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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder mit einem Berührschutz.
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In der industriellen Fertigung besteht immer wieder der Bedarf, Maschinen umzurüsten und Fertigungsstrassen an die aktuell zu fertigenden Produkte anzupassen. Dabei ist häufig auch eine Umkonfiguration der elektrischen Versorgungswege und Signalwege erforderlich. Eine solche Umkonfiguration soll schnell und einfach möglich sein.
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Daher besteht der Bedarf, dass Stecker-Buchse Anordnungen für solche Maschinen sehr schnell und einfach und, insbesondere im bestromten Zustand, für den Bediener gefahrenfrei handhabbar sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Verbinder zu schaffen, der eine sehr schnelle und einfache Handhabung ermöglicht, eine sichere elektrische Kontaktierung gewährleistet und zudem für den Bediener sehr gefahrenfrei handhabbar ist.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einem elektrischer Verbinder, insbesondere einem Stecker, mit einem Isolierstoffgehäuse und einer aus dem Isolierstoffgehäuse herausgeführten Stromschiene, die von einem Berührschutzmittel umgeben ist, wobei das Berührschutzmittel zumindest teilweise federnd ausgebildet ist, so dass das Berührschutzmittel gegen eine Rückstellkraft von einem entspannten Zustand in einen gespannten Zustand und zurück verstellbar ist. Diese federnde Ausbildung des Berührschutzmittels bewirkt, dass das Berührschutzmittel selbsttätig vom gespannten Zustand in den entspannten Zustand zurückgestellt wird.
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Dabei weist das Berührschutzmittel einen Verformungsbereich auf, der federnd ausgebildet ist. Der Verformungsbereich ist bevorzugt reversibel vom entspannten Zustand, in dem er die Stromschiene vollständig umgibt, in den gespannten Zustand, in dem er die Stromschiene nur teilweise umgibt, gegen eine Rückstellkraft zusammenschiebbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Berührschutzmittel schlauchförmig ausgebildet, damit es die Stromschiene im entspannten Zustand vollständig umgibt. Im entspannten Zustand ist der elektrische Verbinder daher auch bei bestromter Stromschiene von einem Monteur gefahrlos handhabbar.
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Der Verformungsbereich ist bevorzugt als Druckfeder ausgebildet, besonders bevorzugt als Spiralfeder oder als Tellerfeder. Besonders bevorzugt ist er aus einem federnden Kunststoff gefertigt. Prinzipiell ist aber auch eine aus einem Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere aus Federstahl, gefertigte und von einem Isoliermaterial wie beispielsweise Kunststoff umgebene Druckfeder verwendbar.
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Zum Verstellen des Berührschutzmittels vom entspannten in den gespannten Zustand weist das Berührschutzmittel bevorzugt einen Kontaktring auf. Und zum Einführen des Berührschutzmittels in eine Führungsnut des Isolierstoffgehäuses des elektrischen Verbinders weist das Berührschutzmittel zudem bevorzugt ein Führungsmittel auf. Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Berührschutzmittel lösbar am Isolierstoffgehäuse des elektrischen Verbinders angeordnet ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der elektrische Verbinder als Push-In Stecker ausgebildet. Vorzugsweise ist ein elektrischer Leiter oder ein weiterer elektrischer Verbinder lösbar im dem elektrischen Verbinder anordbar. Es sind aber auch weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer elektrischer Verbinder möglich, beispielsweise eine Ausführungsform, bei der ein elektrischer Leiter unmittelbar, insbesondere irreversibel, an der Stromschiene festgelegt ist, oder eine Ausführungsform, bei der der elektrische Verbinder nicht als Push-In Stecker, sondern in einer anderen Anschlusstechnik, beispielsweise als Schneidanschluss, als Federklemmanschluss, als Crimpanschluss oder als Schraubklemmanschluss, ausgebildet ist.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Stecker-Buchse Anordnung mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Verbinder sowie mit einem elektrischen Gegenverbinder, wobei der Kontaktring des Berührschutzmittels beim Einschieben des elektrischen Verbinders in den elektrischen Gegenverbinder mit einer Lagerfläche des Isolierstoffgehäuses des elektrischen Gegenverbinders zusammenwirkt. Die Lagerfläche des elektrischen Gegenverbinders wirkt beim Einschieben bevorzugt als Konterfläche, so dass sich weiterhin bevorzugt der Verformungsbereich des Berührschutzmittels beim Einschieben des elektrischen Verbinders in den elektrischen Gegenverbinder reversibel gegen die Rückstellkraft vom entspannten Zustand in den gespannten Zustand zusammenschiebt.
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Es ist bevorzugt, dass sich der Verformungsbereich beim Entnehmen des elektrischen Verbinders aus dem elektrischen Gegenverbinder selbsttätig von dem gespannten Zustand in den entspannten Zustand zurückschiebt. Die Rückstellkraft des Berührschutzmittels unterstützt den Monteur daher bei der Handhabung des elektrischen Verbinders, insbesondere beim Entnehmen des elektrischen Verbinders aus dem elektrischen Gegenverbinder.
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Die Stromschiene des elektrischen Verbinders weist bevorzugt ein offenes Ende auf, an dem ein Isoliermittel angeordnet ist, welches im gespannten Zustand mit einer Kontaktfeder des elektrischen Gegenverbinders zusammenwirkt. Das Isoliermittel isoliert die Kontaktfeder des elektrischen Gegenverbinders daher elektrisch von der Stromschiene.
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Dabei drückt die Kontaktfeder die Stromschiene im gespannten Zustand bevorzugt an einen Federkäfig des elektrischen Gegenverbinders. Der elektrische Verbinder wird dadurch beim Entnehmen des elektrischen Verbinders aus dem elektrischen Gegenverbinder bevorzugt sowohl mit der Rückstellkraft des Verformungsbereiches als auch der Rückstellkraft der Kontaktfeder zurückstellt.
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Um den elektrischen Verbinder im gespannten Zustand in dem Gegenverbinder zu halten, ist es daher in einer weiteren Ausführungsform bevorzugt, dass am Gegenverbinder ein Kontaktmittel und/oder ein Verrastmittel, insbesondere eine Biegung oder einer Anformung, vorgesehen ist, welches im gespannten Zustand mit einem Gegenkontaktmittel und/oder Gegenverrastmittel des elektrischen Verbinders, insbesondere einer Einbuchtung oder Ausnehmung, zusammenwirkt. Es ist bevorzugt, dass das Kontaktmittel und/oder ein Verrastmittel an der Stromschiene des Gegenverbinders und das Gegenkontaktmittel und/oder Gegenverrastmittel an der Stromschiene des elektrischen Verbinders angeordnet sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei weitere Vorteile der Erfindung deutlich werden.
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Es zeigt:
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1 einen erfindungsgemäßen elektrischen Verbinder in einer perspektivischen Darstellung,
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2 den elektrischen Verbinder der 1 in explosionsartiger Darstellung,
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3 ein Berührschutzmittel für einen erfindungsgemäßen elektrischen Verbinder, wobei die 3(a) das Berührschutzmittel in einer perspektivischen Darstellung, und die 3(b) und (c) das Berührschutzmittel in einer Seitenansicht zeigen, und wobei das Berührschutzmittel in 3(b) im entspannten Zustand und in der 3(c) im gespannten Zustand gezeigt ist,
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4–6 eine Stecker-Buchse Anordnung mit dem elektrischen Verbinder der 1 und einem elektrischen Gegenverbinder, wobei die 4 den elektrischen Verbinder vor dem Einführen in den elektrischen Gegenverbinder, die 5 den elektrischen Verbinder mit noch im entspannten Zustand befindlichem Berührschutzmittel beim Einführen in den elektrischen Gegenverbinder, und die 6 den in den elektrischen Gegenverbinder eingeführten elektrischen Verbinder mit in gespanntem Zustand befindlichem Berührschutzmittel zeigt.
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Der erfindungsgemäße elektrische Verbinder 1 der 1 weist eine Stromschiene 3 (s. 2) auf, die durch ein Berührschutzmittel 4 vollständig umgeben ist. Das Berührschutzmittel 4 ist schlauchförmig ausgebildet und weist daher eine Aufnahmeöffnung 43 (s. 2, 3) auf, durch die die Stromschiene 3 in das Berührschutzmittel 4 einführbar ist, wobei es die Stromschiene 3 in dem in der 1 gezeigten entspannten Zustand E des Berührschutzmittels 4 vollständig umgibt.
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Der elektrische Verbinder 1 ist als Push-In Stecker ausgebildet und weist einen von einem Isolierstoffgehäuse 2 umgebenen Federkäfig 6 auf. Die Stromschiene 3 ist aus dem Isolierstoffgehäuse 2 herausgeführt und mit dem Federkäfig 6 elektrisch leitend verbunden. Bevorzugt sind die Stromschiene 3 und der Federkäfig 6 einstückig als Stanzbiegeteil gefertigt. Im Folgenden werden die Begriffe Push-In Stecker und elektrischer Verbinder 1 synonym verwendet.
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2 zeigt diesen erfindungsgemäßen Push-In Stecker in einer explosionsartigen Darstellung. Zum Anschließen eines elektrischen Leiters (nicht gezeigt) oder eines anderen Steckers (nicht gezeigt) an den elektrischen Verbinder 1 weist dieser eine Einführöffnung 21 auf, durch die der elektrische Leiter oder andere Stecker in den Federkäfig 6 des elektrischen Verbinders 1 einführbar ist. Dabei gerät der elektrische Leiter oder andere Stecker in Anlage an eine Kontaktplatte 62. Die Kontaktplatte 62 weist Anformungen 621 auf, mittels denen sie in eine Ausnehmung 61 des Federkäfig 6 verdrehbar eingehängt ist. Zwischen der Kontaktplatte 62 und dem Federkäfig 6 ist eine Feder 63 positioniert, die s-förmig ausgebildet ist, so dass die Kontaktplatte 62 auf ihr aufliegt. Dadurch verbiegt sich die Feder 63 beim Einführen des elektrischen Leiters oder anderen Steckers durch die Einführöffnung 21 in den Federkäfig 6 gegen ihre Rückstellkraft. Die Kontaktplatte 62 wird daher mittels der Kraft der Feder 63 gegen den elektrischen Leiter oder anderen Stecker gedrückt, so dass dieser an den Federkäfig 6 gedrückt wird und ihn kontaktiert.
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Der Federkäfig 6 ist im Isolierstoffgehäuse 2 entnehmbar angeordnet, wobei das Isolierstoffgehäuse 2 einen Verlängerungsarm 24 aufweist, der die Stromschiene 3 teilweise umgibt. Dabei ist das Berührschutzmittel 4 im Verlängerungsarm 24 angeordnet. Dafür wird das Berührschutzmittel 4 von einem dem Federkäfig 6 gegenüberliegenden offenen Ende 32 der Stromschiene 3 aus auf diese aufgeschoben, wobei es an einem dem Federkäfig 6 zugewandten Ende ein Führungsmittel 44 in Form einer etwa rechteckförmigen Anformung aufweist, mit der es in eine Nut 241 des Verlängerungsarms 24 eingreift, so dass es in der Nut 241 geführt ist.
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Das Berührschutzmittel 4 weist einen Verformungsbereich 41 auf, der als Druckfeder ausgebildet ist und sich gegen eine Rückstellkraft zusammenschiebt. Weiterhin weist es an einem dem Federkäfig 6 abgewandten und dem Führungsmittel 44 gegenüberliegenden Ende ein Kontaktmittel 42 auf. Das Kontaktmittel 42 ist als ein gegenüber dem Verformungsbereich 41 verbreiteter Ring ausgebildet und zur Anlage an eine Lagerfläche 220 (s. 6(b)) eines Gegenverbinders 10 (s. 4–6) vorgesehen, wenn der elektrische Verbinder 1 in den Gegenverbinder 10 eingesteckt wird.
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In der Stromschiene 3 ist außerdem eine Aufnahmenut 31 vorgesehen, so dass ein Isoliermittel 5 am offenen Ende 32 der Stromschiene 3 in die Aufnahmenut 31 einschiebbar ist. Dafür weist das Isoliermittel 5 einen Einführsteg 51 auf, der in die Aufnahmenut 31 eingeführt ist, sowie einen Isolierkopf 52, der aus der Stromschiene 3 herausragt.
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Die 3 zeigt das Berührschutzmittel 4 in der 3(a) in einer perspektivischen Darstellung und in den 3(b) und (c) in einer Seitenansicht. Dabei zeigt die 3(b) das Berührschutzmittel 4 im entspannten Zustand E, während die 3(c) das Berührschutzmittel 4 in einem gespannten Zustand G zeigt, in dem der Verformungsbereich 41 gegen seine Rückstellkraft verformt und daher zusammengeschoben ist.
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Die 4–6 zeigen eine Stecker-Buchse Anordnung mit dem als Push-In Stecker ausgebildeten elektrischen Verbinder 1 der 1 und einem elektrischen Gegenverbinder 10, der als Buchse ausgebildet ist. Im Folgenden werden daher die Begriffe Buchse und elektrischer Gegenverbinder 10 synonym verwendet. Als Buchse ist eine Federkraftklemme einer Reihenanschlussklemme bevorzugt.
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Die 4 zeigt die Anordnung vor dem Einführen des Push-In-Steckers 1 in die Buchse 10. Das Berührschutzmittel 4 befindet sich noch im entspannten Zustand E.
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Die hier dargestellte Buchse ist als Federkraftklemme ausgebildet und weist daher ebenfalls einen Federkäfig 60 mit einer Stromschiene 30 auf, in dem eine Feder 630 angeordnet ist. Auch hier ist der Federkäfig 60 elektrisch mit der Stromschiene 30 verbunden. Zudem ist der Federkäfig 60 hier ebenfalls von einem Isolierstoffgehäuse 20 umgeben. Im Isolierstoffgehäuse 20 ist zum Einführen des Push-In-Steckers 1 in die Buchse 10 eine Einstecköffnung 210 vorgesehen, durch die die Stromschiene 3 des Push-In-Steckers 1 in eine Einsteckrichtung 8 in den Federkäfig 60 der Buchse 10 einführbar ist.
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In 5 ist der Push-In Stecker 1 zwar teilweise durch die Einstecköffnung 210 in die Buchse 10 eingeführt. Jedoch befindet sich auch hier das Berührschutzmittel 4 noch im entspannten Zustand E.
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Denn die 5 zeigt einen Zustand, in dem der Kontaktring 42 gerade in Anlage an die Lagerfläche 220 der Buchse 10 geraten ist, aber der Verformungsbereich 41 sich noch nicht gegen die Einsteckrichtung 8 verschoben, also zusammengeschoben, hat.
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Die Einstecköffnung 210 der Buchse 10 verjüngt sich an der Lagerfläche 220, so dass diese für den Kontaktring 42 wie eine Konterfläche wirkt. Dadurch wird das Berührschutzmittel 4 beim weiteren Einschieben des Push-In Steckers 1 in die Buchse 10 von der Lagerfläche 220 festgehalten, wobei die Stromschiene 3 des Push-In Steckers 1 gleichzeitig weiter in den Federkäfig 60 der Buchse 10 eingeführt wird, und wobei der Verformungsbereich 41 des Berührschutzmittels 4 gegen die Einsteckrichtung 8 zusammengedrückt wird. Dabei wird der Verformungsbereich 41 mit seiner Rückstellkraft gespannt.
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Die Stromschiene 3 des Push-In Steckers 1 wird zwischen die Feder 630 der Buchse 10 und die Stromschiene 30 der Buchse 10 in den Federkäfig 60 der Buchse 10 eingeführt. Dabei wird die Feder 630 der Buchse 10 gegen eine Rückstellkraft gespannt, so dass die Stromschiene 3 des Push-In-Steckers 1 gegen die Stromschiene 30 der Buchse 10 gedrückt wird. Der Isolierkopf 52 begrenzt das Berührschutzmittel 4 am Ende der Stromschiene 3 und sorgt für Fingersicherheit im entspannten Zustand E. An der Feder liegt ggf. im Betrieb Spannung an, da sie mit dem Käfig verbunden ist.
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Den Spannungszustand G zeigt die 6. In dem gespannten Zustand G wird der Push-In Stecker 1 vor allem durch die Rückstellkraft des Verformungsbereiches 41 des Berührschutzmittels 4 aber auch durch eine erste Kraftkomponente 632 (s. 6(b)) der Feder 630 der Buchse 10 gegen die Einsteckrichtung 8 gedrückt. Damit eine elektrische Kontaktierung der Stromschienen 3, 30 miteinander sichergestellt und daher der elektrische Kontakt zwischen dem Push-In Stecker 1 und der Buchse 10 besonders gewährleistet ist, weist die Stromschiene 30 der Buchse 10 als Kontaktmittel und ggf. (nicht zwingend) auch als Verrastmittel 330 (s. 6(a)) eine Biegung auf, die in den Federkäfig 60 der Buchse 10 hinein gerichtet ist. Das Kontaktmittel und ggf. Verrastmittel 330 wirkt mit einem Gegenkontaktmittel und ggf. auch Gegenverrastmittel 33 zusammen (s. 6(b)), welches als Einbuchtung oder Ausnehmung in der Stromschiene 3 des Push-In Steckers 1 ausgebildet ist. Im gespannten Zustand G verrasten die Stromschienen 3, 33 daher miteinander, so dass der Push-In Stecker 1 nicht aus der Buchse 10 herausgedrückt wird.
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Prinzipiell sind auch andere Kontaktmittel und ggf. Verrastmittel (nicht gezeigt) und Gegenkontaktmittel und ggf. auch Gegenverrastmittel (nicht gezeigt) an anderen Bauteilen des Push-In Steckers 1 und der Buchse 10 vorsehbar, beispielsweise eine Schnappverbindung an den Isolierstoffgehäusen 2, 20 des Push-In Steckers 1 sowie der Buchse 10. Die Anordnung an den Stromschienen 3, 30 hat aber den Vorteil, dass die Stromschiene 3 des Push-In Steckers 1 im gespannten Zustand G an die Stromschiene 30 der Buchse 10 gedrückt wird, so dass das Kontaktmittel und/oder Verrastmittel 330 in das Gegenkontaktmittel und/oder Gegenverrastmittel 33 hinein gedrückt wird, und der Push-In Stecker 1 daher durch die zweite 632 Kraftkomponente der Feder 630 der Buchse 10 im Federkäfig 60 gehalten wird.
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Beim Entnehmen des Push-In Steckers 1 aus der Buchse 10 wird dieser mit der Rückstellkraft des Verformungsbereiches 41 des Berührschutzmittels 4 des Push-In Steckers 1 und der ersten Kraftkomponente 631 der Feder 630 der Buchse 10 aus der Buchse 10 gegen die Einsteckrichtung 8 heraus gedrückt, so dass das Entnehmen für den Bediener leicht ist. Dabei entspannt sich der Verformungsbereich 41 selbsttätig, so dass die Stromschiene 3 des Push-In-Steckers 1 nach dem Entnehmen wieder vollständig durch das Berührschutzmittel 4 umgeben ist. Die Handhabung des erfindungsgemäßen Push-In-Steckers 1 ist daher für den Bediener sehr gefahrenfrei möglich. Nach 5 ist ferner ein Rast und ggf. optional auch Kodiervorsprung 64 am Isoliestoffgehäus 32 ausgebildet, der montiert in eine korrespondierende Kontur am Isolierstoffgehäuse 20 vorzugsweise rastend eingreift. Dieser Vorsprung kann auch ggf. mit einer Kodiergeometrie versehen werden, die mit einer entsprechenden Kodiergeometrie am Gehäuse 20 zusammenwirkt (hier nicht dargestellt), um verschiedene Varianten erzeugen und unterscheiden zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrischer Verbinder, Stecker
- 2
- Isolierstoffgehäuse des elektrischen Verbinders
- 21
- Einführöffnung des elektrischen Verbinders
- 24
- Verlängerungsarm
- 241
- Führungsnut im Verlängerungsarm
- 3
- Stromschiene des elektrischen Verbinders
- 31
- Nut der Stromschiene
- 32
- Offenes Ende der Stromschiene
- 4
- Berührschutzmittel des elektrischen Verbinders
- 41
- Verformungsbereich, Druckfeder
- 42
- Kontaktring des Berührschutzmittels
- 43
- Stromschienenaufnahmeöffnung
- 44
- Führungsmittel
- 5
- Isoliermittel des elektrischen Verbinders
- 51
- Einführsteg
- 52
- Isolierkopf
- 6
- Federkäfig des elektrischen Verbinders
- 61
- Ausnehmung
- 62
- Kontaktplatte
- 621
- Anformung
- 63
- Feder des elektrischen Verbinders
- 64
- Rastvorsprung
- 33
- Gegenkontaktmittel und/oder Gegenverrastmittel des elektrischen Verbinders
- 8
- Einsteckrichtung
- E
- Entspannter Zustand
- G
- Gespannter Zustand
- 10
- Gegenverbinder
- 20
- Isolierstoffgehäuse des elektrischen Gegenverbinders
- 210
- Einstecköffnung des elektrischen Gegenverbinders
- 220
- Lagerfläche des elektrischen Gegenverbinders
- 30
- Stromschiene des elektrischen Gegenverbinders
- 60
- Federkäfig des elektrischen Gegenverbinders
- 630
- Feder des elektrischen Gegenverbinders
- 631
- Erste Kraftkomponente der Feder
- 632
- Zweite Kraftkomponente der Feder
- 330
- Kontaktmittel und/oder Verrastmittel des elektrischen Gegenverbinders