ЭКРАНИРОВАННЫЙ ШТЕКЕРНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ МОДУЛЬНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ШТЕКЕРНОГО СОЕДИНИТЕЛЯ
SHIELDED PLUG CONNECTOR MODULE FOR MODULAR INDUSTRIAL PLUG CONNECTOR

Данное изобретение касается системы, состоящей из первого штекерного соединительного модуля и второго штекерного соединительного модуля, каждый из которых предназначен для применения в модульном промышленном штекерном соединителе, согласно родовому понятию независимого пункта 1 формулы изобретения.
Такие штекерные соединительные модули требуются в качестве компонента модульной штекерной соединительной системы, чтобы можно было штекерный соединитель, в частности, тяжелый промышленный штекерный соединитель гибко подогнать под определенные требования в отношении передачи сигнала и энергии, например, между двумя электрическими приборами. Обычно для этого штекерные соединительные модули вставляются в соответствующие удерживающие рамы, которые иногда также называют шарнирными рамами, рамами модулей или модульными рамами. Эти удерживающие рамы служат, таким образом, для того, чтобы принимать несколько однотипных и/или же различных штекерных соединительных модулей и надежно закреплять их на поверхности и/или на стенке прибора, и/или в корпусе штекерного соединителя, или т.п.
Указанные штекерные соединительные модули, как правило, содержат по одному, по существу, прямоугольному изоляционному телу, соответственно, прямоугольному корпусу. Эти изоляционные тела, соответственно, корпуса могут служить, например, в качестве контактодержателей и нести на себе контакты самого разного вида, и фиксировать их. Эта функция образованного ими штекерного соединителя является, тем самым, очень гибкой. В соответствующем изоляционном теле, соответственно, корпусе могут быть размещены, например, пневматические модули, оптические модули, модули для передачи электрической энергии и/или электрических аналоговых и/или цифровых сигналов, и таким образом найти применение в модульной штекерной соединительной системе. Штекерные соединительные модули все больше берут на себя решение задачи измерения и обработки данных.
Например, могут применяться удерживающие рамы, которые образованы из двух шарнирно соединенных друг с другом рамных половин. Штекерные соединительные модули снабжены выступающими на узких сторонах примерно прямоугольными фиксирующими средствами. В боковых частях рамных половин предусмотрены выполненные в виде замкнутых со всех сторон отверстий выемки, в которые опускаются указанные фиксирующие средства при установке штекерных соединительных модулей в удерживающие рамы. Для установки штекерных соединительных модулей удерживающая рама раскладывается, т.е. открывается, причем рамные половины раскладываются вокруг шарниров лишь настолько, чтобы могли быть вставлены эти штекерные соединительные модули. Затем рамные половины складываются, т.е. удерживающая рама замыкается, причем указанные фиксирующие средства попадают в указанные выемки, и обеспечивается надежная, с геометрическим замыканием фиксация штекерных соединительных модулей в удерживающей раме.
В DE 10 2014 110 279 B3 показан штекерный соединительный модуль с расположенным центрально контактным элементом. Этот контактный элемент выполнен для передачи больших токов. Если помимо такого рода штекерных соединительных модулей расположены, например, и дополнительные штекерные соединительные модули для передачи высокочастотных сигналов, то это может, однако, привести к негативному влиянию на информационные сигналы.
Для силовых штекерных соединителей обычно уже из соображений безопасности используются металлические корпуса штекерных соединителей, представленные, например, в DE 10 2014 113 481 A1. Такого рода корпуса штекерных соединителей изготовляются, например, методом литья из цинка под давлением или методом литья из алюминия под давлением. В результате автоматически обеспечивается определенное электрическое и/или магнитное экранирование. Недостатком этого конструктивного варианта является очень затратное изготовление. В соответствии с этим они, как правило, слишком дороги для того, чтобы использовать их исключительно в целях экранирования.
Немецкое патентное ведомство при рассмотрении приоритетной заявки в результате проведенного поиска выявило следующие публикации, раскрывающие уровень техники: DE 102 32 186 C1, DE 20 2006 012 687 U1, DE 20 2006 016 545 U1, DE 20 2008 004 428 U1, DE 697 22 303 T2, US 5 511 992 A, US 5 500 788 A
Задача данного изобретения заключается в том, чтобы предложить штекерный соединительный модуль для надежного и одновременно недорогого модульного промышленного штекерного соединителя.
Эта задача решается посредством предмета независимого пункта 1 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы.
Предлагаемая изобретением система состоит из первого штекерного соединительного модуля и второго штекерного соединительного модуля. Эти штекерные соединительные модули предусмотрены специально для модульного промышленного штекерного соединителя и, в частности, выполнены с возможностью фиксации в модульной удерживающей раме.
Оба штекерных соединительных модуля имеют по одному экранирующему передающему элементу. Эти экранирующие передающие элементы состоят из металлического материала, который, в частности, обладает хорошими электропроводящими свойствами. Каждый экранирующий передающий элемент со стороны подключения кабеля может быть соединен с кабелем и, в частности, с экранирующей оплеткой подключаемого кабеля. Со стороны штекерного соединения указанные первый и второй экранирующие передающие элементы контактируют друг с другом электрически. При этом указанные экранирующие передающие элементы физически контактируют (касаются) друг с другом.
Благодаря этим экранирующим передающим элементам предлагаемой изобретением системы может быть значительно снижено волновое сопротивление, называемое также волновым импедансом.
В одном особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения первый экранирующий передающий элемент выполнен, по существу, плоским и лишь со стороны штекерного соединения волнообразно изогнут. При этом такая волнообразная форма при виде сбоку, соответственно, при взгляде на узкую сторону может соответствовать скорее закругленной волнообразной форме. Однако, альтернативно возможен и угловатый вариант. Предпочтительно первый экранирующий передающий элемент со стороны штекерного соединения имеет по меньшей мере один проходящий в направлении вставки шлиц. Особенно предпочтительно, если первый экранирующий передающий элемент имеет со стороны штекерного соединения три шлица, проходящих в направлении вставки. Первый экранирующий передающий элемент может быть просто и экономично изготовлен штамповочно-гибочным методом из плоского листового материала.
Предпочтительно второй экранирующий передающий элемент выполнен сплошь плоским. Благодаря вышеупомянутым шлицам на первом экранирующем передающем элементе со стороны штекерного соединения образуются контактные пальцы, которые для электрического контактирования накладываются на второй, плоский экранирующий передающий элемент. Благодаря этому варианту выполнения обеспечивается надежное контактирование, которое может быть реализовано без приложения больших усилий в процессе вставки.
В одном следующем особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения указанные первый и второй экранирующие передающие элементы со стороны подключения кабеля выполнены T-образными, причем перекладина T образована на конце. Предпочтительно ширина первого и второго экранирующего передающего элемента со стороны подключения кабеля меньше, чем со стороны штекерного соединения.
Такая геометрия хорошо подходит для того, чтобы соединяться с экранирующей оплеткой подсоединяемого кабеля.
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения указанные первый и второй экранирующие передающие элементы со стороны подключения кабеля имеют по одному фиксирующему элементу для кабеля. Предпочтительно этот фиксирующий элемент для кабеля выполнен в виде шлангового хомута. Тем самым, экранирующая оплетка кабеля может электропроводящим образом фиксироваться на соответствующем экранирующем передающем элементе. Одновременно посредством шлангового хомута может быть реализована разгрузка от натяжения для подключенного кабеля.
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения указанные первый и второй экранирующие передающие элементы закрывают каждый боковую поверхность штекерного соединительного модуля по меньшей мере в отдельных областях. Это означает, что, по существу, прямоугольный корпус штекерного соединительного модуля имеет боковую поверхность, которая по меньшей мере в отдельных областях перекрыта экранирующим передающим элементом. При этом речь идет о той боковой поверхности, которая ориентирована к соседнему штекерному соединительному модулю в удерживающей раме. Этот экранирующий передающий элемент может, тем самым, оказывать свое экранирующее действие в нужном направлении.
Предпочтительно указанные первый и второй экранирующие передающие элементы перекрывают соответствующую боковую поверхность штекерного соединительного модуля на большой площади, предпочтительно по меньшей мере 75% и особенно предпочтительно по меньшей мере до 90% боковой поверхности. Это оказалось подходящими на практике. Это особенно предпочтительно для того, чтобы обеспечить соответствующее применение надлежащего экранирования.
2
В еще одном предпочтительном варианте выполнения изобретения указанные первый и второй штекерные соединительные модули имеют каждый по меньшей мере по три контактных элемента, с помощью каждого из которых может передаваться ток силой по меньшей мере 16 ампер. Предпочтительно может передаваться ток силой более 20 ампер. Для того, чтобы можно было передавать такие токи, контактный элемент должен иметь определенную толщину материала и определенную поверхность (мм). При этом как правило речь идет о так называемых витых контактах, которые изготовлены из сплошного материала. Более филигранные контакты, какие используются, например, в штекерных соединителях для передачи сигнала, соответственно, данных, не могут передавать токи такой силы.
В одном предпочтительном варианте изобретения указанные первый и второй штекерные соединительные модули имеют по одной крепежной пластине, с помощью которых эти контактные элементы могут закрепляться в штекерном соединительном модуле. Эти контактные элементы вставляются в выемки основного корпуса и фиксируются в этом основном корпусе за счет указанных крепежных пластин. При этом контактные элементы имеют еще и определенный зазор, чтобы облегчить процесс вставки (процесс штекерного соединения) первого штекерного соединительного модуля со вторым штекерным соединительным модулем. Указанная крепежная пластина имеет выступающие перпендикулярно и обращенные в направлении вставки фиксирующие консоли, которые охватывают отдельные контактные элементы и таким образом удерживают, соответственно фиксируют в изоляционном теле.
Пример выполнения изобретения представлен на чертежах и ниже поясняется более подробно. Показано:
Фиг.1 - вид в перспективе первого штекерного соединительного модуля,
Фиг.2 - вид в перспективе второго штекерного соединительного модуля,
Фиг.3 - подетальное изображение в перспективе предлагаемой изобретением системы, состоящей из первого и второго штекерных соединительных модулей,
Фиг.4 – фрагмент в перспективе и в разрезе альтернативного первого штекерного соединительного модуля,
Фиг.5 – фрагмент в перспективе и в разрезе альтернативного второго штекерного соединительного модуля,
Фиг.6 - вид в перспективе предлагаемой изобретением системы, состоящей из первого и второго штекерных соединительных модулей,
Фиг.7 - вид сбоку в разрезе второго варианта экранирующих передающих элементов штекерных соединительных модулей,
Фиг.8 - вид в перспективе второго варианта экранирующих передающих элементов штекерных соединительных модулей,
Фиг.9 - вид в перспективе третьего варианта экранирующих передающих элементов штекерных соединительных модулей,
Фиг.10 - вид в перспективе альтернативной предлагаемой изобретением системы, состоящей из первого и второго штекерных соединительных модулей, и
Фиг.11 – фрагмент в перспективе и в разрезе альтернативной предлагаемой изобретением системы, состоящей из первого и второго штекерных соединительных модулей.
Прилагаемые чертежи содержат частично упрощенные, схематичные изображения. Отчасти для одинаковых, но при необходимости не идентичных элементов используются идентичные ссылочные позиции. На различных видах одинаковые элементы могут быть показаны в разных масштабах.
На Фиг.1 показан первый штекерный соединительный модуль 2, а на Фиг.2 показан второй штекерный соединительный модуль 3, каждый из которых выполнен с возможностью вставки в удерживающую раму, как указано, например, в DE 10 2015 114 703 A1, модульного промышленного штекерного соединителя (не показан). Для этого указанные штекерные соединительные модули 2, 3 снабжены выступающими на узких сторонах примерно прямоугольными фиксирующими средствами 4. В боковых частях рамных половин этой удерживающей рамы предусмотрены выполненные в виде замкнутых со всех сторон отверстий выемки, в которые опускаются эти фиксирующие средства 4 при вставке штекерных соединительных модулей 2, 3 в удерживающие рамы.
Первый штекерный соединительный модуль 2 и второй штекерный соединительный модуль 3 вставляются каждый через удерживающую раму в модульный промышленный штекерный соединитель и располагаются там, соответственно корреспондируя, противоположно друг другу. Эти штекерные соединительные модули 2, 3 в связи с этим работают как система 1, как это можно увидеть на Фиг.3 и Фиг.6.
Указанные штекерные соединительные модули 2, 3 имеют сторону S штекерного соединения и сторону A подключения. Сторона S штекерного соединения в дальнейшем описывается также выражением «со стороны штекерного соединения». Аналогично и сторона A подключения описывается также выражением «со стороны подключения». К соответствующей стороне A подключения подсоединяется кабель (не представлен, чтобы не загромождать чертеж). Стороной S штекерного соединения указанные штекерные соединительные модули 2, 3 подводятся друг к другу и стыкуются.
Первый штекерный соединительный модуль 2 и второй штекерный соединительный модуль 3 подводятся друг к другу и вставляются соответственно каждый в направлении SR, SR‘ вставки. Первый штекерный соединительный модуль 2 имеет первый экранирующий передающий элемент 5, а второй штекерный соединительный модуль 3 имеет второй экранирующий передающий элемент 6. Эти экранирующие передающие элементы 5, 6 изготовлены из металлической заготовки штамповочно-гибочным методом. К экранирующим передающим элементам 5, 6 со стороны подключения кабеля может подключаться экранирующая оплетка соответствующего кабеля. Эта экранирующая оплетка кабеля электропроводящим образом соединена с соответствующим экранирующим передающим элементом 5, 6. Со стороны S штекерного соединения указанные экранирующие передающие элементы 5, 6 электропроводящим образом соединены друг с другом и, соответственно, контактируют.
Второй экранирующий передающий элемент 6 выполнен полностью плоским. Первый экранирующий передающий элемент 5 первого штекерного соединительного модуля 2 тоже на большей части выполнен плоским. При этом исключением является лишь расположенный со стороны S штекерного соединения конец экранирующего передающего элемента 5. Со стороны штекерного соединения этот экранирующий передающий элемент 5 выполнен волнообразным, соответственно, волнистым. Эта форма достигается за счет того, что металлический лист в этой области в своем прохождении изогнут один раз вверх, а затем один раз вниз или наоборот. Первый экранирующий передающий элемент 5 со стороны S штекерного соединения – по существу внутри волнообразной области – имеет аксиальные шлицы 7, проходящие в направлении SR вставки. Посредством этих шлицев 7 на первом экранирующем передающем элементе 5 образуются контактные пальцы 8.
На Фиг.6 можно видеть первый штекерный соединительный модуль 2 и второй штекерный соединительный модуль 3, которые вставлены друг в друга. Удерживающая рама и подходящий корпус штекерного соединителя не показаны, чтобы не загромождать чертеж. В состыкованном положении экранирующие передающие элементы 5, 6 со стороны штекерного соединения электрически контактируют друг с другом. В процессе вставки (штекерного соединения) первый экранирующий передающий элемент 5 первого штекерного соединительного модуля 2 скользит по второму экранирующему передающему элементу 6 второго штекерного соединительного модуля 3. Контактные пальцы 8 первого экранирующего передающего элемента 5 накладываются, соответственно, давят на конец второго экранирующего передающего элемента 6, расположенный со стороны штекерного соединения. Сила, с которой контактные пальцы 8 первого экранирующего передающего элемента 5 давят на второй экранирующий передающий элемент 6, может устанавливаться посредством вышеописанного волнообразного изгиба и соответствующего выбора материала.
Со стороны подключения указанные первый и второй экранирующие передающие элементы 5, 6 имеют по два противолежащих прямоугольных выреза 10, которые образуют T-образный конец. На стороне A подключения указанные первый и второй экранирующие передающие элементы 5, 6 снабжены каждый одним шланговым хомутом 9. Такой шланговый хомут 9 расположен в области вырезов 10. Шланговым хомутом 9 экранирующая оплетка подключенного к соответствующему штекерному соединительному модулю 2, 3 кабеля (не показан) может электропроводящим образом соединяться с соответствующим экранирующим передающим элементом 5, 6. Одновременно этот шланговый хомутик 9 обеспечивает разгрузку от натяжения для кабеля.
В первом и втором штекерных соединительных модулях 2, 3 расположено по шесть контактных элементов 11, 11‘. Штекерные соединительные модули 2, 3, в частности, подходят в качестве так называемых двигательных штекерных соединителей для электродвигателя. По меньшей мере три контактных элемента 11,11‘ выполнены таким образом, что через них может передаваться ток силой по меньшей мере 16 ампер.
Указанные первый и второй штекерные соединительные модули 2, 3 имеют каждый одну крепежную пластину 12 с приформованными в направлении вставки пальцами 13. С помощью такой крепежной пластины 12 наряду с пальцами 13 в штекерном соединительном модуле 2, 3 крепятся, соответственно, фиксируются контактные элементы 11, 11‘. Эти контактные элементы 11, 11‘ зафиксированы без возможности потери, однако, имеют определенный зазор в своей соответствующей выемке 14, чтобы обеспечить требуемый допуск в процессе вставки.
На Фиг.4 и 5 показан альтернативный вариант предлагаемой изобретением системы. При этом первый штекерный соединительный модуль 2“ и второй штекерный соединительный модуль 3“ имеют каждый один металлический защитный (РЕ - Protective Earthing - защитный заземляющий) передающий элемент 15. В остальном штекерные соединительные модули 2“, 3“ выполнены аналогично первому варианту выполнения. Указанный защитный (РЕ) передающий элемент 15 электропроводящим образом соединен с соответствующим экранирующим передающим элементом 5, 6. Этот защитный (РЕ) передающий элемент 15 во встроенном состоянии электропроводящим образом соединен с металлической удерживающей рамой, как уже упоминалась выше. Эта удерживающая рама (не показана) имеет так называемый PE-контакт, который в свою очередь электропроводящим образом соединен с выполненным, как уже упоминалось, из металла корпусом промышленного штекерного соединителя. С помощью этого защитного (РЕ) передающего элемента 15 может происходить сплошное выравнивание потенциала, которое может быть предпочтительным в некоторых случаях применения, в том числе в целях экранирования.
На Фиг.7 и 8 можно видеть альтернативный вариант выполнения первого экранирующего передающего элемента 5‘. Подходящий для этого второй экранирующий передающий элемент 6 выполнен аналогично первому, первоначальному варианту выполнения. Пластины 8‘ здесь образуются отдельными конструктивными элементами, изготовленными штамповочно-гибочным методом, которые выполнены из материала, отличного от материала основной структуры. Эти пластины 8‘ здесь выполнены из медно-бериллиевого сплава и имеют толщину стенки всего от 0,15 мм до 0,08 мм, причем краевые значения включены в этот диапазон значений толщины стенки. Пластины 8‘ могут просто надвигаться на основной корпус. Пластины 8‘ со стороны штекерного соединения надвигаются на основной корпус первого экранирующего передающего элемента 5‘.
На Фиг.9 можно видеть другой альтернативный вариант выполнения первого экранирующего передающего элемента 5“. Для этого второй экранирующий передающий элемент 6“ выполнен подходящим образом. Оба экранирующих передающих элемента 5“, 6“ имеют боковой шлиц 15, в который вдвинуты указанные отдельные пластины 8‘. В оба экранирующих передающих элемента 5“, 6“ вдвинуто по две пластины 8‘ со стороны штекерного соединения противоположно друг другу, соответственно, с боковым смещением относительно друг друга.
На Фиг.10 и 11 представлена альтернативная предлагаемая изобретением система, состоящая из первого штекерного соединительного модуля 2‘ и второго штекерного соединительного модуля 3‘. Первый штекерный соединительный модуль 2 имеет первый экранирующий передающий элемент 5‘“, от которого в аксиальном направлении выступают контактные пальцы 8“. По меньшей мере два таких контактных пальца 8“ отогнуты в противоположном направлении от плоского основного корпуса этого экранирующего передающего элемента 5‘“. Здесь можно говорить также о вилочном выполнении контактных пальцев 8“. Благодаря этому контактные пальцы 8“ могут с обеих сторон охватывать второй экранирующий передающий элемент 6 второго штекерного соединительного модуля 3‘ и контактировать с ним. При таком типе контактирования не возникает никаких поперечных сил, действующих на штекерные соединительные модули 2‘, 3‘, вследствие чего число возможных циклов штекерного соединения возрастает.
Со стороны подключения экранирующие передающие элементы 5‘“, 6 альтернативной системы V снабжены выступающими гофрами 18, расположенными между вырезами 10‘. На них укладывается оболочка подключенного кабеля. С другой стороны этот кабель снабжается прессовым элементом 16 и в конечном счете с помощью кабельного соединителя 17 прочно защемляется между гофрами 18 и прессовым элементом 16. Благодаря этому реализуется особенно надежная разгрузка кабеля от натяжения.
Хотя на чертежах показаны разные аспекты или признаки изобретения в соответствующих комбинациях, для специалиста - если не указано иначе - понятно, что представленные и рассмотренные комбинации не являются единственно возможными. В частности, соответствующие друг другу блоки или комплексы признаков из различных примеров выполнения могут взаимозаменяться.
Перечень ссылочных позиций
1 система
2 первый штекерный соединительный модуль
3 второй штекерный соединительный модуль
4 фиксирующие средства
5 первый экранирующий передающий элемент
6 второй экранирующий передающий элемент
7 шлицы
8 контактирующие пальцы
9 шланговый хомут
10 вырез
11 контактный элемент
12 крепежная пластина
13 палец крепежной пластины
14 выемка
15 шлиц
16 прессовой элемент
17 кабельный соединитель
18 гофры
S сторона штекерного соединения
A сторона подключения
SR направление вставки