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Title:
DEVICE FOR INCREASING THE DEGREE OF PROTECTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/071548
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a device for increasing the degree of protection of a commercial plug-in connector. According to the invention, said device is configured in two parts, whose locating part (6) can be inserted into their socket part (8). A collar (42) of the socket part (8) has at least one locking hook (32,34) guided in axially oriented recesses (46,48) of the boot (44) of the locating part (6) and latching with actuatable spring hooks (28,30) of the locating part (6). The locating part (6) has two seals (10, 12) arranged on the front side. Said device not only enhances the degree of protection of a commercial connector to an IP67 protective degree but also substantially improves the behavior against constant, extreme vibrations and shock burden.

Inventors:
KUNICK MATTHIAS (DE)
MASATZ JOACHIM (DE)
AUNER PETER (DE)
KATHAN HUGO (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/000685
Publication Date:
September 12, 2002
Filing Date:
February 25, 2002
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
YAMAICHI ELECTRONICS DE GMBH (DE)
KUNICK MATTHIAS (DE)
MASATZ JOACHIM (DE)
AUNER PETER (DE)
KATHAN HUGO (DE)
International Classes:
H01R13/516; H01R13/52; (IPC1-7): H01R/
Domestic Patent References:
WO2001020729A12001-03-22
Foreign References:
US5672076A1997-09-30
US5725391A1998-03-10
EP0893853A21999-01-27
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Schutzgraderhöhung eines Steckverbinders, die einen steckbaren, rastbaren Aufnahmeteil (6) und einen dazu korrespondierenden Buchsenteil (8), der mit Rasthaken (32,34) versehen ist, aufweist, wobei eine einem stirnseiti gen Einführbereich (14) gegenüberliegende Stirnseite des Auf nahmeteils (6) einem zum Kontaktbereich des Steckers (2) kor respondierende Ausnehmung (20) aufweist, wobei der Buchsen teil (8) eine zu dieser Stirnseite des Aufnahmeteils (6) kor respondierende Ausnehmung aufweist, wobei der Einführbereich (14) des Aufnahmeteils (6) eine erste Dichtung (10) und einen Verschluss (16) mit einer zu einem Leiter (78) des Steckers (2) korrespondierende Bohrung (76) aufweist und wobei in ei nem Steckbereich des Aufnahmeteils (6) und des Buchsenteils (8) eine zweite Dichtung (12) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein zum Steckbereich des Aufnahmeteils (6) korrespondierender Teil als Muffe (44) und ein zum Steckbereich des Buchsenteils (8) korrespondierender Teil als Kragen (42) ausgebildet ist, der zur Muffe (44) korrespondierend ausgestaltet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Innern des Aufnahmeteils (6) federnde Rasthaken (86,88) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Auf nahmeteil (6) betätigbare Federhaken (28,30) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Boh rung (76) des Verschlusses (16) des Aufnahmeteils (6) trich terförmig ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die betä tigbaren Federhaken (28,30) steckbar ausgeführt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Ver schluss (16) des Aufnahmeteils (6) am Umfang zwei Erhebungen (72,74) aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und deren Lage zu den betätigbaren Federhaken (28,30) korrespondieren.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Muffe (44) des Aufnahmeteils (6) mit zwei axial verlaufenden Aus nehmungen (46,48) versehen ist, die zu den Rasthaken (32,34) des Buchsenteils (8) korrespondierend ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aus nehmungen (46,48) eingangsseitig jeweils mit einem Bügel (90,92) versehen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der stirnseitige Verschluss (16) rastbar ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der stirnseitige Einführbereich (14) des Aufnahmeteils (6) je weils auf gegenüberliegenden Seiten einen Rasthaken (82) auf weist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der stirnseitige Verschluss (16) schraubbar ausgeführt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der stirnseitige Einführbereich (14) des Aufnahmeteils (6) ein Gewinde aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der stirnseitige Verschluss (16) und die erste Dichtung (10) eine Baueinheit bilden.
15. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Dichtung (10) eine Radialdichtung ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zwei te Dichtung (12) eine Radialdichtung ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zwei te Dichtung (12) eine Axialdichtung ist.
Description:
Beschreibung Vorrichtung zur Schutzgraderhöhung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schutz- graderhöhung eines Steckverbinders.

Im Handel sind Steckverbinder erhältlich, die gemäß IEC 603-7 genormt sind. Diese genormten Steckverbinder werden bis heute in der Kommunikationstechnik, beispielsweise Telefon, bzw. in der Computertechnik verwendet. Mittels eines solchen Steck- verbinders kann ein achtadriges Datenkabel mit einer Leiter- platte verbunden werden. Dieser Steckverbinder ist sehr kos- tengünstig, mittels Crimpwerkzeug sehr einfach konfektionier- bar, optimal an einem geforderten Wellenwiderstand anpassbar und sehr kompakt.

In jüngster Zeit werden verstärkt Anstrengungen zur Entwick- lung industrietauglicher Ethernet-Komponenten unternommen.

Dabei versucht man die aus der Bürokomminikation bekannten und daher weitverbreitete Technologie auch'im Bereich der In- dustrieautomatisierung nutzbar zu machen. Ein Grund dafür liegt in der hohen Verfügbarkeit dieser Technologie und den damit verbundenen niedrigen Kosten.

Ethernet ist ein Standard für lokale Netze, auch als LAN (Lo- cal Area Network) bezeichnet, von Arbeitsplatzrechnern, das sich auf Bus-oder Sterntopologie stützt. Daten werden in so- genannten Datentelegrammen übertragen, deren Länge flexibel definiert sind.

Soll sich Ethernet in der Industrie durchsetzen, so werden dafür u. a. auch industrietaugliche Komponenten wie Stecker, Leitungen etc. benötigt. Zweckmäßig dabei ist natürlich, wenn soweit als möglich, auf bereits vorhandene Standards zurück- gegriffen werden kann.

Günstige industrietaugliche Steckverbinder sind nur durch ho- he Stückzahlen erreichbar. Aus diesem Grund ist es fast unab- dingbar, auf bereits gesetzte Standard zurückzugreifen.

Bei Ethernet hat sich der RJ45-Stecker als Standard etab- liert. Die Verbindungstechnik besteht aus Buchse und RJ45- Stecker, die nach der Norm IEC 603-7 spezifiziert sind.

Die Abkürzung RJ steht für Registered Jack, wobei Jack mit Connector bezeichnet werden kann. Solche Steckverbinder wer- den auch als"Western-Stecker"bezeichnet und umfassen eine Serie von Steckern, die in den USA entwickelt wurden und zu- nächst nur zum Anschluss von Telefonen verwendet wurden.

Neben den vierpoligen Varianten RJ11 und RJ14 stellt RJ45 die amerikanische technische Bezeichnung für den achtpoligen Wes- tern-Stecker dar. In Deutschland wird dieser überwiegend zum Anschluss von ISDN-Endgeräten an den SO-Bus sowie im LAN-Be- reich bei Ethernet oder ATM verwendet.

Soll die Ethernet-Technologie zukünftig in der Industrie flä- chendeckend zum Einsatz kommen und sollen auch Sensoren und Aktoren mit dieser Kommunikationsschnittstelle ausgerüstet werden, so ist eine Erweiterung/Weiterentwicklung der Ste- ckertechnik zwingend erforderlich.

Schwerpunktmäßig auftretende Probleme betreffen dabei : - die realisierbare Schutzart, - die erforderliche Robustheit bzgl. mechanischer Vibration und Schockbelastung, - die Versorgung von Sensoren und Aktoren mit einer geeigne- ten Versorgungsspannung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kosten- günstige Lösung der beiden erstgenannten Punkte zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An- spruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung für einen Steckverbin- der, insbesondere für einen genormten Steckverbinder, erhöht sich der Schutzgrad eines derartigen Steckverbinders von bei- spielsweise IP20 auf IP67 bzw. IP68. D. h., der genormte Steckverbinder mit dem Schutzgrad IP20 ist gegen Eindringen von festen Fremdkörpern mit einem Durchmesser größer als 12 mm geschützt und hält Finger oder ähnliche Gegenstände fern.

Bei diesem Schutzgrad ist kein besonderer Schutz gegen Wasser gegeben. Ein Steckverbinder mit dem Schutzgrad IP67 ist gegen Eindringen von Staub (staubdicht) geschützt. Außerdem weist dieser einen vollständigen Berührschutz auf. Zusätzlich ist der Stecker mit diesen Schutzgrad gegen Wasser geschützt, wenn das Betriebsmittel (Gehäuse) unter festgelegten Druck- und Zeitbedingungen in Wasser getaucht wird. D. h., es exis- tiert ein Eintauchschutz.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann der Schutzgrad eines im Handel erhältlichen Steckverbinders nachträglich we- sentlich erhöht werden, ohne das am Steckverbinder Änderungen vorgenommen werden müssen. Dadurch, dass der Stecker in ein Aufnahmeteil der Vorrichtung gesteckt wird und dieser mit ei- nem dazu korrespondierenden Buchsenteil verrastet ist, wobei stirnseitig jeweils eine Dichtung verwendet wird, wird der eingebettete Stecker gegen Wasser und Staub geschützt. Außer- dem wird durch diese Vorrichtung das Verhalten der Steckver- bindung gegen ständig wirkende extreme Vibrationen und Schockbelastungen wesentlich verbessert.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ist der Steckbereich der zweiteiligen Vorrichtung als Verbindung einer Muffe und eines Kragens ausgebildet. Durch die Ausges- taltung der Muffe mit dem korrespondierenden Kragen ist eine Unverwechselbarkeit sichergestellt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrich- tung weist das Aufnahmeteil in seinem Innern federnde Rastha- ken auf. Dadurch erhält man eine sehr einfache Zugentlastung des Steckers.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrich- tung ist der stirnseitige Verschluss des Aufnahmeteils trich- terförmig ausgebildet. Mittels diesen stirnseitigen Ver- schluss wird einerseits das Aufnahmeteil verschlossen und an- dererseits dient dieser Verschluss als Kabelabgang, der si- cher stellt, dass ein Mindestbiegeradius eines verwendeten Kabels beim Steckerausgang nicht unterschritten wird. Um Rund-oder Flachkabel verwenden zu können, sind unterschied- liche Verschlüsse von Nöten, deren Öffnungen korrespondierend zum verwendeten Kabel des Steckers ausgebildet sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Elemente der Vorrichtung sind den Unteransprüchen 5 bis 17 zu entnehmen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Steckverbinder mit einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung schematisch veranschaulicht ist.

FIG 1 zeigt einen Schnitt durch eine Seitenansicht eines ge- normten Steckverbinders mit der erfindungsgemäßen Vor- richtung, wobei in der FIG 2 ein Schnitt durch eine zugehörige Draufsicht darge- stellt ist.

Die FIG 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht eines genormten Steckverbinders, der einen Stecker 2 und eine zugehörige Buchse 4 aufweist, mit einer Vorrichtung zur Schutzgraderhöhung gemäß der Erfindung. Diese Vorrichtung ist zweiteilig ausgeführt und miteinander verrastbar. Diese bei- den Teile der Vorrichtung sind ein Aufnahmeteil 6 und ein Buchsenteil 8.

Das Aufnahmeteil 6 weist jeweils eine stirnseitig angeordnete Dichtung 10 und 12 auf. Außerdem ist ein Einführbereich 14 mittels eines Verschlusses 16 verschließbar. Eine diesen stirnseitigen Einführbereich 14 gegenüberliegende Stirnseite 18 des Aufnahmeteils 6 weist eine Ausnehmung 20 auf, die kor- respondierend zum Kontaktbereich des Steckers 2 ist. Der Auf- nahmeteil 6 ist derart im Innern ausgebildet, dass stirnsei- tig ein Anschlag 22 vorhanden ist, gegen dem sich der Stecker 2 abstützt. Der Bereich 24 des Aufnahmeteils 6, der den Ste- cker 2 aufnimmt, ist gegenüber einem zweiten Bereich 26 des Aufnahmeteils 6, der die Dichtung 10 aufnimmt, abgesetzt. Au- ßerdem weist das Aufnahmeteil 6 zwei betätigbare Federhaken 28 und 30 auf, die einander auf gegenüberliegenden Seiten des Aufnahmeteils 6 angeordnet sind. Mittels diesen betätigbaren Federhaken 28 und 30 wird das Aufnahmeteil 6 mit dem Buchsen- teil 8 der Vorrichtung zur Schutzgraderhöhung verrastet. Dazu weist das Buchsenteil 8 zwei korrespondierende Rasthaken 32 und 34 auf. Das Buchsenteil 8 der Vorrichtung zur Schutzgrad- erhöhung ist der Buchse 4 des genormten Steckverbinders zuge- ordnet, d. h., das Buchsenteil 8 ist mit einer Leiterplatte 36 der Buchse 4 des genormten Steckverbinders lösbar befestigt.

Dazu weist das Buchsenteil 8 zwei entsprechend geformte Flan- sche 38 und 40 (FIG 2) auf. Dieser Buchsenteil 8 der Vorrich- tung zur Schutzgraderhöhung kann integraler Bestandteil eines Gehäuses sein, in dem die Leiterplatte 36 angeordnet ist.

Die beiden Teile 6 und 8 der Vorrichtung zur Schutzgraderhö- hung sind steckbar ausgebildet. Gemäß der FIG 2 weist dazu das Buchsenteil 8 einen Kragen 42 und das Aufnahmeteil 6 eine Muffe 44 auf. Im gesteckten Zustand umgreift die Muffe 44 des Aufnahmeteils 6 den Kragen 42 des Buchsenteils 8. Die Verras- tung erfolgt im gesteckten Zustand mittels der beiden Rastha- ken 32 und 34 in Verbindung mit den beiden betätigbaren Fe- derhaken 28 und 30. Die Rasthaken 32 und 34 sind gegenüber- liegend auf der Mantelfläche des Kragens 42 des Buchsenteils 8 angeordnet und sind mit diesem insbesondere stoffschlüssig verbunden. Damit das Aufnahmeteil 6 mit seiner Muffe 44 auf den Kragen 42 des Buchsenteils 8 gesteckt werden kann, muss die Muffe 44 zwei gegenüberliegende axial geführte Ausnehmun- gen 46 und 48 aufweisen. Beim Aufstecken des Aufnahmeteils 6 auf den Buchsenteil 8 der Vorrichtung zur Schutzgraderhöhung werden die Rasthaken 32 und 34 des Kragens 42 des Buchsen- teils 8 in diesen axial geführten Ausnehmungen 46 und 48 ge- führt. Sobald die Stirnseite des Kragens 42 am Grund der Muf- fe 44 anschlägt, sind die Rasthaken 32 und 34 mit dem betä- tigbaren Federhaken 28 und 30 verrastet.

Damit diese Verrastung wieder gelöst werden kann, sind die Federhaken 28 und 30 betätigbar ausgestaltet und weisen je- weils ein Griffstück 50 bzw. 52 auf. Der betätigbare Federha- ken 28 bzw. 30 besteht aus einer Metallzunge 54 bzw. 56 aus der im stirnseitigen Bereich ein Teil herausgestanzt ist, so dass dieser eine Ausnehmung 58 bzw. 60 bildet. In dieser Aus- nehmung 58 bzw. 60 greift der Rasthaken 32 bzw. 34 ein. In der Nähe des Griffstücks 52 bzw. 54 ist in dieser Metallzunge 54 bzw. 56 ein zungenförmiger Teil frei gestanzt, der als Be- festigungsmittel 62 bzw. 64 des betätigbaren Federhakens 28 bzw. 30 geformt ist. Dieses Befestigungsmittel 62 bzw. 64 ist in einer korrespondierenden Wulst 66 bzw. 68 steckbar. Damit der betätigbare Federhaken 28 bzw. 30 mit dieser Wulst 66 bzw. 68 annähernd verliersicher verbunden ist, weist die O- berfläche des Befestigungsmittels 62 bzw. 64, die der Innen- seite der Wulst 66 bzw. 68 zugewandt ist, Haken 70 auf.

Damit diese betätigbaren Federhaken 28 und 30 selbst bei stärkeren Vibrationen nicht verloren gehen können, weist der Verschluss 16 am Umfang zwei Erhebungen 72 und 74 auf, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und deren Lage zu den betätigbaren Federhaken 28 und 30 korrespondieren. Diese Erhebungen 72 und 74 dienen außerdem als Abziehhilfe. Dieser Verschluss 16 des Aufnahmeteils 6 der Vorrichtung zur Schutz- graderhöhung weist eine Bohrung 76 auf, die zu einem Kabel 78 des Steckers 2 korrespondierend ausgebildet ist. Diese Boh- rung 76 ist vorteilhafterweise trichterförmig ausgebildet.

Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein Mindestbiegera- dius des Kabels 78 nicht unterschritten wird. Der FIG 2 kann zusätzlich entnommen werden, dass dieser Verschluss 16 rast- bar ausgeführt ist. Dazu weist dieser Verschluss 16 auf gege- nüberliegenden Seiten jeweils eine Nut 80 und das Aufnahme- teil 6 im Einführbereich 14 korrespondierende innenliegende Rasthaken 82 auf. Die Dichtung 10, insbesondere eine Radial- dichtung, dient zur Kabelabdichtung. In einer vorteilhaften Ausführungsform bilden die Dichtung 10 und der Verschluss 16 eine Baueinheit. In dieser Ausführungsform ist dann der Ver- schluss 16 schraubbar mit dem Einführungsbereich 14 des Auf- nahmeteils 6 ausgeführt.

Damit auch zur Buchsenseite die Dichtheit sichergestellt wer- den kann, ist die Dichtung 12 vorgesehen, die in der darge- stellten Ausführungsform eine Radialdichtung ist. Es ist ebenso denkbar eine Axialdichtung als Dichtung 12 zu verwen- den. Diese Dichtung 12 ist zwischen einem Teil des Aufnahme- teils 6 des Steckbereichs und des Kragens 42 des Buchsenteils 8 angeordnet. Damit diese Dichtung 12 axial gesichert ist, weist dieser Teil des Aufnahmeteils 6 beispielsweise eine um- laufende Lippe 84 auf.

In der FIG 2 ist erkennbar, dass der Aufnahmeteil 6, der den Stecker 2 aufnimmt, innen mit federnden Rasthaken 86 und 88 versehen ist. Mittels diesen federnden Rasthaken 86 und 88 wird eine Zugentlastung des Steckers 2 realisiert. Außerdem ist die Muffe 44 des Aufnahmeteils 6 im Bereich der axialen geführten Ausnehmungen 46 und 48 jeweils mittels eines Bügels 90 und 92 verstärkt. Diese Bügel 90 und 92 sind jeweils über einen Eingang der axial geführten Ausnehmungen 46 und 48 an- geordnet. Die federnden Rasthaken 86 und 88 und die Bügel 90 und 92 sind Elemente einer besonders vorteilhaften Ausfüh- rungsform des Aufnahmeteils 6 der Vorrichtung zur Schutzgrad- erhöhung.

Diese beiden Teile 6 und 8 der Vorrichtung zur Schutzgrader- höhung sind vorzugsweise als Spritzgussteil ausgebildet. Als Material wird wegen der Verwendung im industriellen Bereich vorzugsweise ein hochtemperaturbeständiger Kunststoff verwen- det. Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Schutzgrad eines handelsüblichen genormten Steckers 2 von beispielsweise IP20 auf IP67 bzw. IP68 erhöht. Dadurch kann der aus der Telekommunikation bekannte Stecker in der Indust- rie, selbst in rauer Umgebung, eingesetzt werden. Durch die Ausgestaltung dieser Vorrichtung wird nicht nur eine Schutz- graderhöhung erreicht, sondern auch das Verhalten gegen stän- dige wirkende extreme Vibrationen und Schockbelastungen we- sentlich verbessert. Diese Vorrichtung ist nicht auf den in den Figuren 1 und 2 dargestellten"Western-Stecker"be- schränkt, sondern kann für alle im Handel erhältliche Stecker angepasst werden.