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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Steckverbinders
sowie einen geschirmten Steckverbinder gemäß den
Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes der unabhängigen
Patentansprüche.
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Aus
der
DE 103 38 616
A1 ist ein Steckverbinder in Form von einem Stecker oder
einer Buchse einer abgeschirmten Steckverbindung bekannt, wobei
eine Abschirmung eines Kabels, an dessen Ende sich die Steckverbindung
befindet, mit einer Abschirmung der Steckverbindung verbindbar ist,
wobei der Steckverbinder ein Außengehäuse aufweist,
wobei dieses Außengehäuse aus einem elektrisch
leitfähigen Kunststoff besteht und mit der Abschirmung
des Kabels verbindbar oder verbunden ist.
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Für
die heutige Datenübertragung, insbesondere in der Automatisierungstechnik
oder der Netzwerktechnik, sind solche Steckverbinder unverzichtbar,
um die Daten gerade in rauen Umgebungsbedingungen sicher, zuverlässig
und vor allen Dingen störungsfrei übertragen zu
können. Der bekannte Steckverbinder hat somit in Bezug
auf die Übertragungssicherheit den Vorteil, dass diese
gewährleistet ist, da die Abschirmung, die von dem Kabel
in Form von dessen Abschirmung kommt, über den Steckverbinder,
genauer dessen Außengehäuse aus einem elektrisch
leitfähigen Kunststoff, bis zu einem Gegensteckverbinder,
der analog zu dem Steckverbinder aufgebaut ist, durchgeführt
wird. Somit besteht bei der Abschirmung in dem Bereich, in dem der
Steckverbinder und der Gegensteckverbinder miteinander gekuppelt
werden, keine Unterbrechung der Abschirmung.
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Bei
diesem Stand wird zwar das Außengehäuse nach dem
Zusammenbau der einzelnen Elemente des Steckverbinders um diese
herum gespritzt. Dies hat aber den Nachteil, dass der Aufbau des
Steckverbinders nicht flexibel ist und die Stabilität des
Steckverbinders insbesondere in rauen Umgebungsbedingungen, wo sie
z. B. Stößen unterliegen, nicht ausreichend ist.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel ist bekannt, dass bei
einem geschirmten Kabel das Abschirmgeflecht sowie zumindest ein
elektrischer Leiter freigelegt wird und an dem zumindest einen elektrischen
Leiter ein Kontaktpartner angeordnet wird, wobei der zumindest eine
Kontaktpartner in einem Kontaktträger angeordnet wird.
Bei dieser Ausführungsform besteht jedoch in nachteiliger
Weise die Gefahr, dass es zwischen den Kontaktpartnern bzw. zwischen
den einzelnen Adern zu Kurzschlüssen kommen kann.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
eines geschirmten Steckverbinders sowie einen geschirmten Steckverbinder
bereit zu stellen, der einfach und prozesssicher in großen
Stückzahlen hergestellt werden kann, ohne dass es bei der
Herstellung bzw. dem späteren Einsatz des Steckverbinders
in rauen Umgebungsbedingungen zu Problemen kommt.
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Diese
Aufgabe ist einerseits durch das erfindungsgemäße
Herstellungsverfahren und andererseits durch den erfindungsgemäßen
geschirmten Steckverbinder gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist dadurch
gekennzeichnet, dass auf dem freigelegten Abschirmgeflecht eine
Hülse aus einem elektrisch leitenden Material befestigt
wird, dass der Raum zwischen dem Kontaktträger und dem
Kabel zugewandten Ende der Hülse mit einem elektrisch nicht
leitfähigen Kunststoff aufgefüllt wird, so dass eine
nahezu starre Verbindung zwischen dem Kontaktträger und
der Hülse entsteht, wobei danach über diese Verbindung
eine Außenhülse aus einem elektrisch leitfähigen
Material aufgezogen wird. Das funktionelle Zusammenspiel der einzelnen
Komponenten hat dabei bei der Herstellung und auch im späteren Betrieb
wesentliche Vorteile. Durch die Anordnung des zumindest einen Kontaktpartners,
vorzugsweise der mehreren Kontaktpartner, in dem Kontaktträger werden
diese Lagefixiert, so dass es nicht zu Kurzschlüssen kommen
kann. Durch das Auffüllen des Raumes zwischen dem Kontaktträger
und der Hülse werden auch die Leiterenden in ihrer Lage
fixiert und können sich beim späteren Betrieb
des geschirmten Steckverbinders nicht mehr berühren, so
dass dauerhaft und wirksam Kurzschlüsse vermieden sind.
Weiterhin wird die Hülse aus einem elektrisch leitfähigen Material,
insbesondere einem metallischen Werkstoff, dauerhaft auf dem Abschirmgeflecht
angeordnet und dort elektrisch kontaktiert, was z. B. durch einen
Press-, Crimp- oder Klebevorgang mit einem elektrisch leitfähigen
Kleber erfolgen kann. Diese Aufzählung ist nicht abschließend
und nur beispielhaft. Durch das anschließende Aufziehen
einer Außenhülse aus einem elektrisch leitfähigen
Material, wie z. B. einem Metall (beispielsweise Aluminium) wird
die ebenfalls aus dem elektrisch leitfähigen Material bestehende
Hülse kontaktiert, so dass eine durchgehende elektrische
Kontaktierung von dem Abschirmgeflecht über die Hülse
und weiter zu der aufgezogenen Außenhülse gegeben
ist. Zur Realisierung einer durchgehenden elektrischen und abgeschirmten
Steckverbindung wird der somit gebildete abgeschirmte Steckverbinder
mit einem entsprechend ausgebildeten Gegensteckverbinder kontaktiert,
wobei die Außenhülsen aus elektrisch leitfähigem Material
von Steckverbinder und Gegensteckverbinder beim Zusammenstecken
miteinander verbunden werden, so dass dadurch eine durchgehende elektrische
Verbindung realisiert wird.
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Der
geschirmte Steckverbinder ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, dass eine Hülse aus einem elektrisch leitfähigen
Material vorgesehen ist, wobei die Hülse auf dem einen
Abschirmgeflecht des Kabels angeordnet und mit diesem elektrisch
kontaktiert ist, wobei weiterhin ein Raum zwischen dem Kontaktträger
und der Hülse mit einem elektrisch nicht leitfähigen
Kunststoff ausgefüllt ist, und übergreifend zumindest
teilweise über den Kontaktträger, den Raum und
die Hülse eine Außenhülse angeordnet
ist, wobei eine Oberfläche der Hülse einen Innenbereich
der Außenhülse zwecks elektrischer Kontaktierung
berührt. Durch diesen Aufbau des geschirmten Steckverbinders
wird einerseits wirksam vermieden, dass sich während der
Herstellung bzw. während des Betriebes die Kontaktpartner bzw.
die elektrischen Leiter berühren. Über die auf dem
Abschirmgeflecht angeordnete Hülse, die weiterhin mit der
Außenhülse elektrisch kontaktiert ist, wird auf
einfache Art und Weise eine durchgehende elektrische Verbindung
von dem Abschirmgeflecht des Kabels über die Hülse
und die Außenhülse zu einem Gegensteckverbinder
realisiert, um eine durchgehende Abschirmung einer solcher Steckverbindung
zu gewährleisten.
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In
vorteilhafter Weise ist die Hülse auf dem Abschirmgeflecht
mittels eines leitfähigen Klebers aufgeklebt. Dadurch ergibt
sich eine einfache Montage, bei der gleichzeitig nach Aushärten
des Klebers die Hülse dauerhaft und unverschiebbar auf
dem Abschirmgeflecht des Kabels lagefixiert ist. Durch Verwendung
eines leitfähigen Klebers, beispielsweise ein Zweikomponentenkleber,
wird zusätzlich eine hohe Kontaktsicherheit zwischen der
Hülse und dem Abschirmgeflecht erzielt.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben, wobei diese in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, auf dass diese jedoch nicht beschränkt ist, im
Folgenden anhand der Figuren eingegangen wird.
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Die 1 bis 4 zeigen,
soweit im Einzelnen dargestellt, den Herstellungsvorgang sowie den nach
diesem Verfahren hergestellten geschirmten Steckverbinder S. Bei
einem solchen Steckverbinder handelt es sich um einen Stecker mit
Kontaktstiften als Kontaktpartner bzw. als Gegensteckverbinder um eine
Dose (auch Kuppler genannt) mit entsprechenden Kontaktbuchsen für
den Kontaktstift als Kontaktpartner.
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In 1 ist
die Ausgangssituation für das Herstellungsverfahren eines
geschirmten Steckverbinders S gezeigt. Ein abgeschirmtes Kabel weist
in an sich bekannter Weise einen Außenmantel 2 auf, der
ein Abschirmgeflecht 3 oder eine sonstige Ausgestaltung
einer Abschirmung umgibt. Das Abschirmgeflecht 3 ist seinerseits
auf einem Innenmantel 4 angeordnet, wobei innerhalb des
Innenmantels 4 ein elektrischer Leiter oder vorzugsweise
mehrere elektrische Leiter 5 untergebracht sind. An den
Enden der elektrischen Leiter 5 sind Kontaktpartner 6 angeordnet,
die in diesem Ausführungsbeispiel als Kontaktstifte ausgebildet
sind. Die Kontaktpartner 6 sind in geeigneter Weise, beispielsweise
mittels einer Crimp-Verbindung 7, an den elektrischen Leiter 5,
der seinerseits auch einen Außenmantel aufweist, angeordnet
und elektrisch kontaktiert.
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Nachdem
das Ende des Kabels 1, wie in 1 gezeigt,
vorbereitet worden ist, wird eine Hülse 8 auf
den freigelegten Bereich des Abschirmgeflechtes 3 in Längsrichtung über
die Kontaktpartner 6 und die elektrischen Leiter 5 aufgeschoben.
Die Hülse 8 kann in ihrer einfachsten Ausgestaltungsform
ein Rohrabschnitt sein, wobei der Innendurchmesser eines solchen
Rohres in etwa dem Außendurchmesser des Abschirmgeflechtes 3 entspricht
und der Außendurchmesser dem Innendurchmesser der hier
noch nicht gezeigten Außenhülse entspricht, damit über diese
rohrförmig ausgebildete Hülse eine elektrische Kontaktierung
von dem Abschirmgeflecht 3 zu der Außenhülse
erfolgt.
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Bei
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist
die Hülse 8 einen durchmesserkleineren Bereich 9 und
einen durchmessergrößeren Bereich 10 auf,
wobei der Innendurchmesser des durchmesserkleineren Bereiches 9 in
etwa dem Außendurchmesser des Abschirmgeflechtes 3 entspricht.
Weiterhin ist der durchmesserkleinere Bereich 9 über
Stege 11, die Öffnungen 12 bilden, mit
dem durchmessergrößeren Bereich 10 verbunden.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Hülse 8 mit
dem durchmesserkleineren Bereich 9 auf dem Abschirmgeflecht 3 festgelegt,
z. B. vercrimpt wird, wobei sich der durchmessergrößere
Bereich 10 über den Endbereich des Außenmantels 2 des
Kabels 1 erstreckt. Auf diese Erstreckung wird später
noch eingegangen werden.
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2 zeigt
weiterhin einen Kontaktträger 13, in dem die Kontaktpartner 6 distanziert
auf Abstand voneinander gehalten werden, wobei der Kontaktträger 13 montiert
wird, nachdem die Hülse 8 in ihrer in 2 gezeigten
Lage auf dem Abschirmgeflecht 3 fixiert wurde. Hier ist
auch erkennbar, dass der durchmesserkleinere Bereich 9 verformt,
insbesondere verquetscht wurde, um eine sichere und dauerhafte elektrische
Kontaktierung zwischen der Hülse 8 aus Metall
und dem Abschirmgeflecht 3 des Kabels 1 sicher
zu stellen. Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar,
dass über den durchmesserkleineren Bereich 9 eine
weitere Hülse geschoben und zur Lagefixierung der Hülse 8 auf
dem Abschirmgeflecht dauerhaft verformt, insbesondere gequetscht,
wird. Dieser Vorgang kann manuell oder automatisiert, wie im übrigen
alle anderen Verfahrensschritte auch, ausgeführt werden.
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Das
gemäß 2 vorbereitete Kabelende mit
Hülse 8 und Kontaktträger 13 wird
in ein nicht dargestelltes Spritzgusswerkzeug eingelegt, wobei das Spritzgusswerkzeug
zumindest auf dem Außenumfang des Kontaktträgers 13 und
dem Außenumfang des Kabelmantels 2 abdichtet,
so dass der Raum 14 zwischen dem Kontraktträger 13 und
dem Endbereich des Kabels 1 mit einem Kunststoff ausgefüllt wird.
Dieses Ausfüllen kann z. B. durch einen Gießvorgang
oder ein Spritzgussverfahren erfolgen. Nach dem Auffüllen
des Raumes 14 mit Kunststoff ist eine starre Verbindung
zwischen dem Kontaktträger 13 und dem Ende des
Kabels 1 gegeben.
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3 zeigt
die Situation, nachdem der Raum 14 mit dem Kunststoff K
ausgefüllt worden ist. Dabei ist es in einer ersten Variante
denkbar, dass sich der Raum 14 erstreckt von der Stirnseite
des Kontaktträgers 13, die in Richtung des Kabels 1 zugewandt
ist, bis in den dem Kabelende zugewandten Bereich der Hülse 8,
wobei der Innenbereich der Hülse 8 im Bereich
der Stege 11 und innerhalb des durchmessergrößeren
Bereiches 10 mit dem Kunststoff K ausgefüllt wird.
Vor allen Dingen das Ausfüllen des Bereiches zwischen dem
Außenmantel 2 des Kabels 1 und dem inneren
Bereich des durchmessergrößeren Bereiches 10 der
Hülse 8 hat den Vorteil, dass dadurch sowohl eine
Längswasserdichtheit als auch eine Zugentlastung entsteht,
um Zug- und Druckkräfte, die auf das Kabel 1 wirken,
von den Kontaktpartnern 6 fernzuhalten.
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Alternativ
dazu und in besonders vorteilhafter Weise erstreckt sich der Raum 14',
der mit dem Kunststoff K ausgefüllt ist, übergreifend über
einen dem Kabel 1 zugewandten Endbereich des Kontaktträgers 13 bis übergreifend über
das stirnseitige Ende der Hülse 8 in Richtung
des Kabels 1. Diese Situation ist in 3 schraffiert
dargestellt und mit der Bezugsziffer 14' versehen. Dies
hat besonders den Vorteil, dass sich in Längsrichtung betrachtet
eine hinreichend stabile Verbindung zwischen dem Kabel 1 und
dem Kontaktträger 13 einstellt, so dass die gewünschte
Längsstarrheit gegeben ist. In 3 ist auch
sehr gut zu erkennen, dass die elektrischen Leiter 5 von
dem Kunststoff K auf Distanz und lagefixiert gehalten werden, so
dass sie sich beim späteren Betrieb des Steckverbinders
S nicht mehr berühren können und somit Kurzschlüsse
und Kabelbrüche vermieden werden.
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Der
mit dem Kunststoff K ausgefüllte Raum 14 bzw. 14' weist
darüber hinaus noch zumindest eine radial umlaufende Wulst,
insbesondere zwei radial umlaufende Wülste 15 auf,
die gegen den Innenbereich der hier noch nicht montierten Außenhülse drücken,
um eine weitere Längswasserdichtheit zu erzielen. In besonders
vorteilhafter Weise werden diese beiden radial umlaufenden Wülste 15 (es
kann auch nur eine Wulst oder es können auch mehr als zwei
Wülste vorhanden sein) in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren
realisiert, so dass der überwiegende Teil des Kunststoffes
K starre Eigenschaften aufweist und der nach außen weisende
Teil des Kunststoffes K, der die Wülste 15 bildet,
aus einem elastischen Kunststoff realisiert ist.
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4 zeigt
schließlich den fertig montierten Steckverbinder S, wobei
erkennbar ist, dass auf das Gebilde, welches in 3 gezeigt
ist, eine Außenhülse aus einem elektrischen leitfähigen
Material, z. B. Aluminium, aufgeschoben worden ist. Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4 besteht die Außenhülse
aus zwei Teilen 16, 17, wobei der eine Teil 16 der
Außenhülse an einen Bundsteg 18 lagefixiert
ist. Dabei ist der Endbereich 16, der mit dem Bundsteg 18 zusammenwirkt,
so ausgebildet, dass er über einen Rast – oder
Clipsvorgang mit dem Bundsteg 18 in Verbindung gebracht
wird, so dass eine Verschiebung der Außenhülse
in Längsrichtung nicht mehr möglich ist, jedoch
hingegen eine Drehbewegung. Der zweite Teil 17 der Außenhülse
ist über eine in 4 dargestellte
Rastverbindung mit dem ersten Teil 16 verbunden, so dass
die beiden Teile 16, 17 relativ zueinander in
Längsrichtung nicht mehr verschiebbar sind, jedoch gegeneinander
verdreht werden können. Weiterhin ist es denkbar, dass
der Teil 16 sowohl in Längs- als auch in Drehrichtung
fest auf dem Kunststoff K festgelegt ist, so dass nur noch der nach
vorne, in Richtung des Steckergesichtes weisende Teil 17 der
Außenhülse drehbar, aber nicht längs
verschiebbar ist. Anstelle der Befestigung des Teiles 16 der
Außenhülse über den Bundsteg 18 kann
auch daran gedacht werden, mittels anderer kraft- oder formschlüssiger
Ausgestaltungen, wie z. B. auch einen Klebevorgang, diesen Teil
auf dem Kunststoff K festzulegen. In 4 ist schließlich
noch erkennbar, dass die beiden Wülste 15, ggf.
unter Inkaufnahme einer geringen Verformung, an dem Innenbereich
des Teiles 16 der Außenhülse anliegen.
Gleiches gilt im Übrigen für den durchmessergrößeren Bereich 10 der
Außenhülse 8, der an dem Innenbereich
des Teiles 16 der Außenhülse zur Anlage kommt.
Zur Erhöhung der Kontaktkräfte und damit zur Verbesserung
der Kontaktsicherheit zwischen der Außenhülse 16 und
der Hülse 8 kann vorgesehen werden, dass auf dem
durchmessergrößeren Bereich 10 und/oder
dem Innenbereich der Außenhülse Erhebungen, wie
beispielsweise Noppen, Zacken oder dergleichen, vorgesehen sind,
so dass die beteiligten Flächen dauerhaft aufeinander drücken,
um die Kontaktsicherheit zu gewährleisten.
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Der
Steckverbinder ist vorzugsweise ein M8-Steckverbinder. Er kann auch
als Winkelsteckverbinder ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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