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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder zum Verbinden eines Kabels mit einer elektrischen Baugruppe, wobei das Kabel einen Leiterschirm aufweist, wobei der Verbinder weiterhin ein Gehäuse umfasst, an dem ein Gehäuseschirm angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines insbesondere erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders, der zum Verbinden eines Kabels mit einer elektrischen Baugruppe vorgesehen ist, wobei das Kabel zumindest einen elektrischen Leiter umfasst und einen Leiterschirm aufweist.
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Zur Informationsübertragung verwendete elektrische Leiter weisen häufig eine Schirmung auf, die beispielsweise als Drahtgeflecht ausgebildet ist, das sich koaxial um den Leiter erstreckt. Die Schirmung dient zum Schutz gegen elektromagnetische Strahlung und vermindert die Fehleranfälligkeit einer Informationsübertragung entlang der Übertragungsstrecke. Um einen effektiven Schutz gegen die elektromagnetische Strahlung sicherzustellen, muss die Schirmung durchgängig vom Sender über den Leiter zum Empfänger verlaufen. Zum Verbinden des elektrischen Leiters mit einer elektrischen Baugruppe, beispielsweise dem Sender, dem Empfänger oder einem anderen elektrischen Leiter, werden daher elektrische Verbinder benötigt, die die durchgängige Schirmung gewährleisten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Verbinder zur Verfügung zu stellen, der insbesondere in vibrationsanfälliger Umgebung eine durchgängige und qualitativ hochwertige Schirmung sicherstellt, und der weiterhin einfach und kostengünstig fertigbar ist.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einem elektrischen Verbinder zum Verbinden eines Kabels mit einer elektrischen Baugruppe, wobei das Kabel einen Leiterschirm aufweist, wobei der Verbinder ein Gehäuse umfasst, an dem ein Gehäuseschirm angeordnet ist, sowie eine elektrisch leitfähige Hülse zum Verbinden des Gehäuseschirms mit dem Leiterschirm, welche ein erstes Hülsenteil sowie ein zweites Hülsenteil umfasst, wobei zumindest das erste Hülsenteil spritzgegossen ist.
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Das Herstellen zumindest des ersten Hülsenteils im Spritzgießprozess hat den Vorteil, dass sich das erste Hülsenteil an die ihm benachbarten Bauteile beim Spritzgießen unmittelbar anlegt. Sogar Zwischenräume zwischen den Bauteilen werden im Spritzgießprozess zumindest teilweise von dem ersten Hülsenteil ausgefüllt. Dadurch verleiht das erste Hülsenteil dem elektrischen Verbinder zumindest in dem von ihm umspritzten Bereich nicht nur eine sehr gute Stabilität, sondern es verringert oder verhindert zumindest in diesem Bereich außerdem eine Relativbewegung der Bauteile zueinander. Auch in stark vibrierender Umgebung ist daher die Gefahr, dass sich die Schirmung durch Relativbewegung der Bauteile zueinander löst, und dann nicht mehr ausreichend oder sogar gar nicht mehr durchgängig sichergestellt ist, daher verringert. Weiterhin ist die Herstellung der Hülse im Spritzgießprozess sehr kostengünstig möglich.
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Besonders bevorzugt ist zumindest der am Leiterschirm anliegende Teil der Hülse spritzgegossen. Dadurch ist sichergestellt, dass die Hülse den Leiterschirm sicher kontaktiert. Insbesondere bei aus einem Drahtgeflecht hergestelltem Leiterschirm dringt bei der Herstellung der Hülse Hülsenmaterial zumindest teilweise in Zwischenräume des Drahtgeflechtes, so dass die Verbindung zwischen der Hülse und dem Leiterschirm sehr fest und auch unter Vibrationen sichergestellt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind beide Hülsenteile einstückig miteinander spritzgegossen. In dieser Ausführungsform sind der Leiterschirm und der Gehäuseschirm mittels der einstückig spritzgegossenen Hülse unmittelbar miteinander verbunden.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Hülsenteil eine Metallhülse. Die Metallhülse ist bevorzugt zwischen dem Gehäuseschirm und dem ersten Hülsenteil angeordnet und verbindet diese elektrisch miteinander. In dieser Ausführungsform sind der Leiterschirm und der Gehäuseschirm mittels der Metallhülse und dem spritzgegossenen ersten Hülsenteil miteinander verbunden.
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Bevorzugt weist die Metallhülse ein Kontaktteil auf, mit dem es den Gehäuseschirm kontaktiert. Ebenfalls bevorzugt weist der Gehäuseschirm ein zum Kontaktteil korrespondierendes Gegenkontaktteil auf, mit dem er die Metallhülse kontaktiert. Das Kontaktteil sowie das Gegenkontaktteil sind beispielsweise als zueinander korrespondierende Kragen ausgebildet, die so ineinandergreifen, dass der Kontakt des Gehäuseschirms zur Metallhülse auch unter Vibrationen sichergestellt ist.
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Der Gehäuseschirm ist bevorzugt als Gehäusemutter ausgeführt. In dieser Ausführungsform ist er mit einem korrespondierenden elektrischen Verbinder durch Anschrauben sehr einfach koppelbar. Der elektrische Verbinder ist bevorzugt als Stecker und der korrespondierende elektrische Verbinder als Buchse vorgesehen, oder umgekehrt.
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Das Kabel umfasst vorzugsweise zumindest einen elektrischen Leiter, der zumindest teilweise im Gehäuse angeordnet ist. Ebenfalls bevorzugt umfasst das Kabel mehrere elektrische Leiter, wobei der Leiterschirm zumindest einen oder mehrere, insbesondere alle, Leiter abschirmt. Der oder die Leiter sind bevorzugt elektrisch isoliert, beispielsweise durch eine elektrisch isolierende Ummantelung, insbesondere aus einem Kunststoff. In einer bevorzugten Ausführungsform weist auch das Kabel einen elektrisch isolierenden Kabelmantel auf, insbesondere aus einem Kunststoff.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der elektrische Verbinder zumindest einen Leiteranschluss zum Anschluss des elektrischen Leiters auf. Ebenfalls bevorzugt weist der elektrische Verbinder – optional, aber nicht zwingend – eine Elektronik auf, die an den elektrischen Leiter angeschlossen ist, beispielsweise ein Filter oder einen Widerstand.
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Das Gehäuse erstreckt sich bevorzugt in eine Erstreckungsrichtung, wobei das erste Hülsenteil und/oder das zweite Hülsenteil im Wesentlichen koaxial um die Erstreckungsrichtung angeordnet sind. Bevorzugt sind die Hülse, der Leiterschirm und der Gehäuseschirm vollumfänglich um die Erstreckungsrichtung geschlossen. Weiterhin bevorzugt ist das zweite Hülsenteil zumindest teilweise am Gehäuse angeordnet. Das zweite Hülsenteil sowie der Gehäuseschirm umschließen daher in Erstreckungsrichtung vorzugsweise jeweils einen Teil des Gehäuses.
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Weiterhin bevorzugt umfasst der elektrische Verbinder einen elektrisch isolierenden Träger, der zumindest das erste Hülsenteil trägt. Ebenfalls bevorzugt trägt der Träger das zweite Hülsenteil zumindest teilweise. Der Träger ist vorzugsweise koaxial um den oder die elektrischen Leiter angeordnet und isoliert diese von der Hülse. Besonders bevorzugt ist der Träger zumindest zwischen dem Kabel und dem Gehäuse angeordnet. Ebenfalls bevorzugt erstreckt sich der Träger vom Leiterschirm zum Gehäuse, und gegebenenfalls zumindest teilweise in dieses hinein. Er ist insbesondere am Gehäuse und am Kabel anliegend angeordnet.
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Besonders bevorzugt ist der Träger spritzgegossen. Dies ermöglicht, dass er bei seiner Herstellung in Zwischenräume zwischen mehrere elektrische Leiter, zwischen das Gehäuse und den oder die elektrischen Leiter, und/oder zwischen den Leiterschirm und/oder gegebenenfalls einen Kabelmantel und den oder die elektrischen Leiter fließt. Bevorzugt ummantelt der Träger daher den oder die elektrischen Leiter. Er isoliert weiterhin bevorzugt auch den Anschluss des oder der elektrischen Leiter mit den Leiteranschlüssen des elektrischen Verbinders von der Hülse. Auch der Träger stabilisiert daher den elektrischen Verbinder und verhindert die Relativbewegung der ihm benachbarten Bauteile zu ihm oder untereinander.
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In dieser Ausführungsform ummantelt die Hülse den Träger bevorzugt vollständig. Besonders bevorzugt ist der Träger vollständig durch das erste Hülsenteil ummantelt.
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Der elektrische Verbinder umfasst vorzugsweise weiterhin ein Griffstück, das an der Hülse angeordnet ist. Das Griffstück ist bevorzugt elektrisch isolierend vorgesehen. Weiterhin bevorzugt ist es an der dem Träger abgewandten Seite der Hülse angeordnet und ummantelt zumindest den ersten Hülsenteil und/oder zumindest teilweise auch den zweiten Hülsenteil, so dass diese vor äußeren Einflüssen, beispielsweise, mechanische Belastung, Korrosion oder weitere chemische Einflüsse, geschützt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Griffstück ebenfalls spritzgegossen. Besonders bevorzugt ist es aus einem Kunststoff hergestellt.
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Der erfindungsgemäße elektrische Verbinder stellt im industriellen Umfeld eine qualitativ hochwertige und durchgängige Schirmung sicher. Er ist außerdem kostengünstig herstellbar.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen eines insbesondere erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders, der zum Verbinden eines Kabels mit einer elektrischen Baugruppe vorgesehen ist, wobei das Kabel zumindest einen elektrischen Leiter umfasst und einen Leiterschirm aufweist, mit den Schritten
- – Anordnen des elektrischen Leiters in einem Gehäuse,
- – Anordnen eines Gehäuseschirms am Gehäuse,
wobei das Verfahren die weiteren Schritte:
- – Spritzgießen eines elektrisch isolierenden Trägers zumindest zwischen Gehäuse und Kabel, und
- – Spritzgießen eines ersten elektrisch leitfähigen Hülsenteils,
umfasst.
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Dabei erfolgt das Anordnen des Gehäuseschirms am Gehäuse in Abhängigkeit von der Ausführungsform des elektrischen Verbinders bevorzugt entweder vor dem Spritzgießen des elektrisch isolierenden Trägers, oder danach.
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Das Verfahren umfasst in einer ersten bevorzugten Ausführungsform entweder den weiteren Schritt
- – Spritzgießen eines zweiten Hülsenteils, insbesondere einstückig mit dem ersten Hülsenteil,
oder in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform den weiteren Schritt
- – Anordnen eines zweiten Hülsenteils am Gehäuse.
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Im letzteren Fall erfolgt das Anordnen des zweiten Hülsenteils bevorzugt vor dem Anordnen des Gehäuseschirms am Gehäuse.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren den abschließenden Schritt
- – Spritzgießen eines Griffstücks.
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Das Verfahren ist kostengünstig und automatisiert durchführbar und stellt die Verbindung des Leiterschirms mit dem Gehäuseschirm sicher. Daher ermöglicht es die Herstellung vorkonfektionierter Kabel mit erfindungsgemäßen elektrischen Verbindern, die eine qualitativ hochwertige, durchgängige Schirmung aufweisen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
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1 zeigt in den 1(a)–(d) die Herstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders,
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2 zeigt den elektrischen Verbinder der 1 in einem Schnittbild,
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3 zeigt eine Ausführungsform eines elektrischen Verbinders als Y-Verbinder, und
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines elektrischen Verbinders.
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1 zeigt in den 1(a)–(d) die Herstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders 1. Der elektrische Verbinder 1 ist zum Verbinden eines Kabels 21 mit einer elektrischen Baugruppe 10, die hier nur schematisch gezeigt ist, vorgesehen. Eine elektrische Baugruppe 10 ist beispielsweise ein elektrisches Gerät, insbesondere ein Sender oder Empfänger, eine Platine oder ein weiteres Kabel. Zum Verbinden des Kabels 21 mit der elektrischen Baugruppe 10 weist diese ein anzuschließendes Bauteil, beispielsweise einen weiteren erfindungsgemäßen elektrischen Verbinder 1 auf.
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Das Kabel 21 weist in dieser Ausführungsform drei elektrische Leiter 2 sowie einen Leiterschirm 3 auf, wobei der Leiterschirm 3 die drei elektrischen Leiter 2 gegen elektromagnetische Strahlung schirmt.
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Die elektrischen Leiter 2 werden in einem ersten Fertigungsschritt in einem Gehäuse 4, des elektrischen Verbinders 1 angeordnet, s. hierzu 1(a), wobei der Leiterschirm 3 durch Abmanteln, vorzugsweise freigelegt wird. Dafür sind im Gehäuse 4 Leiteranschlüsse (nicht gezeigt) vorgesehen. Als Leiteranschlüsse kommen beispielsweise Schraub- oder Crimpanschlüsse (nicht gezeigt) in Frage. Um die elektrischen Leiter 2 mit den Leiteranschlüssen zu verbinden, werden sie, sofern sie eine Isolation aufweisen, abisoliert. Weiterhin werden gegebenenfalls die Crimpanschlüsse an die elektrischen Leiter 2 angeschlossen.
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Das Gehäuse 4 ist hier als Rundsteckverbinder ausgeführt.
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Anschließend wird ein zweites Hülsenteil 52, das hier als Metallhülse ausgeführt ist, am Gehäuse 4 angeordnet. Das zweite Hülsenteil 52 weist einen Kragen (s. 2) als Kontaktteil zu einem Gehäuseschirm 41 auf. Der Gehäuseschirm 41 wird nach dem Anordnen des zweiten Hülsenteils 52 am Gehäuse 4 angeordnet, und zwar so, dass ein Gegenkontaktteil (s. 2) am Kragen (s. 2) anliegt und das zweite Hülsenteil 52 elektrisch mit dem Gehäuseschirm 41 verbindet. Der Gehäuseschirm 41 ist hier als Gehäusemutter ausgeführt. Er ist zur Weiterleitung der Schirmung zu der elektrischen Baugruppe 10 vorgesehen.
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Im Anschluss daran wird ein Träger 6 spritzgegossen, der sich in der hier gezeigten Ausführungsform vom Leiterschirm 3 bis zum Gehäuse 4 und in dieses hinein erstreckt. Dabei sind der Gehäuseschirm 41, der Leiterschirm 3, das zweite Hülsenteil 52 sowie der Träger 6 im Wesentlichen koaxial um eine Erstreckungsrichtung des Gehäuses 4, die in 1(a) als Pfeil 8 gezeigt ist, angeordnet. Der Träger 6 ist elektrisch isolierend ausgeführt, so dass er die elektrischen Leiter 2 sowie die Leiteranschlüsse (nicht gezeigt) von dem Leiterschirm 3 und dem zweiten Hülsenteil 52 elektrisch isoliert, s. 1(b).
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Außerdem isoliert der Träger 6 die Leiter 2 auch von einem ersten Hülsenteil 51, welches anschließend am Träger 6 anliegend spritzgegossen wird. Das erste Hülsenteil 51 ist elektrisch leitend ausgeführt, erstreckt sich ebenfalls koaxial der Erstreckungsrichtung 8, und verbindet den Leiterschirm 3 mit dem zweiten Hülsenteil 52, und somit auch mit dem Gehäuseschirm 41. Daher bilden in dieser Ausführungsform das spritzgegossene erste Hülsenteil 51 und das als Metallhülse gebildete zweite Hülsenteil 52 eine Hülse 5, die den Leiterschirm 3 durchgängig mit dem Gehäuseschirm 41 des elektrischen Verbinders 1 verbindet, s. 1(c).
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Abschließend wird optional ein Griffstück 7 spritzgegossen, welches zumindest den ersten Hülsenteil 51 der Hülse 5 vollständig ummantelt, um diese vor äußeren Einflüssen wie chemischer oder mechanischer Belastung zu schützen, s. 1(d). Das Griffstück 7 ist elektrisch isolierend ausgeführt, beispielsweise aus einem Polyurethan. Sie kann, beispielsweise bei Verwendung des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders 1 innerhalb einer Maschine, gegebenenfalls entfallen.
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2 zeigt den elektrischen Verbinder 1 der 1 in einem Schnittbild. In der hier gezeigten Ausführungsform weist das Gehäuse 4 Stiftkontakte 42 auf, so dass es sich bei diesem elektrischen Verbinder 1 um einen Stecker handelt. Der Gehäuseschirm 41 ist als Gehäusemutter ausgebildet und weist ein kragenförmiges Gegenkontaktteil 411 auf zur Kontaktierung eines kragenförmigen Kontaktteils 521 der zweiten Hülse 52.
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3 zeigt eine Ausführungsform des elektrischen Verbinders 1 als Y-Verbinder. In der hier gezeigten Ausführungsform sind zwei Kabel 21, 22 in den elektrischen Verbinder 1 geführt, die beide jeweils einen oder mehrere elektrische Leiter 2 (hier nicht sichtbar, s. 1, 2) aufweisen. Zumindest eines oder mehrere elektrische Leiter 2 eines oder beider Kabel 21, 22 weisen einen Leiterschirm 3 (hier nicht sichtbar, s. 1, 2) auf, wobei der oder die Leiterschirme 3 (hier nicht sichtbar, s. 1, 2) mittels der Hülse 5 (hier nicht sichtbar, s. 1, 2) mit dem Gehäuseschirm 41 elektrisch leitend verbunden sind.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform des elektrischen Verbinders 1. Im Gegensatz zur Ausführungsform der 1 weist das Kabel 21 hier vier elektrische Leiter 2 und einen Kabelmantel 9 auf. Der Leiterschirm 3 ist zur Schirmung aller elektrischen Leiter 2 auf der den elektrischen Leitern 2 zugewandten Seite des Kabelmantels 9 angeordnet. Daher muss der Leiterschirm 3 vor dem Spritzgießen des Trägers 6 und/oder der Hülse 5 beziehungsweise des ersten Hülsenteils 51 freigelegt werden.
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Dafür wird der Kabelmantel 9 insbesondere automatisch, beispielsweise während eines Ablängprozesses des Kabels 21, eingeschnitten. Dabei ist es bevorzugt, ein Stück 91 des Kabelmantels 9 teilweise von dem Leiterschirm 3 abzuziehen, s. 4(a). Oder es ist bevorzugt, das Stück 91 des Kabelmantels 9 vollständig vom Leiterschirm 3 zu entfernen. Oder ebenfalls bevorzugt wird das Stück 91 des Kabelmantels 9 gar nicht entfernt, sondern der Kabelmantel 9 wird lediglich insbesondere vollumfänglich eingeschnitten, und zwar vorzugsweise so, dass der Leiterschirm 3 dabei nicht beschädigt wird.
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Der Vorteil dieser Leitervorbereitung ist, dass der Abdichtdurchmesser des Trägers 6 definiert und rund ist, und zwar entweder dem Kabelmanteldurchmesser entspricht, wenn das Stück 91 des Kabelmantels 9 nur teilweise oder gar nicht vom Leiterschirm 3 entfernt wird, oder dem Leiterschirmdurchmesser, wenn der das Stück 91 des Kabelmantels 9 vom Leiterschirm 3 entfernt wird. Dadurch ist der Vorverguss sehr prozesssicher erstellbar.
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Auch in dieser Ausführungsform ist die Hülse 5 aus einem spritzgegossenen ersten Hülsenteil 51 und einem zweiten Hülsenteil 52 gebildet. Das zweite Hülsenteil 52 ist beispielsweise als Metallhülse, oder aus Kunststoff und elektrisch leitfähig ausgeführt.
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Beim Spritzgießen zumindest des ersten Hülsenteils 51 und gegebenenfalls des zweiten Hülsenteils 52 werden diese gleichzeitig montiert und der elektrische Anschluss zwischen dem Leiterschirm 3 und dem Gehäuseschirm 41 hergestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrischer Verbinder
- 2
- Elektrischer Leiter
- 21
- Kabel
- 3
- Leiterschirm
- 4
- Gehäuse
- 41
- Gehäuseschirm
- 42
- Stiftkontakte
- 5
- Elektrisch leitfähige Hülse
- 51
- Erstes Hülsenteil, spritzgegossen
- 52
- Zweites Hülsenteil, spritzgegossen oder Metallhülse
- 6
- Elektrisch isolierender Träger
- 7
- Griffstück
- 8
- Erstreckungsrichtung
- 9
- Kabelmantel
- 10
- Elektrische Baugruppe
