EP0882318B1 - Elektrischer mehrpoliger steckverbinder mit zugehörigem buchsenteil - Google Patents

Elektrischer mehrpoliger steckverbinder mit zugehörigem buchsenteil Download PDF

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EP0882318B1
EP0882318B1 EP97906103A EP97906103A EP0882318B1 EP 0882318 B1 EP0882318 B1 EP 0882318B1 EP 97906103 A EP97906103 A EP 97906103A EP 97906103 A EP97906103 A EP 97906103A EP 0882318 B1 EP0882318 B1 EP 0882318B1
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EP
European Patent Office
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socket
modules
plug
type connector
contact
Prior art date
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EP97906103A
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English (en)
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EP0882318A1 (de
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Bernd Behling
Ralf Beckmann
Klaus Eisert
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP0882318B1 publication Critical patent/EP0882318B1/de
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/621—Bolt, set screw or screw clamp
    • H01R13/6215—Bolt, set screw or screw clamp using one or more bolts
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    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6581—Shield structure
    • H01R13/6582—Shield structure with resilient means for engaging mating connector
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6591—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members
    • H01R13/6594—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members the shield being mounted on a PCB and connected to conductive members

Definitions

  • the invention relates to an electrical connector Type of multi-pin connector, its structure is modular with contact inserts based on a modular system and the opposite socket part is a corresponding one Has modularity, the respective contact inserts in the plug part and in the socket part in a mounting frame are clickable and for additional attachment of the Socket contact inserts in the socket part of the device mounting side can be plugged together to form a contact insert block.
  • Modular electrical connectors are from the EP 0 523 491 A1 and from various catalogs or product publications known.
  • a published product catalog 11/92 "Electrical components" from 2E Rolf Hiller becomes a modular connector system as a board connector described in accordance with DIN 41612, whose one Mounting frame modules that can be used as knife and female connectors are executed and for the respective use with contacts of different types by snapping can be equipped.
  • This system does not have a connector housing and is in the male connector designed as a plug part more a separable board connector than an industrial connector assign.
  • the Modules while maintaining a basic grid on a circuit board be attached.
  • the Attachment takes place in a mounting frame that is on the Board side provided as a collection and alignment frame is.
  • the modules inserted in these mounting frames are only available as plug-in, crimp or solder version.
  • a universal use by means of a clamp or screw clamp connection for wires and strands and one in the modular system integrated PE contacting is not provided.
  • the present invention has for its object to design an electrical connector of the type mentioned in a protection class IP65 not unusual for electrical connectors so that when taking advantage of modular electrical contact inserts, a compact electrical connector with PE contacting can be integrated if necessary.
  • the disadvantages of the known prior art are to be minimized and, for use cases without the need for equipotential bonding with the same plug area, additional utilization of the PE contact area on the narrow side of the plug connector which is not required in these use cases is made possible by contact modules.
  • the number of contacts per connector and its installation volume can be increased for such applications.
  • this version should correspond to protection class IP65 and, for each connector size, partly with a plastic sleeve housing for use on devices, as well as in a second version with a metal housing for heavier industrial applications with extreme environmental conditions and additional EMC protection with no difference in size compared to the plastic housing Size and different contact inserts can be used.
  • Another feature is by minimization the wall thicknesses of the connector side mounting frame like the mounting frame of the device side, optimal use of the Connector area for the number of modules to be inserted to enable. This is achieved in that a variant of the construction of the receiving frame resiliently installed PE metal parts leading contacting is dispensed with, which is usually in one piece at the ends of the longitudinal direction of the connector are firmly connected to the mounting frame.
  • socket part of the electrical connector which is usually on the mounting frame on the device or add-on side or on an industrial 19 "rack is attached, in its form as a counterpart to the plug part without PE connection, as well as to one Plug part to be used with PE modules.
  • the mounting frame for use without a PE connection as Counterpart to the connector side to a maximum of Connector modules designed.
  • the mounting frame for use with PE contacts is the mounting frame in its module division of the position the connector-side modules adapted and also has an insertable bridge made of electrically conductive metal tape or round wire with one in the mounting frame snap-in PE module connected at the other end of the socket is. This has the advantage that only a further one PE connection, be it as a conductor track on a circuit board or as a freely clampable conductor got to.
  • contact inserts are also advantageous to snap the contact inserts together the attachment or device side with locking means the side faces of the individual modules into a block that for additional stability of the contact inserts in the Socket part and beyond in the entire connector leads.
  • the combination of contact inserts is also advantageous for contacting a circuit board and contact inserts for connecting further flexible electrical Ladder.
  • Each of these different contact inserts is with a module of a different type of connection technology via locking pieces provided on the side of these modules or dovetail guides into a block connectable.
  • Another feature is that for EMC protection provided constructive arrangement of a shield plate between the sleeve housing intended for this purpose made of metal and one for positioning the sleeve housing mounting frame provided on the on-site device front, which is also the receiving part of the device side Socket contact modules is.
  • This shield plate encloses by the device side the mounting frame, so that at the same time after inserting the shield plate with the mounting frame in the device connection opening a contact with the edge of the Device front opening over several on the long side the receiving frame supporting resilient sections the shield plate is provided.
  • the protection class IP65 of the entire connector design is achieved becomes a contact area provided groove in the sleeve housing wall of the plastic and / or metal housing and one inserted therein and for Contact surface of the connector protruding cord seal achieved by screwing the connector grommet sealing against a device wall between the two parts works.
  • This construction is advantageous and inexpensive, because this creates a connector housing with additional Seal to the device wall and the associated additional installation space can be omitted.
  • Fig. 1 shows a first part of an electrical connector (1), the plug part, consisting of a sleeve housing (2), a receiving frame (5) and at least one in this receiving frame (5) snap-in contact module (6a, 6b), a PG screw connection (4) for mechanical and sealing Fastening a conductor cable (3) with the inside usual clamping and sealing elements, the fastening screws (10) for attaching the sleeve housing (2) to one Front of a device wall (13), as shown in FIGS. 3 and 6 is shown and advantageously in a groove the contact surface of the housing grommet (25), which together with the PG screw connection (4) provide a seal of the entire electrical connector in IP65 enables.
  • the receiving opening (37) of the grommet housing (2) has one rectangular cross section with formed on the long sides (38) Contact surfaces with the long sides (39) of the elongated Interact with the receiving frame (5).
  • the individual wires of the conductor cable are of a predetermined length after slipping on the cable gland with Strain relief (4) in the screw opening of the sleeve housing (2) and then for a clamp connection prepared. Furthermore, the shooting frame (5) with the order different or the same Contact modules (6a, 6b) by simply snapping them in the joining direction "B" equipped.
  • the receiving frame (5) is advantageous and inexpensive made of plastic and has for attachment the contact modules (6a, 6b) are constructed and pieces protruding against the joining direction "B" (30), on the inside of the receiving frame (5) Undercuts (29) for receiving at right angles to Joining direction "B" of the contact module (6a, 6b) protruding Locking pieces (31) are provided. This connection is in Unjoined state of the receiving frame (5) in the sleeve housing (2) without great effort due to slight bending the mounting frame (5) to release, so that a contact module (6a, 6b) can be easily moved into its position can.
  • the contact module (6a, 6b) in the receiving frame (5) When the contact modules (6a, 6b) in the receiving frame (5), the individual conductors of the Conductor cable (3) connected to the contact modules (6a, 6b) become.
  • the contact module (6a, 6b) is in its constructive training has been advantageously provided that the actuators of the clamp connection to the long side (39, 39a) of the receiving frame (5) show and through the protruding pieces (30) of the receiving frame (5) are not be covered.
  • the receiving frame (5) After connecting all individual conductors of the conductor cable (3) the receiving frame (5) with engaged contact modules (6a, 6b) in the joining direction "B" into the sleeve housing (2) pushed, the individual conductor of the conductor cable (3) find space inside the sleeve housing (5).
  • the mounting frame (5) is fastened by means of fastening elements (28) 2 with the sleeve housing (2) in the joining direction "B” screwed inside the sleeve housing.
  • Fig. 2 shows the perspective in part equipped mounting frame (5) of a variant for PE contacting from view "A”, the above Locking piece recordings (30) of the receiving frame (5) with the undercuts (29) are illustrated.
  • FIG. such fixed PE contacts (7) in a mounting frame (5) provides and at the same time the side continued assembly of contact modules (6a, 6b) not with special needs.
  • the constructive design of this snap and thus firmly connected to the mounting frame (5) PE modules (7) in the form and grid of the contact modules (6a) preferably the interchangeable use of PE socket counterparts (15) on the device side.
  • the PE socket modules (15) can both with free conductor connection as well as with plug or solder connections for PCB contacting be executed.
  • Fig. 3 is the mounting side (device side), namely that Socket part 35, with which to connect to a device front cover (13) necessary components shown.
  • the constructive version of the mounting frame (11) as a mounting and positioning flange for the sleeve housing (2) on the one hand and on the other as a leading mounting frame (11) for the counterparts socket modules (14a, 14b, 15).
  • the socket modules (14a, 14b, 15) can according to the Connector side with the same mutual order be fitted by snapping, so that the necessary for this Snap technology using elements 29 to 32 in Fig. 1 and 2 of the connector side is used.
  • connector modules to clip together into blocks (14) according to FIG. 3.
  • each socket module (14a, 14b, 15) usual locking means (33), such as conical pointing towards each other Pins and undercut holes and / or Dovetail guides and grooves are provided.
  • locking means such as conical pointing towards each other Pins and undercut holes and / or Dovetail guides and grooves are provided.
  • socket modules (14b) for a free one Conductor connection can be made with the solderable or press-in PCB variant the socket modules (14a) by means of lateral connectivity (33) snapped together to form blocks (14) become.
  • the module blocks (14) locked together can are soldered to the circuit board (19) and are in their entirety as a module block (14) in the mounting frame (11) can be inserted and locked. This is the mounting frame (11) by means of the connecting elements (26) from the plug side forth (Fig.
  • PE socket modules (15) are also connected to the provided at one end of the module block (14) PE socket modules (15) as a counterpart to the connector variant provided with PE modules (7).
  • PE contact modules (15) are on pluggable on the device side but not with the mounting frame (11) firmly connected PE contact modules (15) in their upper opened housing part (15) and that of the printed circuit board (19) opposite side with resilient contact elements (28) see Fig. 5, equipped, in which the angled electrically conductive end pieces (27) of the bridge (17) are inserted can be and thus a contact for forwarding provided on a PE socket module clamp connector is the electrical connection to the circuit board or as shown in Fig. 3 and Fig. 5 to free PE conductors (20).
  • a shield plate (12) is proposed, which on the device side before joining the mounting frame (11) the front cover (13) over the mounting frame (11) is put over and together with this on the front cover (13) is attached, the resilient electrically conductive shield plate system contacts (34) an electrical Contact with the inner edge (13a) of the front cover opening produce.
  • FIG. 4 is the EMC variant with the PE contact a printed circuit board shown, wherein the device front to clarify the detail and the opening of which is not shown.
  • the resilient shield contact contacts (34) with the inner edge of the receiving opening can contact a device front, so that the mounting mounting flanges (16) not necessarily a connection with the shield plate (12), as the front cover of the housing (13) of the device for example by a Paint layer can be electrically isolated.
  • 4 is shown an application in which the metal parts of the mounting mounting flanges (16) partly with a conductor track (18) a circuit board (19) designed to be contactable are and on the other hand a connection to the front cover of the housing (13) using the metal parts of the mounting mounting flanges (16) can produce.
  • the bridge (17) is at its end pieces (27) angular, preferably in the embodiment shown bent at right angles and contacted by the above End pieces (27) electrically conductive contact spring elements (28) of the PE socket module (15) in its bridge (17) open upper case area.
  • the electrical contact is preferred to a pin contact as a counterpart to that in the plug part provided PE module (7) equipped with contact spring element, this pin contact of the socket module (15) again in one piece with the contact spring elements (28) is.
  • These socket modules (15) also have lateral ones Latching means (33) for stringing together into one Module block (14).

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder der Gattung der mehrpoligen Steckverbinder, dessen Aufbau modular mit Kontakteinsätzen nach einem Baukastensystem ausgeführt ist und dessen gegenteiliges Buchsenteil eine korrespondierende Modularität aufweist, wobei die jeweiligen Kontakteinsätze im Steckerteil und im Buchsenteil in einem Aufnahmerahmen einrastbar sind und zur zusätzlichen Befestigung der Buchsen-Kontakteinsätze im Buchsenteil der Geräteanbauseite zu einem Kontakteinsatzblock aneinandergesteckt werden können.
STAND DER TECHNIK
Modular aufgebaute elektrische Steckverbinder sind aus der EP 0 523 491 A1 sowie aus verschiedenen Katalogen oder Produktdruckschriften bekannt. In einem veröffentlichten Produktkatalog 11/92 "Elektrische Bauteile" der Fa. 2E Rolf Hiller wird ein modulares Stecksystem als Platinensteckverbinder in Anlehnung an DIN 41612 beschrieben, deren in einen Aufnahmerahmen einsetzbare Module als Messer- und Federleisten ausgeführt sind und für die jeweilige Verwendung mit Kontakten unterschiedlicher Ausprägung durch Einrasten bestückt werden können. Dieses System besitzt kein Steckergehäuse und ist in der als Steckerteil ausgeführten Messerleiste mehr einem trennbaren Platinenanschluß als einem Industriestecker zuzuordnen. Je nach Bestückung können die Module unter Beibehaltung eines Grundrasters auf einer Leiterplatte befestigt werden. Die Befestigung erfolgt in einem Aufnahmerahmen, der auf der Platinenseite als Sammel- und Ausrichtrahmen vorgesehen ist. Die in diesen Aufnahmerahmen eingesteckten Module sind nur als Steck-, Crimp- oder Lötausführung erhältlich. Eine universelle Verwendung mittels Klemm- oder Schraubklemmanschluß für Drähte und Litzen und eine in das Modularsystem integrierte PE-Kontaktierung ist nicht vorgesehen.
In den veröffentlichten Katalogen der CONTACT Connectors 950331 "EPIC Baureihe MC", "Concept - Das modulare Steckverbindersystem", INNOVATION, Deckblatt Steckverbinder, Weidmüller, Amphenol C 146 Modular-Katalog, euro publishing 2/94 werden ebenfalls modulare Steckverbinder eines gemeinsamen Systems beschrieben, die in einen Rahmen einsetz- und einrastbar sind. Die einzelnen Module sind bei diesem System über seitliche Führungsrippen und korrespondierende, in Steckrichtung verlaufende Nuten im Aufnahmerahmen geführt und über Rasthaken mit diesem befestigt. Die Module sind sehr robust und damit voluminös ausgeführt, was zu einer Vergrößerung des Kontakt-Rastermaßes führt. Zum Potentialausgleich zwischen dem Steckerteil und dem Buchsenteil sind seitlich am Rahmen und außerhalb der Modulanordnung an der Schmalseite des Steckverbinders voreilende PE-Metallkontakte vorgesehen, die zur seitlichen Abfederung der Kontaktverbindung zusätzlichen Einbauraum benötigt. Dies geht bei Steckverbindungen ohne benötigten Potentialausgleich zu Lasten der Anzahl der Kontakte pro Steckverbinder. Hierzu sind die Anbau-/Sockelgehäuse und die Tüllengehäuse in einer robusten Ausführung den besonderen Anfordernissen eines schweren Einsatzes angepaßt worden und in aller Regel aus Metall hergestellt. Die hierbei vorliegende Form der Gehäuse ist auf ein vorgesehenes mechanisches Gelenk-Verriegelungssystem abgestimmt, was zusätzlichen Einbauraum für den gesamten elektrischen Steckverbinder benötigt.
DIE ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Steckverbinder der eingangs genannten Art in einer für elektrische Steckverbinder nicht unüblichen Schutzart IP65 so auszugestalten, daß bei Ausnutzung der Vorteile von modularen elektrischen Kontakteinsätzen ein kompakter elektrischer Steckverbinder mit im Bedarfsfall integrierbarer PE-Kontaktierung entsteht.
In seinem Aufbau sollen die Nachteile des bekannten Standes der Technik minimiert und für Einsatzfälle ohne Bedarf eines Potentialausgleichs bei gleich großer Steckerfläche eine zusätzliche Ausnutzung der in diesen Einsatzfällen nicht benötigten PE-Kontaktfläche an der Schmalseite des Steckverbinders durch Kontaktmodule ermöglicht werden. Somit kann für derartige Einsatzfälle die Anzahl der Kontakte pro Steckverbinder und dessen Einbauvolumen erhöht werden. Diese Ausführung soll bei gleichen Abmessungen der Schutzart IP65 entsprechen und pro Steckverbindergröße einesteils mit einem Kunststofftüllengehäuse für den Einsatz an Geräten, wie auch in einer zweiten Ausführung mit einem Metallgehäuse für schwerere industrielle Einsätze mit extremen Umgebungsbedingungen und zusätzlichem EMV-Schutz ohne Größenunterschied zum Kunststoffgehäuse bei gleicher Baugröße und unterschiedlichen Kontakteinsätzen eingesetzt werden können.
Es ist vorgesehen, an sich bekannte Leiterplatten-MiniaturSteckverbinder mit einem zueinander passenden Rastermaß in Gruppen zu einem Modul zusammenzufassen und so zu modifizieren, daß diese Module einerseits als Steckerteil des Tüllengehäuses, wie auch anderseits als Buchsenteil auf der Anschluß- oder Geräteseite in einem Aufnahmerahmen angeordnet werden können. Die Anordnung ist konstruktiv derart gelöst, daß die Betätigungselemente oder -öffnungen zur Längsseite des Aufnahmerahmens zeigen, damit die Verdrahtung der einzelnen Klemmstellen erleichtert wird. Somit können mehrere Module mit unterschiedlichen Kontakteinsätzen für Leistungs- und/oder Signalübertragung in Schraubklemm- oder Federkraftklemmtechnik kombiniert und entsprechend dem vorgegebenen Rastermaß des Aufnahmerahmens in einer frei wählbaren Reihenfolge angeordnet werden..
Ein weiteres Merkmal besteht darin, durch eine Minimierung der Wandstärken des Aufnahmerahmens der Steckerseite wie des Anbaurahmens der Geräteseite, eine optimale Nutzung der Steckverbinderfläche für die Anzahl der einzusteckenden Module zu ermöglichen. Dies wird dadurch erreicht, daß bei einer Variante der Konstruktion des Aufnahmerahmens auf fest an diesem installierte federnde PE-Metallteile zur voreilenden Kontaktierung verzichtet wird, die üblicherweise an den Enden der Längsrichtung des Steckverbinders einstückig fest mit dem Aufnahmerahmen verbunden sind.
Für den Fall eines Bedarfes an voreilenden PE-Kontakten wird ein spezieller, auf die Modularität der Steckverbindermodule abgestimmter Aufnahmerahmen als Anbausatz vorgesehen, bei dem an den äußeren Enden des Aufnahmerahmens in Längsrichtung PE-Kontakte in Modulform mit einem halben Modulrastermaß vorgesehen sind, die zusammen ein ganzes Modul ergeben und miteinander über eine längs auf der Innenseite des Rahmens befestigten Brücke aus elektrisch leitendem Material als Flachband oder Runddraht verbunden werden. An diesem PE-Modul im Tüllengehäuse ist ein mit dem Leiterkabel mitgeführter PE-Leiter anschließbar.
Eine weitere Variante besteht darin, das Buchsenteil des elektrischen Verbinders, welches üblicherweise am Anbaurahmen auf der Geräte- oder Anbauseite oder an einem Industrie-19"-Rack befestigt wird, in seiner Ausprägung als Gegenstück zum Steckerteil ohne PE-Anschluß, wie auch zu einem Steckerteil mit PE-Modulen zu verwenden. Hierfür ist der Anbaurahmen für den Einsatzfall ohne PE-Anschluß als Gegenpart zur Steckerseite auf eine maximale Anzahl von Verbindermodulen ausgelegt. Für den Einsatz mit PE-Kontakten ist der Anbaurahmen in seiner Modulteilung der Position der steckerseitigen Module angepaßt und besitzt ebenfalls eine einsteckbare Brücke aus elektrisch leitendem Metallband oder Runddraht, die mit einem in den Aufnahmerahmen einrastbaren PE-Modul am anderen Buchsenteilende verbunden ist. Dies hat den Vorteil, daß nur ein weiterführender PE-Anschluß, sei es als Leiterbahn auf einer Leiterplatte oder als frei anklemmbarer Leiter, befestigt werden muß.
Vorteilig ist außerdem das Aneinanderrasten der Kontakteinsätze der Anbau- oder Geräteseite mit Verrastungsmittel an den Seitenflächen der einzelnen Module zu einem Block, das zu einer zusätzlichen Stabilität der Kontakteinsätze im Buchsenteil und darüber hinaus im gesamten Steckverbinder führt. Vorteilig ist auch die Kombination von Kontakteinsätzen zur Kontaktierung mit einer Leiterplatte und Kontakteinsätzen zum Anschluß weiterführender flexibler elektrischer Leiter. Jeder dieser unterschiedlichen Kontakteinsätze ist mit einem Modul einer anders gearteten Verbindungstechnik über seitlich an diesen Modulen vorgesehene Raststücke oder Schwalbenschwanzführungen zu einem Block fest verbindbar.
Ein weiteres Merkmal besteht in der für einen EMV-Schutz vorgesehenen konstruktiven Anordnung eines Schirmbleches zwischen dem für diesen Zweck vorgesehenen Tüllengehäuse aus Metall und einem zur Positionierung des Tüllengehäuses an der anbauseitigen Gerätefront vorgesehenen Aufnahmerahmen, der gleichzeitig auch Aufnahmeteil der geräteseitigen Buchsenkontaktmodule ist. Dieses Schirmblech umschließt von der Geräteseite her den Aufnahmerahmen, so daß gleichzeitig nach dem Einstecken des Schirmbleches mit dem Anbaurahmen in die Geräteanschlußöffnung ein Kontakt mit der Kante der Gerätefrontseitenöffnung über mehrere auf der Längsseite des Aufnahmerahmens sich abstützende federnde Teilstücke des Schirmbleches vorgesehen ist.
Andererseits besteht die Möglichkeit, den Stecker und die Gerätefrontseite über die Anbauflansche mit PE-Anschlüssen einer Leiterplatte zu verbinden. Hierzu sind die Metallteile als Befestigungselemente des Anbauflansches so ausgebildet, daß eine Kontaktierung mit einer Leiterbahn einer Leiterplatte möglich ist.
Die Erreichung der Schutzart IP65 der gesamten Steckverbinder-Konstruktion wird dabei über eine zur Kontaktfläche vorgesehenen Nut in der Tüllengehäusewand des Kunststoff- und/oder Metallgehäuse und einer darin eingelegten und zur Kontaktfläche des Steckverbinders vorstehenden Schnurdichtung erreicht, die durch das Anschrauben der Steckverbindertülle an eine Gerätewand abdichtend zwischen beiden Teilen wirkt. Diese Konstruktion ist vorteilhaft und preiswert, weil dadurch ein Steckverbinder-Anbaugehäuse mit zusätzlicher Dichtung zur Gerätewand und der damit verbundene zusätzliche Einbauraum entfallen kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSABBILDUNGEN
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen und der Zeichnung selbst, die in Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in einer beliebigen Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Schutzansprüchen oder deren Rückbeziehung. Es zeigt
Fig. 1
einen ersten Teil eines Tüllengehäuses (2) eines elektrischen Steckverbinders (1) in einer perspektivischen Darstellung mit angeschlossenem mehradrigem Leiterkabel (3), Kabelverschraubung (4) mit Zugentlastung, herausgezogenem Aufnahmerahmen (5) und zwei unterschiedliche in diesem Aufnahmerahmen (5) einrastbare Kontaktmodule (6a, 6b),
Fig. 2
eine perspektivische Darstellung des Aufnahmerahmens (5) mit PE-Kontakten in einer Ansicht "A" und mit eingerasteten Kontaktmodulen (6a, 6b), einstückig am Aufnahmerahmen (5) angeordneten PE-Modulen (7) und deren Verbindung mit einem elektrisch leitenden Metallteil (8) über eine am Aufnahmerahmen (5) anliegenden Brücke (9) und der Position der Befestigungsschrauben (10) des Tüllengehäuses (2),
Fig. 3
eine perspektivische Darstellung der Anbauteile einer Gerätefront in der Ausführung mit PE-Kontakten und deren Anordnung im Anbaurahmen (11) auf der Geräteseite, mit eingelegter Brücke (17) , der Position des Schirmbleches (12), einer Frontblende (13) eines Gerätes und einer möglichen Anordnung eines Modulblockes (14) von Leiterplattenbuchsenmodulen (14a, 14b) und Anbauflanschen (16), sowie PE-Module (15) für die Kontaktierung freier elektrischer Leiter (20) .
Fig. 4
eine perspektivische Darstellung der Anordnung zur Verbindung von Anbaurahmen (11), Schirmblech (12) und Anbauflansche (16) bei einer Ausführung ohne PE-Kontaktierung, bei der das Schirmblech (12) mittels federnder Kontakte (34) mit der Innenkante der Aufnahmeöffnung (13a) der Gerätefrontseite (13) kontaktiert und wobei über die Anbauflansche (16) eine Verbindung des Schirmbleches (12) und der Gerätefrontseite (13) mit Leiterbahnen (18) einer Leiterplatte (19) ermöglicht wird und gleichzeitig über die Anbauflansche (16) eine Befestigung der Leiterplatte (19) an der Gerätefrontseite (13) vorgesehen ist und
Fig. 5
eine perspektivische Darstellung der Anordnung von PE-Modulen (15) am Anbaurahmen (11) mit der Darstellung der Position der einsteckbaren Brücke (17) am Aufnahmerahmen (11) und deren seitliche Kontaktierung mit den Federkontakten (28) der PE-Module (15), die hier vorzugsweise als Verbinder für freie Leiter (20) dargestellt sind.
BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt einen ersten Teil eines elektrischen Verbinders (1), dem Steckerteil, bestehend aus einem Tüllengehäuse (2), einem Aufnahmerahmen (5) und mindestens einem in diesen Aufnahmerahmen (5) einrastbaren Kontaktmodul (6a, 6b), einer PG-Verschraubung (4) zur mechanischen und abdichtenden Befestigung eines Leiterkabels (3) mit den darin üblichen Klemm- und Dichtelementen, den Befestigungsschrauben (10) zur Befestigung des Tüllengehäuses (2) an einer Frontseite einer Gerätewand (13), wie sie in Fig. 3 und 6 dargestellt ist und einer vorteilhafterweise in einer Nut der Kontaktfläche der Gehäusetülle eingelegten Dichtung (25), die zusammen mit der PG-Verschraubung (4) eine Abdichtung des gesamten elektrischen Steckverbinders in IP65 ermöglicht. Dies erspart eine zusätzliche Dichtung in einem Sockelteil, sowie das Sockelteil selbst. Diese Teile werden um die Befestigungsteile (28), zu sehen in Fig. 2, ergänzt. Die Aufnahmeöffnung (37) des Tüllengehäuses (2) hat einen rechteckigen Querschnitt mit an den Längsseiten (38) gebildeten Anlageflächen, die mit den Längsseiten (39) des länglichen Aufnahmerahmen (5) zusammenwirken.
Nach der Abisolation des Außenmantels des Leiterkabels (3) in einer vorgegebenen Länge werden die Einzeladern des Leiterkabels nach dem Überstreifen der Kabelverschraubung mit Zugentlastung (4) in die Verschraubungsöffnung des Tüllengehäuses (2) eingesteckt und anschließend für eine Klemmkontaktierung vorbereitet. Weiterhin wird der Aufnahmerahmen (5) mit der Reihenfolge unterschiedlicher oder gleicher Kontaktmodule (6a, 6b) durch einfaches Einrasten in Fügerichtung "B" bestückt. Der Aufnahmerahmen (5) ist vorteilhaft und preiswert aus Kunststoff gefertigt und hat zur Befestigung der Kontaktmodule (6a, 6b) konstruktiv ausgebildete und gegen die Fügerichtung "B" vorstehende Stücke (30), an denen auf der Innenseite des Aufnahmerahmens (5) Hinterschneidungen (29) zur Aufnahme von rechtwinklig zur Fügerichtung "B" des Kontaktmoduls (6a, 6b) abstehende Raststücke (31) vorgesehen sind. Diese Verbindung ist im ungefügten Zustand des Aufnahmerahmens (5) in das Tüllengehäuse (2) ohne größeren Kraftaufwand durch geringes Aufbiegen des Aufnahmerahmens (5) zu lösen, so daß ein Kontaktmodul (6a, 6b) ohne weiteres in seiner Position versetzt werden kann.
Im komplett eingerasteten Zustand der Kontaktmodule (6a, 6b) im Aufnahmerahmen (5) können die einzelnen Leiter des Leiterkabels (3) an die Kontaktmodule (6a, 6b) angeschlossen werden. Hierzu ist das Kontaktmodul (6a, 6b) in seiner konstruktiven Ausbildung vorteilhaft so vorgesehen worden, daß die Betätigungselemente der Klemmverbindung zur Längsseite (39, 39a) des Aufnahmerahmens (5) zeigen und durch die vorstehenden Stücke (30) des Aufnahmerahmens (5) nicht verdeckt werden.
Nach dem Anschluß aller einzelnen Leiter des Leiterkabels (3) wird der Aufnahmerahmen (5) mit eingerasteten Kontaktmodulen (6a, 6b) in Fügerichtung "B" in das Tüllengehäuse (2) geschoben, wobei die einzelnen Leiter des Leiterkabels (3) im Inneren des Tüllengehäuses (5) Platz finden. Der Aufnahmerahmen (5) wird mittels Befestigungselementen (28) nach Fig. 2 mit dem Tüllengehäuse (2) in Fügerichtung "B" im inneren des Tüllengehäuses verschraubt. Nach dem Festsitz des Aufnahmerahmens (5) ist eine Entnahme eines Verbindermoduls (6a, 6b) nicht mehr möglich, da die inneren Anlageflächen (38) des Tüllengehäuses (2) als Formelement dem Aufweiten der Längsseiten (39) des Aufnahmerahmens (5) entgegenwirken.
Zur Abstützung und zur Positionierung der Kontaktmodule in Fügerichtung "B" sind seitlich vorstehende Abstützungen (32) am Kunststoffgehäuseteil des Kontaktmoduls (6a, 6b) vorgesehen, die sich auf dem Rand des Aufnahmerahmens (5) in Fügerichtung "B" abstützen und mit seitlichen Abstützungen (32) den Rand der Längsseite (39) des Aufnahmerahmen (5) umgreifen und einer Bewegung des Kontaktmoduls (6a, 6b) quer zur Fügerichtung "B" sowie einem Aufweiten der Aufnahmerahmens (5) entgegenwirken beziehungsweise ein Lösen des Verbindermoduls (6a, 6b) verhindern.
Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht den teilweise bestückten Aufnahmerahmen (5) einer Ausführungsvariante für PE-Kontaktierung aus der Ansicht "A", wobei die vorstehenden Raststückaufnahmen (30) des Aufnahmerahmens (5) mit den Hinterschneidungen (29) verdeutlicht sind.
Häufig ist es erforderlich, über eine Verkabelung ein elektrisches Potential auf ein Gerät zum Schutz der darin befindlichen elektronischen Bauteile zu führen und zu übertragen. In einer Ausführungsvariante des elektrischen Verbinders (1) ist die Übernahme dieses elektrischen Potentials von der Steckerseite zur Geräteseite dadurch gegeben, daß hierfür ein in Form eines Kontaktmoduls (6a, 6b) konstruiertes PE-Modul (7) vorgesehen ist, das ein einsetzbares PE-Buchsenmodul (15) in Fig. 3 auf der Geräteseite kontaktiert.
In Fig. 2 wird deshalb eine vorteilhafte Konstruktion vorgeschlagen, die solche festen PE-Kontakte (7) in einem Aufnahmerahmen (5) vorsieht und gleichzeitig die seitlich fortzuführende Bestückung von Kontaktmodulen (6a, 6b) nicht behindert. Die konstruktive Gestaltung dieser einrastbaren und damit fest mit dem Aufnahmerahmen (5) verbundenen PE-Module (7) in Form und Raster der Kontaktmodule (6a) ermöglicht vorzugsweise den austauschbaren Einsatz von PE-Buchsen-Gegenstücken (15) auf der Geräteseite. Die PE-Buchsenmodule (15) können sowohl mit freiem Leiteranschluß wie auch mit Steck- oder Lötanschlüssen für eine Leiterplattenkontaktierung ausgeführt sein.
Hierzu ist vorteilhaft vorgesehen, in einer konstruktiven Variante den Aufnahmerahmen (5) und den Anbaurahmen (11) mit je einer halben Kontaktmodulbreite des Kontaktmoduls (6a) in einer Ausführung als PE-Modul (7) an beiden Stirnseiten einstückig mit dem Aufnahmerahmen (5) auszubilden und ein vorgefertigtes elektrisch leitendes Metallteil (8) mit einer verbundenen Brücke (9) zwischen den äußeren Metallteilen (8) einzulegen, die wiederum seitlich mit der Klemmverbindung des Leiteranschlusses des PE-Moduls (7) elektrisch kontaktiert. In einer anderen konstruktiven Variante ist ein einsteckbares und verrastbares PE-Modul (7) der gleichen halben Kontaktmodulbreite möglich, wobei die kontaktierenden Metallteile auf diese Konstruktion abgestimmt sind. Die Ausführung des Anbaurahmens mit PE-Kontaktierung ist in einem Anbausatz zusammengefügt. Die zueinander passenden PE-Module 7, 15 des Steckverbinders 1 und des Buchsenteils 35 (Fig. 3) haben voreilende Kontakte 36.
In Fig. 3 ist die Anbauseite (Geräteseite), nämlich das Buchsenteil 35, mit den zur Verbindung mit einer Gerätefrontabdeckung (13) notwendigen Bauteilen dargestellt. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist die konstruktive Ausführung des Anbaurahmens (11) als Befestigungs- und Positionierflansch für das Tüllengehäuse (2) einerseits und andererseits als führender Anbaurahmen (11) für die als Gegenstücke zur Steckerseite positionierten Buchsenmodule (14a, 14b, 15).
Die Buchsenmodule (14a, 14b, 15) können entsprechend der Steckerseite mit der gleichen gegenseitigen Reihenfolge durch Einrasten bestückt werden, so daß die hierfür notwendige Einrasttechnik mittels der Elemente 29 bis 32 in Fig. 1 und 2 der Steckerseite verwendet wird.
In der Praxis sind die geräteseitigen Buchsenmodule (14a) mit Leiterplatten (19) galvanisch wie auch mittels Einpreßtechnik verbunden. Hierfür ist es von Vorteil, die Verbindermodule zu Blöcken (14) nach Fig. 3 zusammenzuclipsen.
Nach Fig. 5 sind seitlich an jedem Buchsenmodul (14a, 14b, 15) übliche Verrastmittel (33), wie zueinander zeigende konische Zapfen und hinterschnittene Bohrungen und/oder Schwalbenschwanzführungen und -nuten, vorgesehen. Aber auch die Verwendung von Buchsenmodulen (14b) für einen freien Leiteranschluß können mit der löt- oder einpreßbaren Leiterplattenvariante der Buchsenmodule (14a) mittels der seitlichen Verbindbarkeit (33) zu Blöcken (14) zusammengerastet werden. Die zusammengerasteten Modulblöcke (14) können auf der Leiterplatte (19) verlötet werden und sind in ihrer Gesamtheit als Modulblock (14) in dem Anbaurahmen (11) einsteck- und verrastbar. Dazu wird der Anbaurahmen (11) mittels der Verbindungselemente (26) von der Steckerseite her (Fig. 3) an der Gehäusefrontabdeckung (13) gehalten, wobei der Verbinderblock (14) von der Rückseite der Gehäusefrontabdeckung (13) in den Anbaurahmen (11) in der oben beschriebenen Form gerastet wird, so daß die Gehäusefrontabdeckung zwischen Anbaurahmen (11) und Buchsenmodule (14a, 14b, 15) eingeklemmt wird. Zusätzlich sind auf der Platinenseite des Gehäusefrontabdeckung (13) an beiden Seiten des Modulblockes (14) Anbau-Befestigungsflansche (16) vorgesehen, die einesteils mit den Buchsenmodulen (14a, 14b, 15) seitlich verrastet werden können, aber andererseits mittels der Verbindungselemente (26) den Anbaurahmen (11) an die Gehäusefrontabdeckung (13) ziehen, positionieren und befestigen.
Auch auf der Geräteseite ist eine Brücke (17) zur Verbindung des jeweils an einem Ende des Modulblocks (14) vorgesehenen PE-Buchsenmodule (15) als Gegenstück zur Steckervariante mit PE-Modulen (7) vorgesehen. Hierfür sind die auf der Geräteseite steckbaren aber nicht mit dem Anbaurahmen (11) fest verbundenen PE-Kontaktmodule (15) in ihrem oberen geöffneten Gehäuseteil (15) und der der Leiterplatte (19) abgewandten Seite mit federnden Kontaktelementen (28), zu sehen in Fig. 5, ausgestattet, in die die abgewinkelten elektrisch leitenden Endstücke (27) der Brücke (17) eingesteckt werden können und somit eine Kontaktierung zur Weiterleitung an ein PE-Buchsenmodul-Klemmverbinder vorgesehen ist, der die elektrische Verbindung zur Leiterplatte oder wie in Fig. 3 und Fig. 5 dargestellt an freie PE-Leiter (20) vornimmt.
In einer EMV-geschützten Variante des elektrischen Verbinders (1) wird ein Schirmblech (12) vorgeschlagen, welches auf der Geräteseite vor dem Fügen des Anbaurahmens (11) an die Gehäusefrontabdeckung (13) über den Anbaurahmen (11) gestülpt wird und mit diesem zusammen an der Gehäusefrontabdeckung (13) befestigt wird, wobei die federnden elektrisch leitenden Schirmblech-Anlagekontakte (34) eine elektrische Kontaktierung mit der Innenkante (13a) der Gehäusefrontabdeckungsöffnung herstellen.
Hierzu ist in Fig. 4 die EMV-Variante mit der PE-Kontaktierung einer Leiterplattenbahn dargestellt, wobei zur Verdeutlichung der Detaildarstellung die Gerätefrontseite und deren Öffnung nicht dargestellt ist. Bereits in der Fig. 3 ist verdeutlicht, daß die federnden Schirmblech-Anlagekontakte (34) mit der Innenkante der Aufnahmeöffnung einer Gerätefront kontaktieren können, so daß die Anbau-Befestigungsflansche (16) nicht unbedingt eine Verbindung mit dem Schirmblech (12) herstellen müssen, da die Gehäusefrontabdeckung (13) des Gerätes zum Beispiel durch eine Lackschicht elektrisch isoliert sein kann. In Fig. 4 ist ein Einsatzfall dargestellt, in dem die Metallteile der Anbau-Befestigungsflansche (16) einesteils mit einer Leiterbahn (18) einer Leiterplatte (19) kontaktierbar ausgeführt sind und andernteils eine Verbindung zur Gehäusefrontabdekkung (13) mittels der Metallteile des Anbau-Befestigungsflansche (16) herstellen kann.
In Fig. 5 ist weiterhin die Verbindung und Anordnung zwischen elektrisch leitender Brücke (17) und den PE-Buchsenmodulen (15) zur PE-Weiterleitung an freie Leiter (20) dargestellt. Die Brücke (17) ist dabei an ihren Endstücken (27) winklig, in der dargestellten Ausführung vorzugsweise rechtwinklig abgebogen und kontaktiert durch die vorstehenden Endstücke (27) elektrisch leitende Kontaktfederelemente (28) des PE-Buchsenmoduls (15) in dessen zur Brücke (17) offenen oberen Gehäusebereich. Im unteren Bereich des PE-Buchsenmoduls (15) ist der elektrischen Kontakt vorzugsweise zu einem Stiftkontakt als Gegenstück zu dem im Steckerteil vorgesehen PE-Modul (7) mit Kontaktfederelement ausgestattet, wobei dieser Stiftkontakt des Buchsenmoduls (15) wiederum mit den Kontaktfederelementen (28) einstückig verbunden ist. Auch diese Buchsenmodule (15) besitzen seitliche Verrastungsmittel (33) zur Aneinanderreihung zu einem Modulblock (14).
Bezugszeichenliste
1
Steckverbinder
2
Tüllengehäuse
3
Leiterkabel, mehradrig
4
Kabelverschraubung mit Zugentlastung
5
Aufnahmerahmen
6
Kontaktmodul
6a
Kontaktmodul 8-fach
6b
Kontaktmodul 2-fach
7
PE-Modul
8
Metallteil, elektrisch leitend
9
Brücke, steckerseitig
10
Befestigungsschraube
11
Anbaurahmen
12
Schirmblech
13
Gehäusefrontabdeckung
14
Modulblock
14a
Buchsenmodul, steck-/einlötbar
14b
Buchsenmodul, freier Leiterabgang
15
PE-Buchsenmodul
16
Anbau-Befestigungsflansch
17
Brücke, buchsenseitig
18
PE-Leiterbahn
19
Leiterplatte
20
freier Leiter
21
Griffhaltung des Bedieners
22
Kennzeichnungsschild
23
Vorsprung
24
Griffseite
25
Dichtung
26
Befestigungsschrauben
27
Brückenendstück
28
PE-Buchsenmetall
29
Raststückaufnahmevertiefung
30
Raststückaufnahme
31
Raststück
32
seitliche Abstützung
33
seitliche Modulverrastung
34
Schirmblech-Anlagekontakt
35
Buchsenteil
36
Voreilende Kontakte
37
Aufnahmeöffnung
38
Längsseite d. Tüllengehäuses
39
Längsseite d. Aufnahmerahmens

Claims (10)

  1. Elektrischer mehrpoliger Steckverbinder mit zugehörigem Buchsenteil, die beide je einen Rahmen zur Aufnahme von miteinander korrespondierenden Kontaktmodulen haben, welche mit Anschlüssen für eine entsprechende Anzahl von Leitern ausgestattet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in dem Rahmen (5) des Steckverbinders (1) sowie in dem Rahmen (11) des Buchsenteils (35) jeweils wahlweise anstelle zumindest eines Kontaktmoduls (6a, 6b) zwei PE-Module (7, 15) einsetzbar sind, die beim Fügen von Steckverbinder (1) und Buchsenteil (35) miteinander vorrangig kontaktierende (voreilende) Kontakte (36) haben, und daß eine die jeweils beiden PE-Module (7, 15) verbindende Brücke (9, 17) aus einem elektrisch leitenden Material jeweils am Rahmen (5, 11) ansetzbar ist.
  2. Steckverbinder nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die PE-Module (7, 15) des Steckverbinders und/oder des Buchsenteils (35) einen Anschluß für einen freien Leiter (20) haben.
  3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die PE-Module (15) des Buchsenteils (35) Steck- oder Lötanschlüsse für die Kontaktierung einer Leiterplatte (19) haben.
  4. Steckverbinder nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß PE-Module (15) des Buchsenteils (35) mit der Leiterplatte (19) verrastbar sind und an der Leiterplatte (19) Anbauflansche (16) fest angeordnet sind, die mit dem Rahmen (11) des Buchsenteils (35) verschraubbar sind.
  5. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kontaktmodule (6a, 6b) eine Modulbreite gleicher Teilung haben und die PE-Module (7, 15) die halbe Modulbreite aufweisen.
  6. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kontaktmodule (6a, 6b) und die PE-Module (7, 15) seitliche Verrastungsmittel (33) haben.
  7. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die die PE-Module (7, 15) verbindende Brücke (9, 17) aus Flachband oder Runddraht besteht.
  8. Steckverbinder nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die die PE-Module (7, 15) verbindende Brücke (9, 17) innen oder außen am Rahmen (5, 11) angeordnet ist.
  9. Steckverbinder nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die die PE-Module (15) verbindende Brücke (17) des Buchsenteils (35) mit einem den Rahmen (11) umgebenden Schirmblech (12) kontaktiert, das in gefügter Anordnung mit dem Tüllengehäuse (2) des Steckverbinders (1) verbunden ist.
  10. Steckverbinder nach Anspruch 4 und 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß anstelle der PE-Module (15) des Buchsenteils (35) die Anbauflansche (16) an der Leiterplatte (19) mit dem Schirmblech (12) und mit an der Leiterplatte (19) angeordneten PE-Leiterbahnen (18) elektrisch verbunden sind.
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