9)는 이 콘택 캐리어(9)를 절연체(6) 내에 고정하도록 구성된 적어도 하나의 래칭 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 모듈(1).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 절연체(6)는 콘택 캐리어(9)를 절연체(6) 내에 고정하도록 구성된 적어도 하나의 래칭 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 모듈(1).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징(2)이 적어도 2개의 하우징 요소로 구성되며, 제1 하우징 요소는 형상 결합 방식으로 절연체(6)를 수용하고 제2 하우징 요소는 적어도 하나의 고정 요소(10)로 상기 제1 하우징 요소에 고정되며, 그렇게 해서 하우징(6)의 내부 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 모듈(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징(2)은 전기 전도성 재료로 제조되고, 그럼으로써 실질적으로 적어도 하나의 연선 케이블(4) 또는 그 안에 포함된 연선 코어(5)를 차폐하기 위한 차폐 요소로서 이용되는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 모듈(1).