STECKBARES VERBINDUNGSSYSTEM, INSBESONDERE STECKVERBINDERSYSTEM

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der steckbaren Verbindungssysteme, wie sie beispielsweise als Steckverbindersysteme zur Herstellung von lösbaren elektrischen, optischen, pneumatischen, hydraulischen oder vergleichbaren Verbindungen benötigt werden. Sie betrifft ein steckbares Verbindungssystem gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

STAND DER TECHNIK

In der elektrischen oder optischen Steckverbindertechnik als beispielhaftem Sonderfall eines steckbaren Verbindungssystems werden mit zunehmender Komplexität z.B. der Kommunikations- und Datenverarbeitungssysteme immer höhere Anforderungen an die Dichte der zugehörigen Steckverbindungen (Anzahl der Steckverbindungen pro Länge oder pro Fläche) gestellt. Eine Erhöhung der Dichte lässt sich zum einen dadurch erreichen, dass immer mehr Leitungen pro Steckverbinder verbunden werden (für optische Fasern siehe z.B. die EP-A2-1 092 994), zum anderen kann die Verbindungsdichte dadurch verbessert werden, dass einzelne Steckverbinder in horizontaler und/oder vertikaler Richtung mit möglichst wenig Zwischenraum aneinandergereiht werden. Sollen bei den einzelnen Steckverbindern Rastvorrichtungen zum Verrasten der eingesteckten Steckverbinder vorgesehen werden, führt dies bei bekannten Steckverbindersystemen zu Platzproblemen, weil die Rastvorrichtungen seitlich angeordnet sind und einen entsprechenden zusätzlichen Abstand zwischen benachbarten Steckverbindern erfordern.

Aus der US-A6,074,234 ist ein Steckverbindersystem bekannt, bei dem aufgrund der kreuzförmigen Anordnung der Steckkontakte innerhalb der Querschnittsfläche des Steckverbinders ungenutzte Eckbereiche zur Verfügung stehen. Für ein derartiges Steckverbindersystem ist vorgeschlagen worden, eine Rastvorrichtung von der Aussenseite in eine der Eckbereiche zu verlegen, um zu verkleinerten Aussenabmessungen zu kommen. Die ungenutzten Eckbereiche verhindern hier jedoch von vornherein eine Optimierung der Dichte der Steckverbindungen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Steckverbindersystem zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau einen minimalen Platzbedarf hat, leicht ein- und auszustecken und zu entrasten ist, eine stabile und hochgenaue Steckverbindung, insbesondere auch für optische Verbindungen, zur Verfügung stellt und sich durch eine lückenlose Aneinanderreihbarkeit sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung auszeichnet. Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass ein Rastmechanismus zum Verrasten des Steckelements im Gegenstück jeweils an diagonal gegenüberliegenden Kanten des Steckelements und/oder des Gegenstücks angeordnet ist. Die diagonale Anordnung ergibt eine hohe mechanische Stabilität der Rastverbindung. Die Anordnung in den diagonal gegenüberliegenden Kanten schafft die Möglichkeit einer lückenlosen Aneinanderreihung in zwei Dimensionen. Besonders platzsparend ist das System, wenn gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung der Rastmechanismus in die Kanten integriert ist, und der Rastmechanismus diagonal gegenüberliegende, sich in Steckrichtung erstreckende Rastarme umfasst.

Vorzugsweise ist das Verbindungssystem ein Steckverbindersystem für die Verbindung von Leitungen, insbesondere von optischen und/oder elektrischen Leitungen, wobei das wenigstens eine Steckelement ein Steckverbinder ist, und das Gegenstück eine Kupplung oder eine Buchse ist.

Besonders einfach und funktionssicher ist das Steckverbindersystem, wenn der Rastmechanismus diagonal gegenüberliegende, sich in Steckrichtung erstreckende Rastarme mit an den Rastarmen angeordneten Rasthaken, sowie Rastöffnungen zum Eingreifen der Rasthaken umfasst, wobei die Rastarme am Steckverbinder und die Rastöffnungen an der Kupplung bzw. der Buchse angeordnet sind, und wenn die Rastarme mit den Rasthaken von innen in die Rastöffnungen eingreifen.

Die Rastarme sind vorzugsweise ungefähr in Richtung der Winkelhalbierenden der zugehörigen Ecke in der Querschnittskontur des Steckverbinders elastisch auslenkbar. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Steckverbinder ein Steckverbindergehäuse aufweist, dass die Rastarme jeweils durch einen oder mehrere Schlitze in der Wand des Steckverbindergehäuses ausgebildet sind, und dass die Schlitze in der Tiefe schräg, insbesondere in etwa in Richtung der Winkelhalbierenden der zugehörigen Ecke in der Querschnittskontur des Steckverbinders, verlaufend ausgebildet sind. Andere Richtungen der Auslenkung können durch anders orientierte Schlitze erreicht werden.

Zur besseren Führung des Steckverbinders in der Kupplung bzw. der Buchse kann an diagonal gegenüberliegenden weiteren Kanten des Steckverbinders und der Kupplung bzw. der Buchse ein in Steckrichtung wirkender Führungsmechanismus angeordnet sein, wobei der Führungsmechanismus vorzugsweise an jeder Kante jeweils eine Führungsbucht und eine in die Führungsbucht einschiebbare Führungsnase) umfasst, und wobei die Führungsbucht am Steckverbinder und die zugehörige Führungsnase an der Kupplung angeordnet ist.

Das Verbindungssystem kann aber auch Teil eines Steckverbindersystems für die Verbindung von Leitungen, insbesondere von optischen und/oder elektrischen Leitungen, sein, wobei das wenigstens eine Steckelement eine Kupplung oder eine Buchse ist, das Gegenstück eine Platte, insbesondere Frontplatte, mit einer Montageöffnung ist, und der Rastmechanismus zur einrastenden Befestigung der Kupplung bzw. der Buchse in der Montageöffnung der Platte bzw. Frontplatte vorgesehen ist.

Hierbei umfasst der Rastmechanismus vorzugsweise diagonal gegenüberliegende, sich in Steckrichtung erstreckende Rastarme mit an den Rastarmen angeordneten Mitteln zum Einrasten am Rand der Montageöffnung, wobei die Rastarme ungefähr in Richtung der Winkelhalbierenden der zugehörigen Ecke in der Querschnittskontur der Kupplung bzw. der Buchse elastisch auslenkbar sind, und wobei die Kupplung ein Kupplungsgehäuse aufweist, und die Rastarme jeweils durch einen oder mehrere Schlitze in der Wand des Kupplungsgehäuses ausgebildet sind.

Die Schlitze sind in der Tiefe schräg, vorzugsweise in etwa in Richtung der Winkelhalbierenden der zugehörigen Ecke in der Querschnittskontur der Kupplung, verlaufend ausgebildet. Die Einrastmittel umfassen insbesondere aus der Kupplung seitlich herausstehende Anschläge, und auf der Höhe der Anschläge an den übrigen Kanten der Kupplung ist jeweils eine Vertiefung vorgesehen.

Bevorzugt ist das Steckverbindersystem zur steckbaren Verbindung einer Mehrzahl von optischen Fasern vorgesehen .

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 in einer perspektivischen Seitenansicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Steckverbindersystems nach der Erfindung mit einem Steckverbinder und einer Kupplung;

Fig. 2 in einer vergrösserten perspektivischen Seitenansicht den Steckverbinder aus Fig. 1 ;

Fig. 3 in einer vergrösserten perspektivischen Seitenansicht die Kupplung aus Fig. 1 ;

Fig. 4 in der Draufsicht von vorne die in eine Montageöffnung in einer Frontplatte eingeschnappte Kupplung aus Fig. 1 ;

Fig. 5 in zwei Teilfiguren (a) und (b) die Bewegungen der Rastarme der Kupplung aus Fig. 4 bei unterschiedlicher Krafteinwirkung;

Fig. 6 in der Draufsicht von vorn die horizontale Aneinanderreihung mehrerer Kupplungen der in Fig. 3 und 4 gezeigten Art; Fig. 7 in der Draufsicht von vorn die vertikale Aneinanderreihung mehrerer Kupplungen der in Fig. 3 und 4 gezeigten Art;

Fig. 8 in einer perspektivischen Seitenansicht die horizontale Aneinanderreihung zweier Kupplungen der in Fig. 3 und 4 gezeigten Art;

Fig. 9 in einem vereinfachten Querschnitt durch den Steckverbinder aus Fig. 2 die Bewegung der Rastarme bei unterschiedlicher Krafteinleitung; und

Fig. 10 in verschiedenen Teilfiguren 10(a) bis 10(d) verschiedene Beispiele zur Ausbildung der Rastarme am Steckverbinder bzw. der Kupplung.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 1 bis 3 ist in einer perspektivischen Seitenansicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Steckverbindersystems nach der Erfindung mit einem Steckverbinder und einer Kupplung dargestellt, wobei die Fig. 2 den Steckverbinder und die Fig. 3 die Kupplung alleine zeigt. Das Steckverbindersystem 10 umfasst einen Steckverbinder 11 , der zur Verbindung mit einem zweiten, gleichartigen Steckverbinder entlang einer vorgegebenen Steckrichtung in eine Kupplung 21 einsteckbar ist. Steckverbinder 11 und Kupplung 21 haben jeweils ein rechteckiges Querschnittsprofil mit Kanten 36, ...38 bzw. 39, ..,42, die abgerundet sind, Am hinteren Ende des Steckverbinders 11 tritt ein Kabel 12 mit den zu verbindenden Leitungen, vorzugsweise in Form von mehreren parallelen optischen Fasern, durch einen Knickschutz 13 in das Steckverbindergehäuse 14 ein. Die Leitungen werden im Steckverbindergehäuse 14 in Steckrichtung nach vorne geführt, wo das Steckverbindergehäuse 14 in einen Einsteckteil 15 und einen daran anschliessenden Kontaktteil 16 übergeht. Der Steckverbinder 11 wird mit dem Einsteckteil 15 und dem davor angeordneten Kontaktteil 16 von einer Seite in die Kupplung 21 eingesteckt. Im Zentrum der Kupplung 21 kann dann der Kontaktteil 16 des Steckverbinders 11 mit dem Kontaktteil eines zweiten, von der gegenüberliegenden Seite in die Kupplung 21 eingesteckten Steckverbinders in Kontakt treten und so die Verbindung zwischen den in den Steckverbindern endenden Leitungen herstellen. Selbstverständlich kann anstelle der Kupplung 21 , die zur Verbindung zweier Steckverbinder dient, auch eine Buchse vorgesehen sein, in die von der Rückseite her Leitungen fest eingeführt sind, zu denen durch Einstecken des Steckverbinders in die Buchse eine Verbindung hergestellt wird.

Um beim Einstecken des Steckverbinders 11 in die Kupplung 21 in der Endphase eine gute Führung zu erreichen und unbeabsichtigtes Ausstecken des Steckverbinders zu vermeiden, ist beim Steckverbindersystem 10 der Fig. 1 ein Führungsmechanismus und ein Rastmechanismus vorgesehen. Sowohl der Führungsmechanismus als auch der Rastmechanismus ist so konzipiert, dass der Platzbedarf an den Seiten des Steckverbindersystems 10 minimal ist, und. mehrere Systeme in horizontaler Richtung (siehe Fig. 6 und 8) und in vertikaler Richtung (siehe Fig. 7) praktisch ohne Platzverlust und ohne Einbussen bei der Bedienbarkeit aneinandergereiht werden können. Wesentlich ist dabei, dass sowohl der Führungsmechanismus als auch der Rastmechanismus in diagonal gegenüberliegende Kanten des Steckverbinders 11 bzw. der Kupplung 21 integriert sind.

Der Führungsmechanismus umtasst am Steckverbinder 11 zwei in der Kante 38 und der (nicht sichtbaren) diagonal gegenüberliegenden Kante eingelassene Führungsbuchten 17, welche beim Einstecken zwei entsprechend geformte Führungsnasen 23, 23' an der Kupplung 21 aufnehmen. Die Führungsnasen 23, 23' sind an den diagonal gegenüberliegenden Kanten 41 und 42 der Kupplung 21 ausgebildet. Der Rastmechanismus ist in die anderen beiden Kanten 36 und 37 bzw. 39, 40 des Steckverbinders 11 bzw. der Kupplung 21 integriert. Er umfasst am Steckverbinder 11 zwei sich in Steckrichtung erstreckende Rastarme 18 und 18' mit an den Enden angeordneten Rasthaken 19, 19'. An der Kupplung 21 sind entsprechende Rastöffnungen 25, 25' zum Eingreifen der Rasthaken 19, 19' vorgesehen. Die Rastarme 18, 18' mit den nach aussen abgewinkelten Rasthaken 19, 19' greifen beim Verrasten von innen in die Rastöffnungen 25, 25' ein.

Die Rastarme 18, 18' sind ungefähr in Richtung der Winkelhalbierenden der zugehörigen Ecke in der Querschnittskontur des Steckverbinders 11 elastisch auslenkbar (siehe die schrägen, um 45° geneigten Pfeile in Fig. 9). Erreicht wird dies dadurch, dass die Rastarme 18, 18' jeweils durch einen oder mehrere Schlitze, beispielsweise durch einen U-förmig umlaufenden Schlitz 20, in der Wand des Steckverbindergehäuses 14 ausgebildet sind. Die Schlitze 20 sind in der Tiefe schräg, insbesondere in etwa in Richtung der Winkelhalbierenden der zugehörigen Ecke in der Querschnittskontur des Steckverbinders 11 verlaufend ausgebildet. Diese in Fig. 9 sichtbare 45°-Neigung der Schlitze 20 hat zur Folge, dass, wenn in die Rastarme 18, 18' von aussen seitliche Kräfte in horizontaler Richtung (durchgezogene Pfeile in Fig. 9) oder in vertikaler Richtung (punktierte Pfeile in Fig. 9) eingeleitet werden, die Rastarme 18, 18' stets unter etwa 45° in das Innere des Steckverbinders 11 ausgelenkt werden und die Verrastung so aufgehoben werden kann. Dies ergibt bei minimalem Platzaufwand eine hohe Flexibilität bei der Betätigung der Rastarme, die ein praktisch abstandsloses Stapeln oder Aneinanderreihen der Verbinder sowohl in horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung ermöglicht (analog Fig. 6, 7). Die diagonal gegenüberliegende Anordnung zweier Rastarme 18, 18' mit den in der anderen Diagonale angeordneten Führungselementen 17 und 23, 23' führt zu einer absolut symmetrischen Lastaufnahme. Das System Steckverbinder-Kupplung- Steckverbinder kann sich nicht verwinkeln, was sich in einer verbesserten Reproduzierbarkeit der.Steckgenauigkeit bzw. Steckgüte niederschlägt, die insbesondere bei der Verbindung von optischen Fasern eine wesentliche Bedeutung hat. Der zusätzliche Führungsmechanismus 17, 23, 23' ermöglicht darüber hinaus eine verlängerte Führung und damit eine verkürzte Bauform des Steckverbindersystems. Damit derselbe Steckverbinder von beiden Seiten in die Kupplung 21 eingesteckt werden kann, ist die Verteilung der Rast- und Führungselemente auf die Kanten der Kupplung am anderen Ende der Kupplung 21 genau umgekehrt (Führungsnasen 24, 24' in den Kanten 39, 40; Rastöffnung 26 in der Kante 42), Die Schlitze 20 müssen nicht zwangsläufig um etwa 45°, d.h., in Richtung der Winkelhalbierenden, geneigt sein. Sie müssen auch nicht auf beiden Seiten der Rastarme 18, 18' dieselbe Neigung haben. So ist es denkbar, auf den beiden Seiten eines Rastarmes 18 bzw. 18' eine Neigung des Schlitzes von 30° mit einer Neigung des Schlitzes von 60° zu kombinieren, um eine von der Winkelhalbierenden abweichende Auslenkungsrichtung zu verwirklichen. Ebenso ist des denkbar, anstelle der 45°-Neigung auf beiden Seiten eines Rastarmes 18 bzw. 18' eine 30°-Neigung zu verwenden, um die Auslenkungskräfte zu beeinflussen. Schliesslich ist es auch denkbar, die Auslenkungsrichtung der Rastarme durch die Formgebung der Rastarme selbst bzw. durch die Wahl eines speziellen Querschnittsprofils der Rastarme zu beeinflussen.

Die diagonale Verrastung (Schnappung) kann nicht nur im Zusammenhang mit dem Steckverbinder 11 und der Kupplung 21 eingesetzt werden, sondern eignet sich idealerweise auch zum Einrasten (Einschnappen) der Kupplung 21 in eine entsprechende Frontplatte (35 in Fig. 6-8). Somit ist auch hier mit derselben Kupplung 21 eine horizontale (Fig. 6) wie auch eine vertikale Stapelung (Fig. 7) möglich. Der Rastmechanismus zur diagonalen Verrastung umfasst gemäss Fig. 3 und 8 an zwei gegenüberliegenden Kanten 41 , 42 jeweils einen integrierten, sich in Steckrichtung erstreckenden Rastarm 29 bzw. 29', der durch einen oder mehrere Schlitze, insbesondere einen U-förmig umlaufenden Schlitz 30 in der Wand des Kupplungsgehäuses 22 gebildet ist. Wie bei den Rastarmen 18, 18' am Steckverbinder 11 verlaufen die Schlitze 30 in der Tiefe unter einem Winkel von beispielsweise 45° (Fig. 4). Durch diese Schlitze 30 wird gemäss Fig. 5 ein vertikaler Druck (Fig. 5a) und ein horizontaler Druck (Fig. 5b) in eine nach innen gerichtete Auslenkung der Rastarme 29, 29' umgesetzt. Hierdurch werden dieselben Vorteile erreicht, wie bei den Rastarmen 18, 18' des Steckverbinders 11. Zum Verrasten der Kupplung 21 in der Montageöffnung 34 einer Frontplatte 35 (Fig. 4, 8) ist an jedem Rastarm 29, 29' in Steckrichtung hintereinander als Plattenfesthaltung ein erster Anschlag 31 , ein Zwischenraum 32 und eine Rampe 33 mit einem zweiten Anschlag angeordnet. Die Rampe 33 wirkt wie ein Rasthaken. Beim Einschieben der Kupplung 21 in die Montageöffnung 34 in der in Fig. 3 mit einem Pfeil bezeichneten Einschubrichtung 43 werden aufgrund der Rampe 33 zunächst die Rastarme 29, 29' nach innen ausgelenkt. Fährt die Wand der Frontplatte 35 über die Rampe 33 hinweg und erreicht den Zwischenraum 32, springen die Rastarme 29, 29' in ihre Ausgangsposition zurück und verrasten mit den beiden Anschlägen vor und hinter der Wand der Frontplatte 35. Damit der für die Plattenfesthaltung notwendige Überstand der beiden Anschläge 31 und 33 nicht eine nahtlose horizontale und vertikale Aneinanderreihung mehrerer Kupplungen 21a, b, c verhindert, sind auf der gleichen Höhe in den anderen Kanten 39, 40 der Kupplung 21 Vertiefungen 28, 28' vorgesehen, die den Überstand in beiden Richtungen aufnehmen (siehe Fig. 6-8).

Die Ausbildung der Rastarme 18, 18' bzw. 29, 29' am Steckverbinder 11 bzw. der Kupplung 21 durch in das Gehäuse 14 bzw. 22 eingebrachte Schlitze.20 bzw. 30 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. In Fig. 10 sind, in mehreren Teilfiguren (a) bis (d) vier von vielen möglichen Ausgestaltungen beispielhaft dargestellt, wobei nur in Teilfigur 10a Bezugszeichen eingetragen sind. In Fig. 10a und 10b wird ein U-förmig verlaufender Schlitz eingesetzt, der einen halbkreisförmigen Boden aufweist (Fig. 10a) bzw. aus abschnittsweise geraden Elementen zusammengesetzt ist (Fig. 10b). In Fig. 10c wird durch zwei parallele Schlitze ein Rastarm ohne freies Ende gebildet, der sich in der Mitte (im Bereich des Rasthakens 19) durchbiegen kann. In Fig. 10d schliesslich werden durch zwei parallele Schlitze und einen in der Mitte angeordneten, verbindenden Querschlitz zwei Rastarme gebildet, die sich mit den freien Enden gegenüberliegen.

Das erfindungsgemässe System der diagonalen Verrastung ist nicht auf ein Steckverbindersystem der beschriebenen Art beschränkt, sondern kann überall dort eingesetzt werden, wo Steckelemente platzsparend und bedienungsfreundlich so in ein aufnehmendes Gegenstück einsteckbar sein müssen, dass sich eine zweidimensionale, dicht gepackte Aneinanderreihung verwirklichen lässt. Dies kann nicht nur bei hydraulischen, pneumatischen, elektrischen oder optischen Kupplungssystemen der Fall sein, sondern auch bei mechanischen Verbindungen unterschiedlicher Art.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Steckverbindersystem 11 Steckverbinder 12 Kabel 13 Knickschutz 14 Steckverbindergehäuse 15 Einstepkteil 16 Kontaktteil 17 Führungsbucht 18,18' Rastarm (Steckverbinder) 19,19' Rasthaken 20,30 Schlitz 21 Kupplung 21a,b,c Kupplung 22 Kupplungsgehäuse 23,23' Führungsnase 24,24' Führungsnase 25,25',26 Rastöffnung 27 Rastmechanismus (Kupplung) 28,28' Vertiefung 29,29' Rastarm (Kupplung) 31 Anschlag 32 Zwischenraum 33 Rampe 34 Montageöffnung Frontplatte , ..,38 Kante (Steckverbinder) , ..,42 Kante (Kupplung) Einschubrichtung