DE102004032006B3

DE102004032006B3 - Kontaktelement

Info

Publication number: DE102004032006B3
Application number: DE102004032006A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Hildebrand; Gerhard Vogt
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Continental Advanced Antenna GmbH
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-07-02

Abstract

Ein verbessertes Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung eines Koaxialkabels (2) mit einer Leiterplatine (7) einer Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: DOLLAR A Das Kontaktelement (1) ist in oder an einem Antennenchassis (6) befestigbar und umfasst einen elektrisch leitenden Außenleiter (3) mit wenigstens einem ersten Kontakt (3b) zur Kontaktierung des Außenleiters (2c) eines Koaxialkabels (2) und mit wenigstens einem zweiten Kontakt (3a) zur Kontaktierung von auf der Leiterplatine (7) angeordneten elektrischen Kontaktstellen; DOLLAR A das Kontaktelement umfasst wenigstens einen elektrisch leitenden Innenleiter (5) mit wenigstens einem ersten Kontakt (5b; 5k) zur Kontaktierung des Innenleiters (2a) eines Koaxialkabels (2) und mit wenigstens einem zweiten Kontakt (5a) zur Kontaktierung von auf der Leiterplatine (7) angeordneten elektrischen Kontaktstellen; DOLLAR A das Kontaktelement (1) umfasst ein zwischen Außenleiter (3) und Innenleiter (5) angeordnetes Dielektrikum (4); DOLLAR A die zweiten Kontakte (3a; 5a) des Außenleiters (3) und des Innenleiters (5) umfassen Kontaktflächen, die oberhalb der Unterseite des Kontaktelements (1) im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung eines Endes eines in dem Kontaktelement (1) eingesetzten Koaxialkabels (2) liegen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung eines Koaxialkabels mit einer Leiterplatine und einer damit ausgestattete Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11.
Kraftfahrzeugantennen werden üblicherweise durch Kleben oder mittels einer Zentralbefestigung auf dem Dach des Kraftfahrzeuges befestigt. Bei der Montage von Kraftfahrzeug-Antennen mittels Zentralbefestigung ist im Dach des Kraftfahrzeuges ein einzelnes Loch vorgesehen, über das die mit der Antenne zu verbindenden Koaxialkabel von dem kraftfahrzeugseitigen Kabelbaum zur Antenne geführt werden. Die Kraftfahrzeug-Antenne umfasst hierbei ein metallisches Antennenchassis, welches auf dem Kraftfahrzeugdach aufliegt. Das Antennenchassis beinhaltet eine oder mehrere Hochfrequenzkammern, auf deren Oberseite eine Leiterplatine befestigt wird, wobei über die Hochfrequenzkammern der Empfang bzw. die Abstrahlung von Hochfrequenzsignalen erfolgt. Ferner ist üblicherweise ein Montagedom auf der Unterseite des Antennenchassis vorgesehen, der mit dem Fahrzeugdach verschraubt wird und durch den die Koaxialkabel zu den einzelnen Hochfrequenzkammern in der Antenne geführt werden.
Bei herkömmlichen Kraftfahrzeug-Antennen werden die Koaxialkabelenden in der Hochfrequenzkammer an entsprechende Kontaktstellen auf der Leiterplatine angelötet. Alternativ werden Steckverbinder oder Kabel-Löthilfen zur Befestigung der Koaxialkabelenden an der Leiterplatine verwendet. Zur Montage der Koaxialkabel werden diese zuerst durch den Montagedom in das Antennenchassis geführt und anschließend erfolgt die Verlötung an der Leiterplatine. Die Lötung wird üblicherweise an der Leiterplatinenunterseite angebracht, da vermieden werden soll, dass Lötstellen an der Außenseite der Antenne liegen, da dies zu unerwünschten Abstrahlungen führt.

Entsprechende Kraftfahrzeug-Antennenanordnungen mit zugehörigen Kontakteinrichtungen zum Anschluss von Koaxialkabeln an den Antennenelementen bzw. an mit den Antennenelementen in Verbindung stehenden Leiterplatinen sind beispielsweise aus der EP 0 989 629 A1 , der WO 97/19487 A2, der DE 198 02 265 C2 bzw. der DE 197 53 635 C2 .

Bei den oben beschriebenen, bekannten Kraftfahrzeug-Antennen erweist sich die Verlegung der Kabel in dem Antennenchassis als schwierig, da zunächst eine Verlötung an die Leiterplatine erfolgen muss und anschließend die Kabel zwischen den einzelnen Hochfrequenzkammern zum Montagedom verlegt werden müssen.

Aus der gattungsbildenden DE 197 34 391 A1 sind Verbinder in Form von Kontaktelementen zur elektrischen Kontaktierung eines Koaxialkabels mit einer Leiterplatine als bekannt zu entnehmen, bei welchen zur Kontaktierung ein Ende des Koaxialkabels in die Verbinder eingesetzt ist. Das Kontaktelement umfasst dabei einen ersten Kontakt zur Kontaktierung des Außenleiters bzw. des Innenleiters eines Koaxialkabels. Ferner ist ein zweiter Kontakt zur Kontaktierung von auf der Leiterplatine angeordneten Kontaktstellen vorgesehen. Schließlich umfasst dieser vorbekannte Verbinder auch ein zwischen dem Außenleiter-Kontaktelement und dem Innenleiter-Kontaktelement angeordnetes Dielektrikum.

Auch aus der DE 19 28 485 A ist ein zumindest weitgehend ähnlicher Verbinder oder ein zumindest weitgehend ähnliches Kontaktelement als bekannt zu entnehmen.

Ferner beschreibt die US-2002/0142633 A1 einen Steckverbinder zur elektrischen Kontaktierung eines Koaxialkabels mit einer Leiterplatine, bei dem zur Kontaktierung des Außenleiters (Schirmung) des Koaxialkabels mit dem Masseanschluss der Leiterplatine am metallischen Steckverbindergehäuse eine Kontaktfederzunge ausgebildet ist.

Aus der DE 36 39 782 A1 ist ein Koaxialsteckverbinder bekannt, bei dem zur Kontaktierung des Außenleiters (Schirmung) des Koaxialkabels Federklemmbügel zur Kontaktierung des Innenleiters des Koaxialkabels eine Blattfeder (Schenkelfeder) als bekannt zu entnehmen ist.

Die DE 38 34 074 C2 beschreibt Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung eines Koaxialkabels mit einer Leiterplatine einer Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge.

Schließlich ist ein Steckverbinder auch noch aus der EP 0 952 626 B1 und eine Einrichtung zur Verbindung eines Koaxialkabels mit einer gedruckten Schaltung auch aus der DE 691 07 099 T2 sowie aus der US 5 585 806 A bekannt geworden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung eines Koaxialkabels mit einer Leiterplatine, insbesondere einer Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, welches einen einfachen Zusammenbau der Antennenanordnung ermöglicht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kfz-Antennenanordnung zu schaffen, welche einfach und kostengünstig zusammengebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche 1 und 11 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Ausgehend vom gattungsbildenden Stand der Technik zeichnet sich das erfindungsgemäße Kontaktelement unter anderem dadurch aus, dass ein Innenleiter-Kontaktelement in einer Öffnung in einem Dielektrikum eingesetzt ist, welches vom Außenleiter-Kontaktelement kastenförmig umgeben ist. Erste Kontakte des Innen- und Außenleiter-Kontaktelements dienen zur Kontaktierung des Koaxialkabels, wozu diese Kontakte laschenförmige Federklemmkontakte umfassen.

Zweite Kontakte des Innen- und Außenleiter-Kontaktelements dienen zur Kontaktierung der Leiterplatine, wozu die Kontakte als Kontaktfedern ausgebildet sind, die mit ihren Kontaktbereichen über die Oberfläche des Klemmelements in Richtung der Leiterplatine vorstehen.

Dabei ist das erfindungsgemäße Kontaktelement in oder an einem Antennenchassis einer Kfz-Antenne befestigbar.

Die Kontaktbereiche der zweiten Kontakte, welche die entsprechenden Kontaktstellen auf der Leiterplatine kontak tieren, liegen dabei bevorzugt oberhalb der Unterseite des Kontaktelements i. w. parallel zur Längsrichtung des Ende eines in dem Kontaktelement eingesetzten Koaxialkabels.

Wenn das erfindungsgemäße Kontaktelement mit seiner Unterseite auf dem Boden des Antennenchassis befestigt wird, liegen auf der Oberseite seine zweiten Kontakte. Diese sind im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des eingesetzten Koaxialkabels verlaufend ausgerichtet. Die oben liegenden zweiten Kontakte ermöglichen dann eine Kontaktierung einer auf dem Antennenchassis aufgesetzten Leiterplatine. Ferner wird eine Führung des eingesetzten Koaxialkabels im wesentlichen parallel zur Leiterplatine ermöglicht, wodurch eine platzsparende Unterbringung dieses Kabels in den Hochfrequenzkammern der Antennenanordnung gewährleistet wird. Dadurch, dass das Kontaktelement im Boden des Antennenchassis befestigbar ist, wird die Position des Koaxialkabels durch das Kontaktelement dem Antennenchassis zugeordnet. Mit dem erfindungsgemäßen Kontaktelement kann somit eine wesentlich einfachere Montage von Koaxialkabeln in einer entsprechenden Antenne vorgenommen werden, da zunächst die Koaxialkabel in dem Antennenchassis mittels des Kontaktelements befestigt werden können und anschließend die Leiterplatine ohne Wechselwirkung mit den Koaxialkabeln auf das Antennenchassis gesetzt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktelements sind der wenigstens eine erste Kontakt des Innenleiters und/oder der wenigstens eine erste Kontakt des Außenleiters derart ausgestaltet, dass sie das Ende eines im Kontaktelement eingesetzten Koaxialkabels fixieren. Es müssen somit keine weiteren Befestigungselemente mehr vorgesehen werden, welche den Halt des Koaxialkabels im Kontaktelement gewährleisten. Eine Fixierung wird hierbei insbesondere dadurch erreicht, dass der wenigstens eine erste Kontakt des Innenleiters und/oder der wenigstens eine erste Kontakt des Außenleiters Klemm-Kontakte sind. Vorzugsweise ist zumindest ein Klemm-Kontakt derart ausgestaltet, dass er ein Festklemmen des eingesetzten Koaxialkabels beim Ausüben einer Zugkraft auf das Koaxialkabel bewirkt. Insbesondere umfasst zumindest ein Klemm-Kontakt schräg zur Längsrichtung des Innen- oder Außenleiters des Koaxialkabels ausgerichtete Rückzugskrallen, welche sich beim Ausüben einer Zugkraft auf das Koaxialkabel in den Innen- und/oder Außenleiter einschneiden oder einschneiden können. Wenigstens ein Klemm-Kontakt umfasst vorzugsweise gegenüberliegende elastische Klemmkanten, zwischen denen der Innen- oder Außenleiter festklemmbar ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Kontakt des Innenleiters Spannmittel mit einer aus der Unterseite des Kontaktelements heraus gerichteten Spannkraft. Hierdurch wird eine sichere Kontaktierung der Leiterplatine einer Antenne erreicht, wenn das Kontaktelement in der Antenne eingesetzt ist. Die Kontaktgüte entspricht dabei in etwa der Kontaktgüte einer Lötstelle. Das Spannmittel umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Kontaktfedern, insbesondere ein Kontaktfederpaar.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktelements ist das Dielektrikum an seiner Außenseite zumindest teilweise vom Außenleiter ummantelt und an seiner Oberseite weist es eine Öffnung zur Aufnahme des Innenleiters auf. Hierdurch wird eine kompakte Bauweise des Kontaktelements gewährleistet. Insbesondere ist das Dielektrikum mit einer Führungsöffnung zur Führung und/oder Zentrierung des in dem Kontaktelement eingesetzten Endes des Koaxialkabels versehen. Ferner weist das Dielektrikum vorzugsweise an seiner Außenseite eine oder mehrere Nasen auf, die in entsprechende Öffnungen im Außenleiter eingreifen, wodurch das Dielektrikum im Außenleiter verriegelt wird. Das Dielektrikum ist ferner vorzugsweise quaderförmig ausgestaltet. Darüber hinaus ist in dem Dielektrikum eine Öffnung vorgesehen, in die wenigstens eine Verriegelungslasche des Innenleiters eingreift, wodurch der Innenleiter im Dielektrikum gehalten wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Metallteil zur Bildung des Kontaktelements während des Produktionsprozesses mit seinen beiden zur Längsrichtung liegenden Hälften um 180° nach außen geöffnet und mit Kunststoff umspritzt. Anschließend können die umspritzten Hälften des Kontaktteiles wieder aufeinander zu bewegt werden, so dass dadurch das endgültige erfindungsgemäße Kontaktteil hergestellt ist. Das umspritzte Kunststoffmaterial bildet dabei das Dielektrikum.

Durch die oben beschriebene Ausgestaltung des Kontaktelements mit einem Dielektrikum, in das der Innenleiter aufgenommen ist und welches von dem Außenleiter ummantelt ist, wird eine einfache Montage des Kontaktelements durch lineare Fügebewegungen zwischen Innenleiter, Dielektrikum und Außenleiter gewährleistet. Ferner verrasten die einzelnen Bauteile selbsttätig ineinander, ohne dass zusätzliche Verriegelungselemente vorgesehen werden müssen. Die Montagekosten werden hierdurch sehr gering gehalten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Außenleiter wenigstens eine Kontaktnase zur Kontaktierung des Antennenchassis auf. Hierdurch wird ein sehr guter Massekontakt des Außenleiters zum Antennenchassis hergestellt, wenn das Kontaktelement im Antennenchassis befestigt ist.

Die Kontaktierung des Kontaktteils mit des Chassis erfolgt bevorzugt galvanisch. Möglich ist aber auch eine kapazitive Kopplung, beispielsweise durch die Unterfläche das Kontaktteils mit dem Boden des Chassis. Im Chassis können aber auch wannenförmige Aufnahmen vorgesehen sein, indem beispielsweise eine vom Chassis sich in einer Teilhöhe erstreckende umlaufende Wand gebildet ist, in welche das erfindungsgemäße Kontaktteil mit einer Teilhöhe eingefügt und darüber mechanisch festgehalten werden kann. Die elektrische Kontaktierung kann hier über den Boden oder die seitlichen Stegwände, die Teil des Chassis sind, erfolgen, ebenfalls beispielsweise über vorstehende und sich im Material des Chassis leicht einkerbenden Kontaktnasen.

Der Innenleiter und/oder der Außenleiter des erfindungsgemäßen Kontaktelements sind vorzugsweise preiswerte Metallblechteile, deren Formgebung durch Biegung erreicht wird.

Das erfindungsgemäße Kontaktelement weist vorzugsweise die üblicherweise in Antennenanordnungen verwendete Impedanz von 50 Ohm auf.

Das erfindungsgemäße Kontaktelement kann beispielsweise mit der MID-Technologie (MID = Moulded Interconnect Device) hergestellt werden. Mit dieser Technologie können die Komponenten des Kontaktelements reduziert werden, wodurch der Montageaufwand beim Zusammenbau des Kontaktelements vermindert wird.

Die Erfindung betrifft neben dem oben beschriebenen Kontaktelement auch eine Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge, die ein Antennenchassis umfasst, auf dem eine Leiterplatine befestigt ist oder mehrere Leiterplatinen befestigt sind. Hierbei sind auf dem Boden des Antennenchassis ein oder mehrere Koaxialkabel an vorgegebenen Montagepositionen befestigt und für zumindest eine Montageposition ist ein Kontaktelement vorgesehen, wobei das Kontaktelement, die Montageposition und die Leiterplatine derart ausgestaltet und zueinander angeordnet sind, dass das Kontaktelement einen elektrischen Kontakt von Innen- und Außenleiter des Koaxialkabels zu Kontaktstellen der Leiterplatine herstellt.

Durch diese Antennenanordnung wird eine Zuordnung der Koaxialkabelbefestigungen zu vorgegebenen Montagepositionen im Antennenchassis erreicht. Durch eine entsprechende Anordnung der Kontaktelemente, der Montagepositionen und der Leiterplatine kann eine Kontaktierung zu der Leiterplatine hergestellt werden, ohne dass die Kabelenden an die Leiterplatine angelötet werden müssen. Das in der Antennenanordnung verwendete Kontaktelement kann insbesondere das im vorangegangenen beschriebene erfindungsgemäße Kontaktelement sein. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Das Kontaktelement kann auch beliebig anders ausgestaltet sein, entscheidend ist nur, dass die Koaxialkabel nicht direkt an der Leiterplatine befestigt sind, sondern Montagepositionen im Antennenchassis zugeordnet sind. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Kontakt elemente nicht im Antennenchassis befestigt sind, sondern durch auf der Leiterplatine befestigte Kontakte, insbesondere SMD-Kontakte (SMD = Surface Moulded Device), gebildet werden, wobei die Koaxialkabel direkt im Chassis gesockelt sind. Die Kontakte auf der Leiterplatine kontaktieren beim Aufsetzen der Leiterplatine den Innen- und Außenleiter eines entsprechenden Koaxialkabels.

Das in der erfindungsgemäßen Antennenanordnung verwendete Kontaktelement stellt vorzugsweise einen Massekontakt zum Antennenchassis her. Darüber hinaus weist das Antennenchassis der Antennenanordnung vorzugsweise einen oder mehrere Sockel auf, in denen jeweils ein Kontaktelement eingesetzt ist. Der Sockel weist vorzugsweise eine Vertiefung im Boden des Antennenchassis auf, wobei die Tiefe der Vertiefung derart gewählt ist, dass das Koaxialkabel auf dem Boden des Antennenchassis aufliegt. Hierdurch wird eine besonders platzsparende Unterbringung des Koaxialkabels im Antennenchassis gewährleistet, ohne dass eine Störung des Koaxialkabels mit Bauteilen auf der Leiterplatine auftritt. Das Kontaktelement ist hierbei vorzugsweise in dem Sockel verstemmt oder verrastet. Es ist auch denkbar, dass das Kontaktelement mit dem Boden des Antennenchassis verschraubt ist.

Das Antennenchassis weist vorzugsweise mehrere Hochfrequenzkammern auf, in denen jeweils eine Montageposition vorgesehen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend detailliert anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktelements mit daran befestigtem Koaxialkabel;
2: eine Explosionsdarstellung des Kontaktelements der 1;
3: eine teilweise geschnittene Draufsicht auf das Kontaktelement der 1;
4: eine perspektivische Ansicht des Kontaktelements der 1, wobei das Kontaktelement in dem Antennenchassis einer Kfz-Antenne befestigt ist;
5: eine Schnittansicht entlang der Linie I-I der 4 durch das im Antennenchassis befestigte Kontaktelement;
6: eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktelements mit darin befestigtem Koaxialkabel; und
7: eine Draufsicht auf eine leicht abgewandeltes Ausführungsbeispiel.
1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktelements 1, wobei in diesem Kontaktelement ein Koaxialkabel 2 eingesetzt ist. Das Kontaktelement umfasst einen Außenleiter in der Form eines Außenschirms 3, der ein gebogenes Metall blech ist und mit dem ein Massekontakt zu einem Antennenchassis einer Kfz-Antenne herstellbar ist.
Der Außenschirm 3 umfasst auf seiner Oberseite einen Kontakt 3a in der Form einer Kontaktfeder. Das freie Ende der Kontaktfeder weist dabei einen Kontaktbereich (eventuell auch nur eine Kontaktlinien) auf, welche im wesentlichen parallel zu dem (nicht gezeigten) Boden des Kontaktelements ist. Der Kontaktbereich dient zur Herstellung eines Massekontaktes mit einer Leiterplatine, die auf das Antennenchassis einer Kfz-Antenne aufgesetzt wird.
Das Antennenchassis mit der aufgesetzten Leiterplatine wird auf dem Dach eines Kraftfahrzeuges befestigt und umfasst eine oder mehrere Hochfrequenzkammern zum Empfangen bzw. Aussenden von Hochfrequenzsignalen.
Der Außenschirm 3 umgibt ein Dielektrikum 4, welches an seiner Oberseite eine Öffnung aufweist, in die ein Innenleiter 5 eingesetzt wird. In 1 sind von dem Innenleiter lediglich zwei Kontakte 5a in der Form von aus dem Dielektrikum 4 herausstehenden Kontaktfedern ersichtlich. Auch bei diesen Kontaktfedern ist am freien Ende jeweils ein Kontaktbereich ausgebildet, der im wesentlichen parallel zum Boden des Kontaktelements ist. Durch das Dielektrikum 4 wird eine Isolation zwischen Außenleiter und Innenleiter erreicht. Die Kontaktbereiche 5a dienen ebenfalls zur Kontaktierung von Kontaktstellen auf einer Leiterplatine, welche auf das Antennenchassis einer Kfz-Antenne aufgesetzt wird.
In dem Kontaktelement 1 ist ein Koaxialkabel 2 befestigt und darin fixiert, wobei das Koaxialkabel über eine Öff nung 3c an einem Ende des Außenleiters in das Kontaktelement eingeschoben ist. Das eingesetzte Koaxialkabel ist über eine (nicht aus 1 ersichtliche) KlemmVerbindung mit dem Innenleiter 5 verbunden. Ferner sind in gegenüberliegenden Öffnungen 3d des Außenschirms 3 Laschen 3b angeordnet, welche einen Klemm-Kontakt zwischen dem Außenschirm 3 und dem Außenleiter des Koaxialkabels 2 bilden.
2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Kontaktelements der 1. Aus 2 ist insbesondere der detaillierte Aufbau des Innenleiters, des Dielektrikums, des Außenleiters sowie des Koaxialkabels ersichtlich. Das Koaxialkabel 2 ist ein herkömmliches zylindrisches Koaxialkabel mit einem Innenleiter 2a, der von einem Dielektrikum 2b umgeben ist, wobei das Dielektrikum wiederum von einem Schirm 2c ummantelt ist. Ferner befindet sich um den Schirm 2c eine Isolationshülle 2d. Das Ende des Koaxialkabels ist dabei in bekannter Weise zur Verbindung mit Kontakten vorbereitet, d.h. es ist gestuft, abisoliert und verzinnt.
Der Innenleiter 5 ist ein mehrfach gebogenes Metallteil, das über die Öffnung 4a in das Dielektrikum 4 eingesetzt wird. An dem oberen Ende des Innenleiters sind zwei Kontaktfedern 5a vorgesehen, wodurch zwei Kontaktpunkte für eine Kontaktlinie auf der Leiterplatine gebildet werden. Durch die Bereitstellung von mehr als einem Kontaktpunkt wird die Kontaktsicherheit erhöht. An dem den Kontaktfedern 5a gegenüberliegenden Ende des Innenleiters 5 befindet sich ein erster, nach innen gebogener Abschnitt 5c, der an seinem oberen Ende eine Klemmkante 5b aufweist, welche zur Verklemmung mit dem Innenleiter 2a des Koaxialkabels dient, wie weiter unten näher beschrieben wird. An den Abschnitt 5b schließt sich eine Öffnung 5d und ein horizontaler Abschnitt 5e an, der wiederum in einen senkrechten Abschnitt 5f mündet. Am oberen Ende des senkrechten Abschnittes folgt ein V-förmiger Abschnitt 5g, der auch konkav oder U-förmig ausgestaltet sein kann. In dem Abschnitt 5g ist eine Öffnung 5h vorgesehen, wobei eine (nicht aus 2 ersichtliche) Kante der Öffnung eine weitere Kontaktkante zur Kontaktierung mit dem Innenleiter 2a des Koaxialkabels bildet. An einem Ende des V-förmigen Abschnitts sind die Kontaktfedern 5a angeordnet, wobei in dem Zwischenraum zwischen den Kontaktfedern eine Kontaktlasche 5i vorgesehen ist, welche zur Verriegelung des in dem Dielektrikum 4 eingesetzten Innenleiters dient. Die Verriegelung kommt dadurch zustande, dass nach Einsetzen des Innenleiters in das Dielektrikum die Lasche 5i in die Öffnung 4b des Dielektrikums vorsteht, so dass der Innenleiter nur durch Eindrücken der Kontaktlasche 5i von der Außenseite der Öffnung 4b wieder aus dem Dielektrikum entfernt werden kann.
Das in 2 gezeigte Dielektrikum umfasst neben der bereits beschriebenen Öffnung 4b eine darunter liegende Führungsöffnung 4c, in welche die zylindrische Isolierung 2b des Koaxialkabels 2 eingesetzt wird, wodurch eine Zentrierung des Koaxialkabels erreicht wird. Der in 2 gezeigte Außenleiter 3 wurde bereits in Bezug auf 1 beschrieben, wobei in 2 zusätzlich ersichtlich ist, dass der Außenleiter an seinem hinteren Ende eine Aussparung 3e aufweist, in der ein Vorsprung des Dielektrikums 4 eingreift, wenn dieses in dem Außenleiter eingesetzt ist.
3 zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung der 1, wobei die Befestigung des Koaxialkabels 2 in dem Kontaktelement 1 im Schnitt gezeigt ist. Hierbei ist der Schnitt durch das Dielektrikum schraffiert dargestellt. Man erkennt in 3, dass durch die Öffnung 4c im Dielektrikum eine Zentrierung der Isolierung 2b und somit des gesamten Koaxialkabels 2 im Kontaktelement 1 erreicht wird. Ferner ist ersichtlich, dass die Klemmlaschen 3b des Außenleiters an dem Außenschirm 2c des Koaxialkabels 2 anliegen, wodurch ein Massekontakt hergestellt wird.
Aus dem geschilderten Aufbau ergibt sich also, dass erste Kontakte 5b und 5k als Innen-Kontaktelement und erste Kontakte 3b als Außenleiter-Kontaktelement zur Kontaktierung des Koaxialkabels 2 vorgesehen sind, und dass ferner zweite Kontakte 5a als Innen-Kontaktelement und zweite Kontakte 3a als Außenleiter-Kontaktelement zur Kontaktierung der Leiterplatine ausgebildet sind.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Antennenchassis 6, das ein metallisches Druckgussteil ist und in dem das Kontaktelement 1 der 1 mit darin eingesetztem Koaxialkabel 2 befestigt ist. Das Antennenchassis 6 wird mittels Zentralbefestigung auf dem Fahrzeugdach befestigt und weist mehrere nebeneinander angeordnete Hochfrequenzkammern auf, wobei in jeder Kammer das Ende eines Koaxialkabels angeordnet sein kann. In 4 ist lediglich ein Teil des Antennenchassis gezeigt, wobei eine einzelne Hochfrequenzkammer dargestellt ist, die aus dem Boden 6a und den Seitenwänden 6b, 6c, 6d und 6e gebildet ist. Das Koaxialkabel wird durch eine Öffnung 6f in der Seitenwand 6e geführt und verbindet die Hochfrequenzkammer über ein zentrales Loch im Fahrzeugdach mit dem fahrzeugseitigen Kabelbaum. Hierzu weist das Koa xialkabelende, das dem in der Hochfrequenzkammer befestigten Ende gegenüber liegt, einen Steckverbinder auf.
Das in 4 gezeigte Antennenchassis zeichnet sich dadurch aus, dass eine Montageposition in der Form eines Sockels 6g in der Hochfrequenzkammer festgelegt ist, wobei die Größe des Sockels derart gewählt ist, dass der Außenleiter 3 des Kontaktelements 1 in dem Sockel verstemmt bzw. verrastet werden kann. Die Montageposition wurde dabei so gewählt, dass die Kontakte 3a und 5a des Kontaktelements mit entsprechenden Kontaktstellen einer auf das Antennenchassis aufgesetzten Leiterplatine in Kontakt kommen. Es wird somit eine Zuordnung der Koaxialkabelbefestigung zum Antennenchassis erreicht, wobei über das Kontaktelement und die geeignete Wahl der Montageposition die erwünschte Kontaktierung zur Leiterplatine gewährleistet wird. Im Gegensatz dazu wird bei bekannten Kfz-Antennen das Koaxialkabel direkt an die Leiterplatine angelötet, was zu einem erhöhten Montageaufwand führt, da die Leiterplatine zusammen mit den Kabeln auf das Antennenchassis gesetzt werden muss.
5 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie I-I der 4. Der Schnitt durch das Antennenchassis 6 ist hierbei einfach schraffiert gezeigt, wohingegen der Schnitt durch das Dielektrikum 4 mit einer doppelten Schraffur dargestellt ist. Man erkennt, dass das Kontaktelement in einer Vertiefung im Sockelboden 6a angeordnet ist, wobei die Vertiefung derart gewählt ist, dass das in das Kontaktelement eingesetzte Koaxialkabel auf dem Antennenboden aufliegt. Aus 5 ist ferner der Vorsprung 4d des Dielektrikums 4 ersichtlich, der in einer Aussparung 3e des Außenleiters 3 angeordnet ist.
In 5 ist die Leiterplatine 7 auf der Oberseite des Antennenchassis befestigt, wobei sich die Kontakte der Leiterplatine auf der Unterseite 7a befinden und auf der Oberseite 7b der Platine eine durchgehende Kupferschicht vorgesehen ist, wodurch eine Hochfrequenz-Abschirmung der entsprechenden Hochfrequenzkammer erreicht wird. Die Kontaktbereiche an den vorderen Enden der Kontaktfedern 3a und 5a drücken dabei gegen entsprechende Kontaktstellen der Leiterplatine, wobei über die Kontaktfeder 3a ein Massekontakt hergestellt wird. Darüber hinaus kontaktiert der Außenleiter 3 das Antennenchassis im Sockel 6g, so dass auch zwischen Antennenchassis und Außenleiter ein Massekontakt hergestellt wird. Der Innenleiter 5 ist über die Öffnung 4a im Dielektrikum 4 eingesetzt, wobei die Verriegelungslasche 5i in der Öffnung 4b des Dielektrikums aufgenommen ist. An die Verriegelungslasche 5i schließt sich ein kurzer horizontaler Abschnitt 5j des Innenleiters an, der auf einer entsprechenden Auflage im Dielektrikum 4 aufliegt. Der Innenleiter kontaktiert über die untere Klemmkante 5b und die obere Klammkante 5k den entsprechenden Innenleiter 2a des Koaxialkabels. Es wird auf diese Weise ein Klemm-Kontakt hergestellt, wobei der rechte Schenkel des V-förmigen Abschnitts 5g und der Abschnitt 5c schräg zum Innenleiter 2a in einem Winkel von ca. 45 Grad angeordnet sind. Hierdurch werden Rückzugskrallen gebildet, welche beim Ausüben einer Zugkraft auf das Koaxialkabel 2 ein Einschneiden der Kanten 5k und 5b in den Koaxialinnenleiter 2a bewirken, wodurch das Koaxialkabel im Kontaktelement festgeklemmt wird. In gleicher Weise funktionieren die durch die Laschen 3b gebildeten Klemm-Kontakte zum Fixieren des Außenschirms 2c.
6 zeigt die perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktelements. Das Kontaktelement entspricht im Wesentlichen dem Kontaktelement der 1, wobei als einziger Unterschied die Kontaktfeder 5a des Innenleiters 5 aus einer einzigen Kontaktfeder mit durchgehendem Kontaktbereich besteht. Es wird auf eine detaillierte Beschreibung des Kontaktelements verzichtet und diesbezüglich auf die Beschreibung der 1 verwiesen.
Nur der Vollständigkeit halber wird angemerkt, dass das Kontaktelement sich von den vorausgehend beschriebenen Kontaktelementen auch dadurch unterscheiden kann, dass die beide Kontakte 3a und 5a der Außen- und Innenleiter 3 bzw. 5 jeweils aus einem Kontaktfederpaar bestehen. Durch die zweifache Kontaktierung wird die Kontaktsicherheit erhöht. Darüber hinaus kann der Außenleiter 3 des Kontaktelements seitlich vorstehende Kontaktnasen umfassen, mit denen durch die Verklemmung des Kontaktelements im Antennenchassis ein guter Massekontakt zum Chassis hergestellt wird. Ferner kann eine Verriegelungsnase auf der Seitenwand des Dielektrikums vorgesehen sein, die in eine entsprechende Öffnung des Außenleiters eingreift. Hierdurch wird das Dielektrikum im Außenleiter gehalten. Dabei kann die Kontaktlasche 3b unterschiedlich geformte Konturen in ihrem freien vorlaufenden Ende aufweisen, beispielsweise gerade verlaufend ausgebildet sein (also beispielsweise senkrecht zur Längsrichtung der Kontaktlasche) oder schräg zur Längsrichtung verlaufend oder beispielsweise eine V-förmige oder schwalbenschwanzförmige Gestaltung aufweisen, wodurch sich besonders günstige symmetrische gegenüberliegende Kontaktpunkte realisieren lassen.
Schließlich kann der Außenleiter 3 aus einem Metallblech gebildet sein, dessen Form durch Biegung des Metallblechs erzeugt wird.
7 zeigt eine Draufsicht auf ein Kontaktelement, wie es vorstehend mit zum Beispiel einem Kontaktfederpaar 5a beschrieben wurde. Es ist dabei erkennbar, dass die beiden Öffnungen 3d im hinteren gebogenen Abschnitt des Außenleiters 3 einen Abstand aufweisen, der kleiner als der Durchmesser des Außenleiters 2c ist. Ferner erkennt man die Klemm-Verbindung zwischen Innenleiter 2a des Koaxialkabels 2 und Innenleiter 5 des Kontaktelements 1. Diese Klemm-Verbindung wird durch die untere Klemmkante 5b und die obere Klemmkante 5k erzeugt, zwischen denen der Innenleiter 2a angeordnet ist.

Claims

Kontaktelement (1) zur elektrischen Kontaktierung eines Koaxialkabels (2) mit einer Leiterplatine (7), insbesondere für die Anordnung in einem Antennenchassis (6) einer Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge, wobei das Kontaktelement (1) ein elektrisch leitendes Außenleiter-Kontaktelement (3) und Innenleiter-Kontaktelement (5) sowie ein zwischen Außenleiter-Kontaktelement (3) und Innenleiter-Kontaktelement (5) angeordnetes Dielektrikum (4) aufweist, wobei das Außenleiter-Kontaktelement (3) und das Innenleiter-Kontaktelement (5) jeweils wenigstens einen ersten Kontakt zur Kontaktierung des Außenleiters (2c) oder des Innenleiters (2a) des Koaxialkabels (2) und wenigstens einen zweiten Kontakt, zur Kontaktierung von auf der Leiterplatine (7) angeordneten elektrischen Kontaktstellen, besitzen, dadurch gekennzeichnet, – dass das Innenleiter-Kontaktelement (5) in einer Öffnung (4a) im Dielektrikum (4) eingesetzt und das Dielektrikum (4) vom Außenleiter-Kontaktelement (3) kastenförmig umgeben ist, – dass die ersten Kontakte (5b, 5k; 3b) des Innen- und Außenleiter-Kontaktelements (5, 3) zur Kontaktierung des Koaxialkabels (2) jeweils als laschenförmige Federklemmkontakte ausgebildet sind, und – dass die zweiten Kontakte (5a; 3a) des Innen- und Außenleiter-Kontaktelements (5, 3) zur Kontaktierung der Leiterplatine (7) jeweils als Kontaktfedern ausgebildet sind, die mit ihren Kontaktbereichen über die Oberfläche des Klemmelements (1) in Richtung Leiterplatine (7) hervorstehen.
Kontaktelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbereiche der zweiten Kontakte (3a; 5a) des Außenleiter-Kontaktelements (3) und des Innenleiter-Kontaktelements (5) hintereinander und parallel zur Längsrichtung des Koaxialkabels (2) liegen.
Kontaktelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontakte (5b, 5k; 3b) des Innen- und Außenleiter-Kontaktelements (5, 3) schräg zur Längsrichtung des Innen- oder Außenleiters (2a, 2c) des Koaxialkabels (2) ausgerichtete Rückzugkrallen (5c, 5g; 3b) umfassen, deren Klemmkanten sich beim Ausüben einer Zugkraft auf das Koaxialkabel (2) in den Innen- oder Außenleiter (2a, 2c) einschneiden.
Kontaktelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der als Federarm ausgebildeten zweiten Kontakte (5a, 3a) als Kontaktfederpaar (5a, 5a) ausgebildet ist.
Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum (4) quaderförmig ausgebildet ist.
Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum (4) an seiner Außenseite einen oder mehrere Vorsprünge (4d) aufweist, die in entsprechende Aussparungen (3e) im Außenleiter-Kontaktelement (3) eingreifen, wodurch das Dielektrikum (4) im Außenleiter-Kontaktelement (3) festgelegt ist.
Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenleiter-Kontaktelement (5) wenigstens eine Verriegelungslasche (5i) aufweist, welche in eine entsprechende Öffnung (4b) im Dielektrikum (4) eingreift, wodurch der Innenleiter (5) im Dielektrikum (4) gehalten ist.
Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenleiter-Kontaktelement (3) wenigstens eine Kontaktnase zur Kontaktierung des Antennenchassis (6) aufweist.
Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innen- und Außenleiter-Kontaktelement (5; 3) gebogene Metallblechteile sind.
Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (1) eine Impedanz von 50 Ohm aufweist.
Kontaktelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (4a) im Dielektrikum (4) senkrecht zu einer Einführöffnung (4c) für den Innenleiter (2a) ausgerichtet ist.
Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge, mit einem wenigstens eine HF-Kammer bildenden Antennenchassis (6), auf dem eine Leiterplatine (7) befestigt ist, und wenigstens einem darin angeordneten Kontaktelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass das wenigstens eine Kontaktelement (1) zwischen einem Boden (6a) des Antennenchassis (6) und der Leiterplatine (7) angeordnet und am Boden (6a) befestigt ist, wobei die der Leiterplatine (7) zugewandte Oberfläche des Kontaktelements (1) von der Leiterplatine (7) beabstandet liegt und nur die Kontaktbereiche der als Kontaktfedern ausgebildeten, zweiten Kontakte (5a; 3a) der Innen- und Außenleiter-Kontaktelemente (5, 3) des Kontaktelements (1) die Kontaktstellen der Leiterplatine (7) kontaktieren, und – dass zur lagerichtigen Anordnung der Kontaktfedern (5a, 3a) des Kontaktelements (1) zu den dazugehörigen Kontaktstellen der Leiterplatine (7) im/am Boden (6a) des Antennenchassis (6) ein Sockel (6g) zur Aufnahme des Kontaktelements (1) ausgebildet ist.
Antennenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das im Sockel (6g) angeordnete Kontaktelement (1) einen Massekontakt zum Antennenchassis (6) herstellt.
Antennenanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (6g) eine Vertiefung im Boden (6a) des Antennenchassis (6) umfasst, wobei die Tiefe der Vertiefung so groß ist, dass das Koaxialkabel (2) auf dem Boden (6a) des Antennenchassis (6) aufliegt.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (1) in dem Sockel verstemmt oder verrastet ist.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (1) mit dem Boden (6a) des Antennenchassis (6) verschraubt ist.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenchassis (6) mehrere Sockel (6g) aufweist, in denen jeweils ein Kontaktelement (1) eingesetzt ist.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenchassis (6) mehrere Hochfrequenzkammern mit darin befindlichen Sockeln (6g) umfasst.
Antennenanordnung nach Anspruch 12, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Antennenchassis (6) zumindest zwei Leiterplatinen (7) angeordnet sind.