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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Verbindungsstecker mit einem
Verbindungsmodul, das mehrere Kontaktelemente aufweist zur Herstellung einer
elektrischen Verbindung mit korrespondierenden Kontaktelementen
einer Verbindungsbuchse, und mit einem Anschlussmodul, das mehrere
Anschlusselemente aufweist zum Anschließen jeweils einer
Ader eines Kabels, wobei das Anschlussmodul mit dem Verbindungsmodul
lösbar verbindbar ist zur Herstellung einer elektrischen
Verbindung zwischen den Anschlusselementen und jeweils einem Kontaktelement.
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Derartige
Verbindungsstecker sind aus der
EP 1 693 933 A1 bekannt. Mit ihrer Hilfe
kann eine elektrische Verbindung hergestellt werden zwischen einem
Kabel, insbesondere einem Telefon- oder Datenübertragungskabel,
und einer Verbindungsbuchse. Bei derartigen Verbindungssteckern
ist die Anordnung der Kontaktelemente international normiert, beispielsweise
in der
Norm IEC 60503-7-5. Häufig werden
die Verbindungsstecker auch als RJ45-Stecker bezeichnet. Der Anschluss
des Kabels an den Verbindungsstecker soll nach Möglichkeit
ohne Spezialwerkzeug erfolgen, so dass der Monteur das Kabel auf
der Baustelle auf einfache Weise an den Verbindungsstecker anschließen
kann. Hierzu wird in der
EP
1 693 933 A1 der Einsatz eines Anschlussmoduls vorgeschlagen
mit Anschlusselementen, an die die Adern des Kabels angeschlossen
werden können. Das Anschlussmodul mit den angeschlossenen Adern
kann anschließend mit einem Verbindungsmodul zusammengeführt
werden, das die Kontaktelemente aufweist, so dass eine elektrische
Verbindung zwischen den Anschlusselementen und den Kontaktelementen
hergestellt wird. In einem weiteren Montageschritt wird dann ein
Schirmblech über das Verbindungsmodul und das Anschlussmodul
geschoben. Danach wird ein zuvor über das Kabel geschobenes
Außengehäuse über das Anschlussmodul
und das umgreifende Schirmblech geschoben. Abschließend
wird dann eine Überwurfmutter auf den rückwärtigen
Endbereich des Außengehäuses aufgeschraubt. Dadurch
wird das Kabel am Verbindungsstecker festgelegt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Verbindungsstecker
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass er auf einfachere
Weise ohne Spezialwerkzeug mit dem Kabel verbunden werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einem elektrischen Verbindungsstecker der gattungsgemäßen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
das Verbindungsmodul ein Gehäuse umfasst, in das das Anschlussmodul
einführbar ist, sowie eine mit dem Gehäuse verbundene
Zugentlastung, die das Anschlussmodul übergreift, wobei
mittels der Zugentlastung ein an das Anschlussmodul angeschlossenes
Kabel am Verbindungsmodul festlegbar ist.
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Beim
erfindungsgemäßen Verbindungsstecker können
die einzelnen Adern des Kabels an die Anschlusselemente des Anschlussmoduls
angeschlossen werden. Nach erfolgtem Anschluss des Kabels kann das
Anschlussmodul in das Gehäuse des Verbindungsmoduls eingeführt
werden. Dadurch wird eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlusselementen
des Anschlussmoduls und den Kontaktelementen des Verbindungsmoduls
hergestellt. Um sicherzustellen, dass die Verbindung zwischen dem
Anschlussmodul und dem Verbindungsmodul nicht unbeabsichtigt wieder
gelöst werden kann, weist das Verbindungsmodul eine Zugentlastung
aus. Die Zugentlastung ist mit dem Ge häuse des Verbindungsmoduls
verbunden, übergreift das Anschlussmodul und kann am Kabel
festgelegt werden. Somit ist es nach dem Einführen des
mit dem Kabel verbundenen Anschlussmoduls in das Gehäuse
des Verbindungsmoduls lediglich noch erforderlich, die mechanisch
mit dem Gehäuse verbundene Zugentlastung am Kabel festzulegen.
Da die Zugentlastung ausgehend vom Gehäuse das Anschlussmodul übergreift,
ist durch die Festlegung der Zugentlastung am Kabel gleichzeitig
auch das Anschlussmodul im Gehäuse des Verbindungsmoduls
unverschieblich gehalten. Die Montage des Verbindungssteckers am Kabel
kann somit ohne Spezialwerkzeug auf einfache Weise durchgeführt
werden.
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Von
Vorteil ist es, wenn die Zugentlastung mit dem Kabel lösbar
verbindbar und nach Lösen der Verbindung zwischen der Zugentlastung
und dem Kabel das Anschlussmodul dem Gehäuse des Verbindungsmoduls
entnehmbar ist. Dies ermöglicht es, das Verbindungsmodul
mehrfach zu verwenden. Das Anschlussmodul kann vom Verbindungsmodul
getrennt werden. Das Kabel kann dann vom Anschlussmodul abgetrennt
werden und nach Einsatz eines neuen Anschlussmoduls kann das Verbindungsmodul
erneut verwendet werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Verbindung zwischen der Zugentlastung
und dem Kabel ohne Spezialwerkzeug lösbar ist. Beispielsweise kann
vorgesehen sein, dass zum Lösen der Verbindung zwischen
der Zugentlastung und dem Kabel ein einfacher Schraubendreher ausreichend
ist.
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Die
Zugentlastung weist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
ein starr mit dem Gehäuse verbundenes Kabelstützelement
und ein gelenkig mit dem Gehäuse verbundenes Kabelklemmelement
auf, wobei das Kabel klemmelement in mindestens einer Klemmstellung
arretierbar ist. Beim Anschluss des Kabels an den Verbindungsstecker kann
das Kabel zwischen das Kabelklemmelement und das Kabelstützelement
eingeklemmt werden. Das Kabelklemmelement ist hierzu in mindestens
einer Klemmstellung arretierbar. Günstigerweise ist das
Kabelstützelement einteilig mit dem Gehäuse verbunden.
Gehäuse und Kabelstützelement können beispielsweise
als einteiliges Bauteil aus Metall gefertigt sein.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn das Kabelklemmelement in mehreren
Stellungen, beispielsweise in drei Stellungen, arretierbar ist.
Dies gibt die Möglichkeit, unterschiedlich dicke Kabel
an den Verbindungsstecker anzuschließen. Je nach Kabeldurchmesser
kann das Kabelklemmelement in einer passenden Klemmstellung arretiert
werden.
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Es
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass Kabel mit einem Durchmesser
zwischen 5 mm und 8,5 mm an den Verbindungsstecker anschließbar
sind. Trotz der unterschiedlichen Kabeldurchmesser können
die Kabel mittels der Zugentlastung zuverlässig am Verbindungsstecker
festgelegt werden und über den Verbindungsstecker kann
eine elektrische Verbindung zur korrespondierenden Verbindungsbuchse
hergestellt werden.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist am Gehäuse
des Verbindungsmoduls ein Deckel verschwenkbar gelagert, der zwischen
einer Schließstellung und einer Offenstellung hin und her bewegbar
ist und der in seiner Schließstellung lösbar arretierbar
ist. In der Offenstellung gibt der Deckel den Innenraum des Gehäuses
frei, so dass das Anschlussmodul in das Gehäuse eingeführt
werden kann. In der Schließstellung überdeckt
der Deckel den Gehäuseinnenraum und schützt dadurch
das Anschlussmodul und den unmittelbar an das Anschlussmodul angrenzenden
Endbereich des Kabels vor mechanischen Beschädigungen.
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Vorzugsweise
ist der Deckel in seiner Schließstellung mit dem Kabelstützelement
lösbar verbindbar. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass
der Deckel mit dem Kabelstützelement verrastbar ist. Hierzu
können am Deckel und am Kabelstützelement miteinander
zusammenwirkende Rastelemente angeordnet sein. Die lösbare
Arretierung des Deckels ermöglicht es, das Anschlussmodul
mit dem daran angeschlossenen Kabel jederzeit wieder dem Gehäuse
zu entnehmen. Hierzu muss lediglich die Arretierung gelöst
und der Deckel in seine Offenstellung verschwenkt werden.
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Das
Kabelklemmelement ist bevorzugt am Deckel verschwenkbar gehalten.
Es kann zusammen mit dem Deckel zwischen der Offenstellung des Deckels
und der Schließstellung des Deckels verschwenkt werden.
In der Schließstellung des Deckels kann dann das Kabel
mittels des Kabelstützelements am Verbindungsstecker festgelegt
werden.
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Die
Arretierung des Kabelklemmelements in mindestens einer Klemmstellung
erfolgt bei einer vorteilhaften Ausführungsform dadurch,
dass das Kabelklemmelement mit dem Deckel verrastbar ist. Hierzu können
am Deckel und am Kabelklemmelement miteinander zusammenwirkende
Rastelemente angeordnet sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass
das Kabelklemmelement in mehreren Klemmstellungen mit dem Deckel
verrastbar ist. Beispielsweise können am Deckel oder am
Kabelklemmelement mehrere Rastvorsprünge angeordnet werden, die
in unterschiedlichen Klemmstellungen jeweils mit einem komplementären
Rastvorsprung oder einer komplementären Rastausnehmung
am Kabelklemmelement bzw. am Deckel zusammenwirken.
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Das
Kabel weist üblicherweise nicht nur mehrere Adern auf, über
die elektrische Signale übertragen werden können,
sondern zusätzlich umfasst das Kabel eine die Adern umgebende
elektrisch leitende Abschirmung, beispielsweise ein Schirmgeflecht
oder ein Schirmnetz, das mit Massepotential verbindbar ist. Die
Abschirmung schützt die Adern vor elektromagnetischen Störimpulsen.
Um auch innerhalb des Verbindungssteckers eine zuverlässige Abschirmung
sicherzustellen, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform
das Gehäuse elektrisch leitend ausgebildet und ein elektrisch
mit dem Gehäuse verbundenes Schirmkontaktteil ist von der
Zugentlastung gegen die Abschirmung des Kabels pressbar. Bei einer
derartigen Ausführungsform der Erfindung wird durch die
mechanische Festlegung der Zugentlastung am Kabel gleichzeitig auch
eine elektrische Verbindung zwischen dem Schirmkontaktteil des Verbindungssteckers
und der Abschirmung des Kabels ermöglicht. Hierzu ist es
lediglich erforderlich, vor dem Anschluss des Kabels an das Anschlussmodul die
Abschirmung des Kabels freizulegen. Wird nach erfolgtem Anschluss
des Kabels mit freigelegter Abschirmung das Anschlussmodul in das
Gehäuse des Verbindungsmoduls eingeführt und anschließend das
Kabel mittels der Zugentlastung am Verbindungsstecker festgelegt,
so wird das Schirmkontaktteil von der Zugentlastung gegen die Abschirmung des
Kabels gepresst, und da das Schirmkontaktteil elektrisch leitend
ist, wird eine leitende Verbindung zwischen der Abschirmung des
Kabels und dem elektrisch leitenden Gehäuse des Verbindungssteckers
hergestellt, ohne das hierzu ein Spezialwerkzeug erforderlich ist.
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Das
Schirmkontaktteil ist vorzugsweise an der Innenseite des Kabelklemmelements
angeordnet. Es kann mit dem Kabelklemmelement starr verbunden sein.
Von besonderem Vorteil ist es jedoch, wenn das Schirmkontaktteil
ein eigenständiges Bauteil ausbildet. Es kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass das Schirmkontaktteil ein aus Metall gefertigtes
Gussteil ausbildet, das am Gehäuse des Verbindungsmoduls
schwimmend gelagert ist und das vom Kabelklemmelement der Zugentlastung
gegen das Kabel gepresst werden kann. Das Kabelklemmelement kann,
wie voranstehend bereits erläutert, in mindestens einer
Klemmstellung arretiert werden, und dadurch kann auch das Schirmkontaktteil
unbeweglich an der außenseitig am Kabel angeordneten Abschirmung
festgelegt werden.
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Verbindungsstecker
der Bauart RJ45 kamen ursprünglich lediglich zur Übertragung
von Telefonsignalen zum Einsatz, die eine verhältnismäßig
geringe Frequenz aufweisen. Aufgrund der zunehmenden Verbreitung
von Computern werden jedoch über RJ45-Stecker auch Datensignale
mit beträchtlich höherer Frequenz übertragen.
Damit ist die Gefahr verbunden, dass die Qualität der Signalübertragung durch
störende Signalankopplungen zwischen unterschiedlichen
Adernpaaren beeinträchtigt wird. Das sogenannte ”Übersprechverhalten” (”cross-talk”)
ist deshalb bei der Beurteilung der Qualität von Verbindungssteckern
von großer Bedeutung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann die Signalankopplung zwischen unterschiedlichen Adernpaaren
besonders gering gehalten werden, indem das Anschlussmodul mehrere
Kammern aufweist, die jeweils ein Paar von Adern aufnehmen. Die Kammern
sind mechanisch und vorzugsweise auch elektrisch voneinander getrennt.
Sie können gegenseitig beispielsweise abgeschirmt sein.
Die Bereitstellung der Kammern vermindert eine Signalankopplung
zwischen unterschiedlichen Adern paaren. Darüber hinaus
hat die Bereitstellung von Kammern, die jeweils ein Adernpaar aufnehmen,
den Vorteil, dass der Anschluss der Adern an das Anschlussmodul
sehr einfach erfolgen kann. Insbesondere wird die Gefahr vermindert,
dass die Adern falsch angeschlossen werden. Der Monteur muss lediglich
dafür Sorge tragen, dass die jeweils ein elektrisches Signal übertragenden
Paare von Adern in eine Kammer eingeführt werden.
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Um
die Signalankopplung zwischen unterschiedlichen Adernpaaren gering
zu halten, ist es von Vorteil, wenn das Anschlussmodul eine Leiterplatte aufweist,
an der die Anschlusselemente gehalten sind, wobei die Leiterplatte
Kontaktglieder aufweist, die elektrisch jeweils mit einem Anschlusselement verbunden
sind und jeweils von einem Kontaktelement des Verbindungsmoduls
kontaktierbar sind. Die Leiterplatte kann in üblicher Weise
Leiterbahnen umfassen, über die die elektrischen Signale
von den Anschlusselementen an die Kontaktglieder übertragen werden
können. Zusätzlich kann die Leiterplatte Kapazitäten
und/oder Induktivitäten tragen, um mögliche Signalankopplungen
zwischen unterschiedlichen Adernpaaren zu kompensieren.
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Besonders
günstig ist es, wenn die Leiterplatte in mindestens zwei
Ebenen elektrische Leiterbahnen aufweist, beispielsweise auf ihrer
Oberseite und ihrer Unterseite. Derartige Leiterplatten sind dem Fachmann
als sogenannte ”Multi-Layer” bekannt.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn sowohl an der Oberseite als auch
an der Unterseite der Leiterplatte Anschlusselemente gehalten sind.
Dies ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung des
Anschlussmoduls.
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Die
Anschlusselemente sind bevorzugt in die Leiterplatte eingepresst.
Dies ermöglicht eine hohe mechanische Belastbarkeit der
Anschlusselemente, ohne dass dadurch die elektrische Verbindung
zwischen den Anschlusselementen und den Leiterbahnen der Leiterplatte
beeinträchtigt wird. Darüber hinaus können
durch das Einpressen der Anschlusselemente in die Leiterplatte die
Herstellungskosten des Anschlussmoduls gering gehalten werden.
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Die
Anschlusselemente können beispielsweise als Schneidklemmen
ausgestaltet sein. Von besonderem Vorteil ist es jedoch, wenn die
Anschlusselemente als Piercing-Kontakte ausgestaltet sind. Derartige
Piercing-Kontakte weisen eine Piercing-Spitze auf, die jeweils eine
Ader des Kabels durchdringt und dadurch einen elektrischen Kontakt herstellt.
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Von
Vorteil ist es, wenn die Kontaktelemente des Verbindungsmoduls unmittelbar
mit den Kontaktgliedern der Leiterplatte elektrisch verbindbar sind. Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass die Kontaktglieder in Form von Kontaktfeldern
(”pads”) ausgestaltet sind und die Kontaktelemente
des Verbindungsmoduls jeweils eine Kontaktfeder aufweisen, die unter
elastischer Verformung an ein Kontaktfeld der Leiterplatte anlegbar
ist. Es erfolgt somit eine kraftschlüssige Kontaktierung
der Kontaktelemente an der Leiterplatte. Ausgehend von einer Ader
des Kabels kann somit ein elektrisches Signal über das Anschlusselement
und die Leiterplatte unmittelbar an das Kontaktelement übertragen
werden. Beim Einführen des Anschlussmoduls in das Gehäuse
des Verbindungsmoduls können die Kontaktfedern der Kontaktelemente
jeweils ein Kontaktfeld der Leiterplatte elektrisch und mechanisch
kontaktieren, wobei sich die Kontaktfedern elastisch verformen.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
weist das Anschlussmodul mindestens einen Anschlussblock auf mit Öffnungen, in
die jeweils eine Ader des Kabels einführbar sind und die
jeweils fluchtend zu einem Anschlusselement ausgerichtet sind, wobei
der Anschlussblock an der Leiterplatte zwischen einer Montagestellung
und einer Kontaktstellung bewegbar gehalten ist, wobei die Anschlusselemente
in der Montagestellung des Anschlussblocks die Öffnungen
freigeben zum Einführen der Adern und wobei die Anschlusselemente
in der Kontaktstellung des Anschlussblocks in die Öffnungen
eintauchen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen
jeweils einer Ader und einem Anschlusselement. Zum Anschließen
der Adern an das Anschlussmodul ist es bei einer derartigen Ausführungsform
lediglich erforderlich, die Adern jeweils in eine Öffnung
des mindestens einen Anschlussblocks einzuführen, der zunächst
seine Montagestellung einnimmt, und anschließend den Anschlussblock
in seine Kontaktstellung zu bewegen. In dieser Stellung taucht in
jede Öffnung des Anschlussblocks ein Anschlusselement ein
und stellt eine elektrische Verbindung mit der jeweiligen Ader her,
die zuvor in die Öffnung eingeführt wurde.
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Der
Anschlussblock kann als Kunststoffformteil ausgestaltet sein und
kann eine Kennzeichnung tragen, die es dem Monteur erleichtert,
die Adern mit korrekter Zuordnung in die Öffnungen einzuführen.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn das Anschlussmodul zwei Anschlussblöcke
aufweist, zwischen denen die Leiterplatte angeordnet ist, die an ihrer
Oberseite und an ihrer Unterseite Anschlusselemente trägt.
Der Einsatz von zwei Anschlussblöcken, zwischen denen die
Leiterplatte angeordnet ist, hat den Vorteil, dass die Anschlussblöcke
nach erfolgtem Einführen der Adern in die Öffnungen
der Anschlussblöcke gegeneinander gedrückt werden
können, so dass sie von ihrer Montagestellung in ihre Kontaktstellung übergehen
und dadurch die elektrische Verbindung zwischen den Adern und den
Anschlusselementen hergestellt wird. Die zwischen den beiden Anschlussblöcken
angeordnete Leiterplatte unterliegt hierbei nur einer sehr geringen
mechanischen Belastung, da sich die Anschlussblöcke gegenseitig abstützen.
Die Gefahr einer Beschädigung der Leiterplatte oder der
Anschlusselemente beim Übergang der Anschlussblöcke
von ihrer Montagestellung in ihre Kontaktstellung wird dadurch sehr
gering gehalten. Darüber hinaus erleichtert eine derartige
Ausgestaltung des Verbindungssteckers das Anschließen eines
Kabels, ohne dass Spezialwerkzeug zum Einsatz kommen muss.
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Günstig
ist es, wenn an der Leiterplatte ein oberseitig und unterseitig über
die Leiterplatte hervorstehendes Führungsteil angeordnet
ist, an dem die beiden Anschlussblöcke verschiebbar gehalten sind,
wobei das Führungsteil in mittig angeordnete Ausnehmungen
der Anschlussblöcke eintaucht. Die Anschlussblöcke
können beim Übergang von ihrer Montagestellung
in ihre Kontaktstellung am Führungsteil entlanggleiten.
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Besonders
günstig ist es, wenn die Anschlussblöcke in der
Montagestellung am Führungsteil festlegbar sind. Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass die Anschlussblöcke in der Montagestellung
mit dem Führungsteil lösbar verrastbar sind. Nach
erfolgtem Einführen der Adern in die Öffnungen der
Anschlussblöcke können diese gegeneinander gedrückt
werden unter Aufhebung der Rastverbindung zwischen dem Führungsteil
und den Anschlussblöcken. Von besonderem Vorteil ist es,
wenn die Anschlussblöcke auch in ihrer Kontaktstellung
mit dem Führungsteil verrastbar sind.
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Das
Führungsteil kann in eine Ausnehmung der Anschlussblöcke
eintauchen. Die Ausnehmung ist vorzugsweise mittig im jeweiligen
Anschlussblock angeordnet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass
die Anschlussblöcke jeweils vier Öffnungen aufweisen
zum Einführen von einem ersten Adernpaar und einem zweiten
Adernpaar, und die für das Führungsteil vorgesehene
Ausnehmung kann zwischen den Öffnungen für das
erste Adernpaar und den Öffnungen für das zweite
Adernpaar angeordnet sein. In der Kontaktstellung des Anschlussblockes
trennt somit das in die Ausnehmung eintauchende Führungsteil
das erste Adernpaar vom zweiten Adernpaar. Die Anschlussblöcke
definieren somit jeweils zwei Klammern, die mittels des Führungsteils
voneinander getrennt sind.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Führungsteil eine Trennwand
ausbildet, die zwischen zwei Paaren von Anschlusselementen senkrecht
von der Leiterplatte absteht. Das als Trennwand ausgebildete Führungsteil
kann eine elektrische Abschirmung ausbilden, die zwischen zwei Paaren
von Anschlusselementen angeordnet ist und dadurch eine Signalankopplung
zwischen unterschiedlichen Adernpaaren vermindert.
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Wie
bereits erläutert, kann das Anschlussmodul in das Gehäuse
des Verbindungsmoduls eingeführt werden. Hierzu kann das
Gehäuse einen Schacht ausbilden mit einem in Einführrichtung
des Anschlussmoduls vorderen Schachtabschnitt, der einen vorderen
Leiterplattenbereich der Leiterplatte aufnimmt, an dem die Kontaktfelder
angeordnet sind, und mit einem hinteren Schachtabschnitt, der einen hinteren
Leiterplattenbereich aufnimmt, an dem die Anschlusselemente und
der mindestens eine Anschlussblock gehalten sind. In den vorderen Schachtabschnitt
können die Kontaktfedern der Kontaktelemente eintauchen,
so dass diese beim Einführen des Anschlussmoduls in den
Schacht jeweils ein am vorderen Leiterplattenbereich angeordnetes
Kontaktfeld elektrisch und mechanisch kontaktieren können.
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Die
Leiterplatte kann ebenso wie der Schacht eine stufige Ausgestaltung
aufweisen, indem der vordere Schachtabschnitt über eine
Stufe in den hinteren Schachtabschnitt übergeht und indem der
vordere Leiterplattenbereich über eine Stufe in den hinteren
Leiterplattenbereich übergeht, und beim Einführen
des Anschlussmoduls in das Gehäuse kann die Stufe des Schachtes
einen Anschlag bilden für die Stufe der Leiterplatte.
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Bevorzugt
sind die Schachtwände des vorderen Schachtabschnitts zumindest
bereichsweise aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt, beispielsweise
aus einem Kunststoffmaterial.
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Die
Wände des vorderen Schachtabschnitts bilden bei einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung eine Führung für
den vorderen Leiterplattenabschnitt aus. Dies erleichtert das Einführen
des Anschlussmoduls in das Gehäuse des Verbindungsmoduls
und stellt sicher, dass die Kontaktfedern der Kontaktelemente in
der eingeführten Stellung des Anschlussmoduls jeweils ein
Kontaktfeld der Leiterplatte kontaktieren.
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Die
nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren
Erläuterung. Es zeigen:
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1:
eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen
elektrischen Verbindungssteckers;
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2:
eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung des Verbindungssteckers
aus 1 mit einem Deckel in Offenstellung;
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3:
eine vergrößerte Darstellung von Detail X aus 2;
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4:
eine perspektivische Darstellung des Verbindungssteckers aus 1 im
Auslieferungszustand mit einem Verbindungsmodul und einem Anschlussmodul;
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5:
eine Schnittdarstellung des Verbindungsmoduls aus 4;
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6:
eine vergrößerte Darstellung von Detail Y aus 5;
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7:
eine Darstellung des Verbindungssteckers aus 1 nach Art
einer Explosionszeichnung;
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8:
eine schematische Darstellung des Anschlussmoduls aus 4 beim
Einführen von Adern eines Kabels in Anschlussblöcke
des Anschlussmoduls;
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9:
eine schematische Darstellung des Anschlussmoduls nach dem Einführen
der Adern des Kabels in die Anschlussblöcke;
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10:
eine Veranschaulichung des Zusammenwirkens der einzelnen Adern des
Kabels mit Anschlusselementen des Anschlussmoduls;
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11:
eine schematische Darstellung des Anschlussmoduls mit angeschlossenem
Kabel;
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12:
eine schematische Darstellung des Verbindungssteckers beim Einführen
des Anschlussmoduls mit angeschlossenem Kabel in ein Gehäuse des
Verbindungsmoduls;
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13:
eine schematische Darstellung des Verbindungssteckers nach erfolgtem
Einführen des Anschlussmoduls in das Gehäuse des
Verbindungsmoduls;
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14:
eine vergrößerte Darstellung von Detail Z aus 13;
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15:
eine schematische Darstellung des Verbindungssteckers mit angeschlossenem
Kabel;
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16:
eine vergrößerte Darstellung von Detail Z1 in 15 mit
einem Kabelklemmelement in einer ersten Raststellung;
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17:
eine vergrößerte Darstellung von Detail Z1 aus 15 mit
dem Kabelklemmelement in einer zweiten Raststellung und
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18:
eine vergrößerte Darstellung von Detail Z1 aus 15 mit
dem Kabelklemmelement in einer dritten Raststellung.
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In
der Zeichnung ist schematisch ein erfindungsgemäßer
Verbindungsstecker 10 dargestellt, an den ein Kabel 11 angeschlossen
werden kann und der mit einer an sich bekannten und in der Zeichnung nicht
dargestellten Verbindungsbuchse zusammenwirkt. Der Verbindungsstecker 10 weist
hierzu einen Steckerkopf 13 auf mit mehreren Kontaktelementen 14.
In der dargestellten Ausführungsform sind acht Kontaktelemente 14 nebeneinander
angeordnet. Der Steckerkopf 13 kann zur Herstellung einer
lösbaren Verbindung in einen komplementär ausgebildeten Schacht
der Verbindungsbuchse eingeführt werden. In den Schacht
ragen Kontaktelemente der Verbindungsbuchse hinein, die die Kontaktelemente 14 des Verbindungssteckers 10 elektrisch
kontaktieren können, so dass eine elektrische Verbindung
zwischen dem Verbindungsstecker 10 und der Verbindungsbuchse
in üblicher Weise hergestellt werden kann.
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Der
Verbindungsstecker 10 weist ein Verbindungsmodul 16 auf
und ein Anschlussmodul 17. Dies wird insbesondere aus 4 deutlich.
Das Verbindungsmodul 16 umfasst den Steckerkopf 13 mit
den Kontaktelementen 14, und an das Anschlussmodul 17 kann
das Kabel 11 angeschlossen werden.
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Wie
insbesondere aus den 5 und 7 deutlich
wird, weist das Verbindungsmodul 16 ein Gehäuse 19 auf,
an dem ein Deckel 21 verschwenkbar gelagert ist. Der Deckel 21 ist
zwischen einer in den 2, 4 und 5 dargestellten
Offenstellung und einer in 1 dargestellten
Schließstellung hin und her bewegbar. In der Offenstellung
gibt der Deckel 21 einen Gehäuseinnenraum 22 frei,
in den das Anschlussmodul 17 eingeführt werden
kann und dem das Anschlussmodul 17 bei Bedarf auch wieder entnommen
werden kann. Das Gehäuse 19 ist aus Metall gefertigt,
beispielsweise aus einem metallischen Druckgussmaterial, beispielsweise
aus einem Zinkdruckguss. Der Deckel 21 ist ebenfalls aus
einem Metall gefertigt, vorzugsweise aus einem Druckgussmaterial,
beispielsweise aus Zinkdruckguss.
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Die
Kontaktelemente 14 sind an einem elektrisch isolierenden
Trägerteil 24 gehalten, das an einem vorderen
Ende des Gehäuses 19 festgelegt und aus einem
elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial gefertigt ist. Die Kontaktelemente 14 sind
in das Trägerteil 24 eingepresst und weisen einen
freistehenden Kontaktkopf 26 auf, der von einem korrespondierenden
Kontaktelement der Verbindungsbuchse kontaktierbar ist und von dessen
Unterseite eine elastisch verformbare Kontaktfeder 27 absteht.
Dies wird insbesondere aus 6 deutlich.
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Zusätzlich
zum Trägerteil 24 ist am Gehäuse 19 ein
Befestigungsteil 29 gehalten, das ebenso wie das Trägerteil 24 aus
einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial gefertigt ist und
eine vom Gehäuse 19 nach außen abstehende,
federelastische Klinke 30 aufweist sowie eine Abdeckung 31,
die stirnseitig in das Gehäuse 19 einführbar
ist. Mit Hilfe der Klinke 30 des Befestigungsteils 29 ist
der Verbindungsstecker 10 mit einer korrespondierenden
Verbindungsbuchse mechanisch verrastbar.
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Im
Gehäuseinnenraum 22 definieren das Trägerteil 24 und
die Abdeckung 31 des Befestigungsteils 29 zwischen
sich einen vorderen Schachtabschnitt 33. In die den Kontaktelementen 14 abgewandte
Richtung schließt sich an den vorderen Schachtabschnitt 33 über
eine Schachtstufe 34 ein hinterer Schachtabschnitt 35 an.
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Wie
insbesondere aus 7 deutlich wird, ist an der
Innenseite des Deckels 21 ein Schirmkontaktelement 38 angeordnet,
das am Gehäuse 19 schwimmend gelagert ist und
das ebenso wie das Gehäuse 19 und der Deckel 21 aus
einem Metall gefertigt ist, vorzugsweise aus einem Druckgussmaterial,
beispielsweise aus Zinkdruckguss.
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Außenseitig
ist am Deckel 21 ein Kabelklemmelement 40 verschwenkbar
gelagert, das aus einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial
hergestellt ist. Das Kabelklemmelement 40 ist in mehreren
Klemmstellungen, in der dargestellten Ausführungsform sind
es drei Klemmstellungen, mit dem Deckel 21 verrastbar.
Hierzu sind an einander abgewandten Außenseiten des Deckels 19 im
Abstand zueinander jeweils drei Rastvorsprünge 42, 43, 44 angeformt,
die mit einer innenseitig an das Kabelklemmelement 40 angeformten
Rastnase 46 zusammenwirken. Dies wird insbesondere aus
den 15 bis 18 deutlich.
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Das
Kabelklemmelement 40 wirkt mit einem plattenförmigen
Kabelstötzelement 48 zusammen, das einstückig
mit dem Gehäuse 19 verbunden ist. Kabelstützelement 48 und
Gehäuse 19 bilden ein einteiliges Druckgussteil
aus, zwischen die das Kabel 11 eingeklemmt werden kann.
Dies wird nachstehend noch näher erläutert.
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Das
Anschlussmodul 17 umfasst eine Leiterplatte 50,
in die Anschlusselemente 51 eingepresst sind. Vier Anschlusselemente 51 stehen
von der Oberseite 53 der Leiterplatte 50 nach
oben ab und vier weitere Anschlusselemente 51 stehen von
der Unterseite 54 der Leiterplatte 50 nach unten
ab. Die Anschlusselemente 51 sind als so genannte Piercing-Kontakte
ausgestaltet und umfas sen jeweils eine Piercingspitze. Das Kabel 11 weist
insgesamt acht Adern 56 bis 63 auf, wobei die
Adern 56 und 57 ein erstes Adernpaar ausbilden
zur Übertragung eines elektrischen Signals. Die Adern 58 und 59 bilden ein
zweites Adernpaar aus, die Adern 60 und 61 bilden
ein drittes Adernpaar aus und die Adern 62 und 63 bilden
ein viertes Adernpaar aus, über die jeweils ein elektrisches
Signal übertragen werden kann. Mittels der acht Anschlusselemente 51 kann
jeweils eine Ader 56 bis 63 kontaktiert werden.
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Die
Leiterplatte 50 bildet im Bereich der Anschlusselemente 51 einen
hinteren Leiterplattenbereich 66 aus. Dieser geht über
eine Leiterplattenstufe 67 in einen vorderen Leiterplattenbereich 68 über, dessen
Breite geringer ist als die Breite des hinteren Leiterplattenbereichs 66.
Am vorderen Endbereich der Leiterplatte 50 sind insgesamt
acht Kontaktglieder in Form von Kontaktfeldern 70 angeordnet,
die über an sich bekannte und deshalb zur Erzielung einer
besseren Übersicht in der Zeichnung nicht dargestellte
Leiterbahnen jeweils mit einem Anschlusselement 51 elektrisch
verbunden sind. Die Leiterbahnen sind teilweise auf der Oberseite 53 und
teilweise auf der Unterseite 54 der Leiterplatte 50 angeordnet.
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Im
hinteren Leiterplattenbereich 66 trägt die Leiterplatte 50 ein
sowohl oberseitig als auch unterseitig von der Leiterplatte 50 abstehendes
Führungselement in Form einer Trennwand 72. Die
Trennwand 72 ist im hinteren Leiterplattenbereich 66 mittig
angeordnet zwischen zwei Paaren von Anschlusselementen 51,
die jeweils dem Anschluss eines Adernpaars 56, 57 bzw. 58, 59 bzw. 60, 61 bzw. 62, 63 dienen.
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Die
Trennwand 72 trägt auf der Oberseite 53 der
Leiterplatte 50 einen ersten Anschlussblock 74 und
auf der Unterseite 54 der Leiterplatte 50 trägt
die Trennwand einen zweiten Anschlussblock 75. Die beiden
Anschlussblöcke 74 und 75 sind aus einem elektrisch
isolierenden Kunststoffmaterial gefertigt und weisen jeweils vier Öffnungen
in Form von Längsbohrungen 77 auf. In die Längsbohrungen 77 mündet
jeweils eine Querbohrung 78, die fluchtend zu einem Anschlusselement 51 angeordnet
ist. Zur Montage der Anschlussblöcke 74 und 75 an
der Trennwand 72 weisen die Anschlussblöcke 74 und 75 zwischen
zwei Paaren von Längsbohrungen 77 in Längs-
und in Querrichtung der Anschlussblöcke 74, 75 mittig
jeweils eine zentrale Durchbrechung 79 auf, in die die
Trennwand 72 eintaucht.
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Im
ausgelieferten, noch nicht mit einem Kabel 11 verbundenen
Zustand des Verbindungssteckers 10 sind die Anschlussblöcke 74 und 75 in
einer Montagestellung im Abstand zur Leiterplatte 50 mit der
Trennwand 72 verrastet. In der Montagestellung nehmen die
Anschlussblöcke 74 und 75 einen solchen
Abstand zur Oberseite 53 bzw. zur Unterseite 54 der
Leiterplatte 50 ein, dass die oberseitig bzw. unterseitig
von der Leiterplatte 50 abstehenden Anschlusselemente 51 noch
nicht in die Längsbohrungen 77 eintauchen. In
der Montagestellung der Anschlussblöcke 74 und 75 können
in die Längsbohrungen 77 von den Anschlusselementen 51 ungehindert die
Adern 56 bis 63 eingeführt werden. Anschließend können
die Anschlussblöcke 74 und 75 gegeneinander
gedrückt werden, so dass sie in eine Kontaktstellung überführt
werden, in der sie einen geringeren Abstand zur Leiterplatte 50 einnehmen.
In der Kontaktstellung tauchen die Anschlusselemente 51 über die
Querbohrungen 78 seitlich in die Längsbohrungen 77 ein,
so dass die Piercingspitzen der Anschlusselemente 51 jeweils
eine Ader 56 bis 63 durchdringen und diese elektrisch
kon taktieren können. Dadurch wird eine elektrische Verbindung
hergestellt zwischen den Adern 56 bis 63 und den
Anschlusselementen 51, die wiederum über die in
der Zeichnung nicht dargestellten Leiterbahnen mit den Kontaktfeldern 70 elektrisch
verbunden sind.
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Die
Adern 56, 57 des ersten Adernpaars sind in der
Kontaktstellung des Anschlussblocks 74 mittels der Trennwand 72 von
den Adern 58, 59 des zweiten Adernpaars getrennt.
Der Anschlussblock 74 wird von der Trennwand 72 in
zwei Kammern unterteilt, die jeweils ein Adernpaar aufnehmen. In
entsprechender Weise wird auch der Anschlussblock 75 von
der Trennwand 72 in zwei jeweils ein Adernpaar aufnehmende
Kammern unterteilt. Insgesamt weist das Anschlussmodul 17 vier
voneinander getrennte Kammern auf zur Aufnahme von jeweils einem Adernpaar.
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Wie
bereits erläutert, kann das Anschlussmodul 17 in
den Gehäuseinnenraum 22 eingeführt werden.
Hierbei taucht der vordere Leiterplattenbereich 68 in den
vorderen Schachtabschnitt 33 ein, so dass die Kontaktfedern 77 jeweils
ein Kontaktfeld 70 elektrisch und mechanisch kontaktieren
können, wobei sich die Kontaktfedern 27 elastisch
verformen. Der vordere Leiterplattenbereich 68 liegt flächig
auf der elektrisch isolierenden Abdeckung 31 auf und wird
oberseitig vom elektrisch isolierenden Kontaktkopf 26 kontaktiert.
Dies wird insbesondere aus 3 deutlich.
Der vordere Schachtabschnitt 33 bildet somit eine Führung
aus für die Leiterplatte 50.
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Das
Anschlussmodul 17 kann so weit in den Gehäuseinnenraum 22 eingeschoben
werden, bis die Leiterplattenstufe 67 an der Schachtstufe 34 anliegt.
Diese bildet somit einen Anschlag für das Anschlussmodul 17 aus.
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Nach
erfolgtem Einführen des Anschlussmoduls 17 mit
daran angeschlossenem Kabel 11 in den Gehäuseinnenraum 22 kann
der Gehäuseinnenraum 22 mittels des Deckels 21 verschlossen
werden. In seiner Schließstellung kann der Deckel 21 mit
dem Gehäuse 19 verrastet werden. Hierzu weist
der Deckel 21 an einander gegenüberliegenden Außenseiten
Rastvorsprünge 81, 82 auf, die in der
Schließstellung des Deckels 21 jeweils in eine
komplementär ausgebildete Rastaufnahme 83 bzw. 84 des
Kabelstützelements 48 eintauchen, das einstückig
mit dem Gehäuse 19 verbunden ist. Nach Schließen
des Deckels 21 kann das verschwenkbar am Deckel 21 angeordnete
Kabelklemmelement 50 gegen das Kabel 11 gedrückt
und in einer an die jeweilige Dicke des Kabels 11 angepassten
Klemmstellung mittels der Rastvorsprünge 42, 43 und 44 und
der zugeordneten Rastnase 46 verrastet werden. Das Kabel 11 ist
dadurch zwischen dem Kabelklemmelement 40 und dem Kabelstützelement 48 eingeklemmt.
Kabelklemmelement 40 und Kabelstützelement 48 bilden
gemeinsam eine Zugentlastung des Verbindungssteckers 10 aus.
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Das
Schirmkontaktelement 38 ist an der Innenseite des Kabelklemmelements 40 angeordnet und
wird vom Kabelklemmelement 40 gegen das Kabel 11 gedrückt.
Es kann dadurch die vor dem Anschließen des Kabels 11 an
das Anschlussmodul 17 freigelegte Abschirmung 87 des
Kabels 11 kontaktieren, so dass eine elektrische Verbindung
hergestellt ist zwischen dem elektrisch leitenden Gehäuse 19 und
der Abschirmung 87. Letztere kann beispielsweise in Form
eines Schirmgeflechts oder eines Schirmnetzes ausgestaltet sein.
Derartige Abschirmungen 87 sind dem Fachmann an sich bekannt.
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Die
Montage eines Kabels 11 am Verbindungsstecker 10 gestaltet
sich somit sehr einfach und kann ohne Spezialwerkzeug vom Monteur
auf einer Baustelle durchgeführt werden. In einem ersten Montageschritt,
der in 8 dargestellt ist, führt der Monteur
die Adern 56 bis 63 in die Längsbohrungen 77 der
Anschlussblöcke 74 und 75 ein, die zunächst noch
ihre Montagestellung einnehmen. Zuvor hat der Monteur die Abschirmung 87 des
Kabels 11 an einem Endabschnitt freigelegt.
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In
einem zweiten Montageschritt, wie er in 9 dargestellt
ist, drückt der Monteur die beiden Anschlussblöcke 74 und 75 gegeneinander
unter Zwischenlage der Leiterplatte 50. Die Anschlussblöcke 74 und 75 gehen
dadurch in ihre Montagestellung über und die Anschlusselemente 51 tauchen
in die Längsbohrungen 77 ein zur Herstellung eines elektrischen
Kontaktes zwischen den Adern 56 bis 63 und den
Anschlusselementen 51.
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Die über
die Anschlussblöcke 74 und 75 überstehenden
Endabschnitte der Adern 56 und 63 können
anschließend abgetrennt werden, wie dies in 11 dargestellt
ist. Danach kann der Monteur in einem weiteren Montageschritt das
Anschlussmodul 17 in den Gehäuseinnenraum 22 einführen,
wobei die Kontaktfedern 27 jeweils ein Kontaktfeld der
Leiterplatte 50 kontaktieren.
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In
einem weiteren Montageschritt, der in 13 dargestellt
ist, kann der Monteur dann den Deckel 21 schließen,
wobei der Deckel 21 in seiner Schließstellung
mit dem Kabelstützelement 48 verrastet, wie dies
in 14 dargestellt ist.
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In
einem abschließenden Montageschritt kann der Monteur dann
das Kabelklemmelement 40 gegen das Kabel 11 pressen
und in einer gewünschten Raststellung mit dem Deckel 21 verrasten,
wobei gleichzeitig das Schirmkontaktelement 38 die Abschirmung 87 elektrisch
kontaktiert. Der Verbindungsstecker 10 ist dann zuverlässig
am Kabel 11 festgelegt und es liegt jeweils eine elektrische
Verbindung vor zwischen den Adern 56 bis 63 und
den Kontaktelementen 14. Der Verbindungsstecker 10 kann dann
in üblicher Weise mit einer Verbindungsbuchse verbunden
werden, wobei mittels der Klinke 30 des Befestigungsteils 29 eine
mechanisch lösbare Verbindung zwischen dem Verbindungsstecker 10 und der
korrespondierenden Verbindungsbuchse hergestellt werden kann.
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Die
Montage eines Kabels 11 am Verbindungsstecker 10 gestaltet
sich somit sehr einfach.
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Soll
die Verbindung zwischen dem Kabel 11 und dem Verbindungsstecker 10 wieder
gelöst werden, so kann hierzu der Monteur den Deckel 21 wieder öffnen,
und anschließend kann er das Anschlussmodul 17 dem
Gehäuseinnenraum 22 entnehmen. Das Anschlussmodul 17 kann
dann vom Kabel 11 mittels eines Seitenschneiders abgetrennt
werden und das Verbindungsmodul 16 kann in Verbindung mit
einem anderen Anschlussmodul erneut verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1693933
A1 [0002, 0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Norm IEC 60503-7-5. [0002]